2. Форматирование и узкополосная модуляция

2.1. Узкополосные системы

2.2. Форматирование текстовой информации (знаковое кодирование)

2.3. Сообщения, знаки и символы

2.3.1. Пример сообщений, знаков и символов

2.4. Форматирование аналоговой информации

2.4.1. Теорема о дискретном представлении

2.4.1.1. Выборка с использование единичных импульсов

2.4.1.2. Естественная дискретизация

2.4.1.3. Метод «выборка-хранение»

2.4.2. Наложение

2.4.3. Зачем нужна выборка с запасом

2.4.3.1. Аналоговая фильтрация, дискретизация и преобразование аналоговых сигналов в цифровые

2.4.3.2. Цифровая фильтрация и повторная выборка

2.4.4. Сопряжение сигнала с цифровой системой

2.5. Источники искажения

2.5.1. Влияние дискретизации и квантования

2.5.1.1. Шум квантования

2.5.1.2. Насыщение устройства квантования

2.5.1.3. Синхронизация случайного смещения

2.5.2. Воздействие канала

2.5.2.1. Шум канала

2.5.2.2. Межсимвольная интерференция

2.5.3. Отношение сигнал/шум для квантованных импульсов

2.6. Импульсно-кодовая модуляция

2.7. Квантование с постоянным и переменным шагом

2.7.1. Статистика амплитуд при передаче речи

2.7.2. Неравномерное квантование

2.7.3. Характеристики компандирования

2.8. Узкополосная передача

2.8.1. Представление двоичных цифр в форме сигналов

2.8.2. Типы сигналов PCM

2.8.3. Спектральные параметры сигналов PCM

2.8.4. Число бит на слово PCM и число бит на символ

2.8.4.1. Размер слова РСМ

2.8.5. М-арные импульсно-модулированные сигналы

2.9. Корреляционное кодирование

2.9.1. Двубинарная передача сигналов

2.9.2. Двубинарное декодирование

2.9.3. Предварительное кодирование

2.9.4. Эквивалентная двубинарная передаточная функция

2.9.5. Сравнение бинарного и двубинарного методов передачи сигналов

2.9.6. Полибинарная передача сигналов

2.1. Узкополосные системы

На рис. 2.2 представлен вариант диаграммы, в котором выделяются этапы форматирования и передачи узкополосных сигналов. Данные, уже имеющие цифровой формат, могут не проходить через этап форматирования. Текстовая информация преобразовывается в двоичные цифры с помощью кодера (coder). Аналоговая информация форматируется с использованием трех отдельных процессов: дискретизации (sampling), квантования (quantization) и кодирования (coding). Во всех случаях после форматирования получается последовательность двоичных цифр.

Цифры необходимо передать через узкополосный канал, такой как пара проводников или коаксиальный кабель. При этом никакой канал использовать нельзя, пока двоичные цифры не будут преобразованы в сигналы, совместимые с этим каналом. Для узкополосных каналов такими совместимыми сигналами являются импульсы.

На рис. 2.2 преобразование потока битов в последовательность импульсных сигналов происходит в блоке «Импульсная модуляция». На выходе модулятора получим последовательность импульсов, характеристики которых соответствуют характеристикам цифр, поданных на вход. После передачи по каналу импульсные сигналы восстанавливаются (демодулируются) и проходят этап обнаружения; целью последнего этапа, (обратного) форматирования, является восстановление (с определенной степенью точности) исходной информации.

Рис.2.1. Основные преобразования цифровой связи

Рис.2.2. Форматирование и передача узкополосных сигналов

2.2. Форматирование текстовой информации (знаковое кодирование)

Изначально большинство передаваемой информации (исключением является только информационный обмен между двумя компьютерами) имеет текстовую или аналоговую форму. Если информация является буквенно-цифровым текстом, то используется один из нескольких стандартных форматов — методов знакового кодирования: ASCII (American Standard Code for Information Interchange — Американский стандартный код для обмена информацией), EBCDIC (Extended Binary Coded Decimal Interchange Code — расширенный двоичный код обмена информацией), код Бодо, код Холлерита и др. Таким образом, текстовый материал преобразовывается в цифровой формат. На рис. 2.3 показан формат ASCII, а на рис. 2.4 — формат EBCDIC. Двоичные числа определяют порядок последовательной передачи, причем двоичная единица является первой сигнальной посылкой. Знаковое кодирование, следовательно, является этапом преобразования текста в двоичные цифры (биты). Иногда существующие знаковые коды модифицируются для удовлетворения специфических требований. Например, 7-битовый код ASCII (рис. 2.3) может включать дополнительный бит, облегчающий выявление ошибок (см. главу 6). С другой стороны, иногда код укорачивается до 6-битовой версии, кодирующей только 64 знака, а не 128, как 7-битовый код ASCII.

2.3. Сообщения, знаки и символы

Текстовые сообщения состоят из последовательности буквенно-цифровых знаков. При цифровой передаче знаки вначале кодируются в последовательность битов, которая называется потоком битов, или узкополосным сигналом. После этого формируются группы из бит, именуемые символами, причем число всех символов конечно , а их совокупность называется алфавитом. Система, использующая символьный набор размера , называется -арной. Выбор величины или есть важным первоначальным этапом проектирования любой цифровой системы связи. При система является бинарной, размер набора символов равен , а модулятор использует один из двух различных сигналов для представления двоичного значения «один», а другой — для представления двоичного значения «нуль». В этом частном случае символ и бит — это одно и то же. При система именуется четверичной, или 4-уровневой . В каждый момент формирования символа модулятор использует один из четырех возможных сигналов для представления символа. Разделение последовательности битов сообщения определяется размером алфавита . Ниже приведен пример, который поможет лучше понять связь между следующими терминами: «сообщение», «знак», «символ», «бит» и «цифровой сигнал».