Главная страница

Рихтер лекции системы радиосвязи. рихтер лекции. Кафедра радиовещания и электроакустики


Скачать 3.27 Mb.
НазваниеКафедра радиовещания и электроакустики
АнкорРихтер лекции системы радиосвязи
Дата20.12.2019
Размер3.27 Mb.
Формат файлаdoc
Имя файларихтер лекции.doc
ТипКонспект
#101315
страница5 из 10
1   2   3   4   5   6   7   8   9   10

Рис. 7.1. Иллюстрация процедуры дискретизации аналогового сигнала
В соответствии с описанием гласных и фрикативных звуков РС не ограничен по полосе частот, хотя его спектр быстро спадает в области высоких частот. На рис. 7.2 изображены спектры ти­пичных звуков речи. Видно, что для вокализованных звуков наивысшая частота, ниже которой максимумы спектра меньше уровня -40 дБ, состав­ляет около 4 кГц. С другой стороны, для невокализованных звуков спектр не затухает даже на частотах выше 8 кГц. Таким образом, для точного воспроизведения всех звуков речи требуется частота дискретизации около 20 кГц. В большинстве приложений такая частота дискретизации, однако, не требуется. Например, если дискретизация предшествует оцениванию трех первых формантных частот вокализованной речи, то достаточно рас­полагать частью спектра до частоты около 3,5 кГц. Следовательно, если перед дискретизацией РС пропускается через ФНЧ так, что Fв = 4 кГц, то частота дискретизации должна составлять 8 кГц.

Этот результат поясняет рис. 7.3, где представлен спектр входного сигнала и результирующий спектр импульсной последовательности АИМ сиг­нала, состоящий из дискретных гармоник частоты дискретизации. Входной сигнал модулирует каждую из этих гармоник отдельно. В результате этого создаются две бо­ковые полосы около каждой дискретной частоты в спектре импульсной пос­ледовательности. ФНЧ, восстанавливающий исходный сигнал, рассчитывает­ся на подавление всех частот, кроме частот исходного сигнала. Как по­казано на рис.7.3, такой фильтр должен иметь частоту среза, которая расположена между Fв и FдFв. Следовательно, разделение возможно, если выполняется не­равенство Fд > 2 Fв.

Входной сигнал пе­ред дискретизацией должен быть ограничен по полосе, чтобы можно было удалить из него составляющие с частотой выше, чем Fд/2, даже если эти­ми составляющими, как неслышимыми, можно было бы пренебречь. Таким образом, полная АИМ-система должна иметь фильтр, ограничивающий полосу сигнала перед дискретизацией, для гарантии того, что никакие ложные или свя­занные с источником сигналы не приведут к появлению помех в требуемой полосе вследствие наложения спектров после дискретизации. Поэтому этот фильтр часто называют фильтром защиты от перекрытия спектров.



Рис. 7.2. Спектры ти­пичных звуков речи

Второй шаг в процессе АЦП состоит в квантовании, когда непрерывному множеству мгновенных значений отсчетов аналогового сигнала ставят в соответствие конечное множество значений - уровней квантования. Набор разрешенных уровней квантования называется шкалой квантования. Расстояние между разрешенными уровнями - это шаг квантования . Разность  между исходным и квантованным сигналами называется ошибкой или шумом квантования. Мощность шумов квантования при наличии сигнала не зависит от сигнала и определяется шагом квантования: Рш.кв = 2 / 12.

Для передачи квантованные по амплитуде отсчеты преобразуются в двоичные кодовые комбинации - кодовые слова, которые передаются затем в виде потока двоичных импульсов - бит. Эта операция на­зывается кодированием. Необходимое число разрядов для кодирования m при заданном максимальном числе уровней шкалы кван­тования nмакс определяется из выражения m = log2nмакс. В цифровых системах связи и веща­ния распространены двоичные симметричные коды, характеризуемые тем, что первый символ (т.е. старший значащий бит) кодовой комбинации определяется по­лярностью кодируемого отсчета сигнала, а остальные символы несут ин­формацию об абсолютном значении отсчета.


Рис. 7.3. Спектры входного сигнала и импульсной последовательности АИМ сиг­нала

При цифровой передаче сиг­налов речи по ТФ каналам общепринятой является Fд = 8 кГц, а число двоичных разрядов АЦП обычно выбирается равным m= 8, включая знаковый разряд. Поэтому диапа­зон чисел (исключая ноль) на выходе АЦП составляет от -127 до +127. В результате на выходе АЦП формируется последовательность 8-раз­рядных кодовых слов (т.е. 8-битовых чисел), следующих с частотой 8 кГц. Следова­тельно, цифровая скорость передачи сигнала на выходе АЦП составляет

Rц = Fдm = 8  8 = 64 кбит/с. (7.1)

Эта величина представляет собой информационный объем цифрового предс­тавления РС (система ИКМ-64), который необходимо знать при его передаче или хранении.

На приемной стороне линии цифровой передачи в декодере битовый поток восстанавливается и формируются величины квантованных отсчетов. Затем для интерполяции между величинами отсчетов и восстановления исходной формы сигнала используется ФНЧ. Декодер и ФНЧ образуют цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП). Если ошибок в передаче не было, то сигнал на выходе идентичен входному - за исключением шума квантования Рш.кв. Структурная схема системы ИКМ приведена на рис. 7.4.

Fд

ФНЧ

Дискретизатор

Квантователь

Кодер



Канал ТЧ ИКМ - канал

ФНЧ




1   2   3   4   5   6   7   8   9   10


написать администратору сайта