Назначение кодера – для преобразования амплитуды отсчета АИМ-сигнала в соответствующую 8-разрядную кодовую комбинацию

1. Назначение кодера – для преобразования амплитуды отсчета АИМ-сигнала в соответствующую 8-разрядную кодовую комбинацию.

3 этапа кодирования:

a)  Кодирование полярности (результат записывается в первом разряде);

b)  Кодирование номера сегмента, выбор основного эталонного тока (результат записывается во 2, 3, 4 разрядах;

c)  Кодирование уровня квантования внутри выбранного сегмента, выбор дополнительного эталонного тока (результат записывается в 5, 6, 7, 8 разрядах).

Назначение элементов схемы:

Компаратор определяет знак разности между амплитудами токов кодируемого отсчета и эталона (I_c и I_эт);

Цифровой регистр служит для записи решений компаратора после каждого такта кодирования и формирования структуры кодовой группы;

Генератор эталонов (ГЭТ(+) и ГЭТ(-)) формирует полярность и величины эталонов, количество формируемых эталонов равно 11, их значения – 1, 2, 4, 8, 16, 32, 64, 128, 256, 512, 1024 усл. ед.

ПК преобразует параллельный код в последовательный, считывая состояние выходов 1 … 8 ЦР;

ГОпер управляет работой узлов кодера;

БКЭ – блок выбора и коммутации эталонных токов – для подключения выбранных ГЭТ, а также для подключения выбранных эталонных токов по сигналам от ключей;

КЛ – компрессирующая логика – для коммутации поступающего от ЦР семиразрядного регистра (без первого символа полярности) в П-разрядный двоичный код для управления разрядами выбранного ГЭТ.

Структурная схема нелинейного кодера: см. приложение №2.

1-й этап – кодирование полярности – 130>0 → 1;

2-й этап – кодирование номера сегмента, выбор основного эталонного тока –

130>128 → 1 130<512 → 0 130<256 → 0

→ 4 сегмент (ОЭ для 4 сегмента – 128)

3-й этап – кодирование уровня квантования внутри выбранного сегмента, выбор дополнительного эталонного тока: ОЭ –128, ДЭ –64, 32, 16, 8

130<128+64 → 0

130<128+32 → 0

130<128+16 → 0

130<128+8 → 0

Шаг квантования равен последнему эталону – 8

Ошибка квантования: ε_кв=130–128=2, не должна превышать 0,5Δ

	Опред. полярности	Выбор основного эталонного тока, Iосн.эт.			Вкл. Iосн.эт.	Дополнительные эталонные токи, Iдоп.эт.
Разряды кодирования	1	2	3	4		5	6	7	8
Iэт.	1	128	512	256	128	64	32	16	8
Iаим- Σ Iэт.	130>0	130-128>0	130–512<0	130–256<0		130 – (128 +64) <0	130 – (128+32) <0	130 – (128+16) <0	130 – (128+8) <0
Состояние выхода компаратора	0	0	1	1		1	1	1	1
Запись решения в ЦР	1	1	0	0		0	0	0	0
Шаг квантования									8
Ошибка квантования,									2
	1-й этап	2-й этап				3-й этап

При неравномерном квантовании шаг квантования изменяется в допустимых пределах амплитудных значений квантуемых сигналов, возрастая с увеличением уровня сигнала. Абсолютная ошибка квантования возрастает с увеличением уровня сигнала, но ее относительное значение, т.е. отношение сигнал-ошибка квантования, не изменяется. Использование неравномерного квантования позволяет выровнять отношение сигнал-ошибка квантования во всем диапазоне сигналов, а, следовательно, сократить число шагов квантования в 2 … 4 раза по сравнению с равномерным квантованием до М_кв.=128 … 256, что требует семи разрядов кодовой группы.

Вывод: преимущество кодера с неравномерной шкалой квантования заключается в передаче сигналов с необходимым качеством.

Задание №4

 

1.  Начертите структурную схему нелинейного декодера. Кратко поясните три этапа декодирования, назначение всех узлов декодера.

2.  Выполните операцию нелинейного декодирования.

3.  Укажите назначение эталона коррекции.

Исходные данные: кодовая комбинация – 11000000.

1. Назначение декодера – для преобразования 8-разрядной кодовой комбинации в соответствующую амплитуду отсчета АИМ-сигнала.

3 этапа декодирования:

1-й этап – по символу записанному в 1-м разряде, выбирается ГЭТ. Если записана «1», то выбирается ГЭТ(+), если «0» - ГЭТ(-).

2-й этап – по кодовой комбинации, записанной во 2, 3 и 4-м разрядах, выбирается эталонный ток I_осн.эт..

3-й этап – из четырех дополнительных эталонных токов данного I_осн.эт. выбираются те, в чьих разрядах записаны «1».

В конце добавляется эталон коррекции, равный половине шага квантования данного сегмента.

Структурная схема нелинейного декодера: см. приложение №3.

Назначение элементов схемы:

ЦР – служит для принятия кодовой группы ИКМ-сигнала и формирования на выходе в виде 8-разрядного параллельного двоичного кода.

ГОпр – управляет работой узлов декодера.

ГЭТ – формирует полярность и величины эталонов, количество формируемых эталонов равно 11, их значения – 1, 2, 4, 8, 16, 32, 64, 128, 256, 512, 1024 у. е.

БКЭ – для подключения выбранного ГЭТ₁ или ГЭТ₂, а также для подключения выбранных эталонных токов по сигналу от ЭЛ.

ЭЛ – экспандирующая логика – для коммутации 7-разрядного кода (без первого символа полярности сигнала), поступившего от ЦР, в 12-разрядный двоичный код для управления разрядами выбранного ГЭТ.

2. Кодовая комбинация – 1100000.

1-й этап – выбираем ГЭТ:

«1» → ГЭТ(+);

2-й этап – выбираем основной эталонный ток:

100 → 4-й сегмент → ОЭ – 128, ДЭ – 64, 32, 16, 8;

3-й этап – из ДЭ выбираем те, в чьих разрядах стоит «1». Т.к. в ДЭ нет разрядов со значением «1», выбираем последний и определяем шаг квантования:

Δ=8, эталон коррекции равен 0,5Δ=4.

128+4=132 (у. е.) – полученный КАИМ-сигнал.

Эталон коррекции применяется для уменьшения искажения при декодировании.

Задание №5

 

1.  Приведите три требования к линейным кодам. Укажите достоинства и недостатки заданного линейного кода.

2.  Постройте заданную цифровую последовательность в кодах:

Однополярном со скважностью Q=2 (ВН);

Однополярном со скважностью Q=1 (МБВН);

Двухполярном ЧПИ;

Двухполярном КВП-3 (МЧПИ).

Исходные данные:

Цифровая последовательность	Тип линейного кода
1110000110000101000010101	МБВН (NRZ)

1. Три требования к линейным кодам:

-  Энергетический спектр сигнала должен ограничиваться сверху и снизу, быть достаточно узким, располагаться на сравнительно низких частотах и не содержать постоянной составляющей.

-  В составе спектра должна быть составляющая f_т.

-  Сигнал должен быть представлен в коде, содержащем информационную избыточность.

Линейный код МБВН (NRZ) – однополярный, со скважностью Q=1, так называемый сигнал с импульсами, затянутыми на тактовый интервал.

«+»:

Спектр линейного сигнала расположен в НЧ области, поэтому малы МСИ-1 и переходные помехи;

Схема генератора проще, чем у ЧПИ.

«-»:

В спектре есть постоянный ток и мощные НЧ составляющие, поэтому велики МСИ-1;

Возможен сбой УТС из-за большой серии нулей;

В коде нет избыточности, поэтому нельзя контролировать ошибки;

В спектре нет f_р, поэтому схема УТС сложнее, чем у ВН.

Список использованной литературы

1. Скалин Ю.В., Финкевич А.Д., Бернштейн А.Г. цифровые системы передачи. М.: Радио и связь, 1987

2. Цифровые системы передачи. Контрольные задания, методические указания по их выполнению и задание на курсовой проект для студентов заочных отделений по специальности 2005 – «Многоканальные телекоммуникационные системы».