Принцип функционирования радиотехнических систем
6. Передача непрерывных сигналов цифровым способом
Интенсивное развитие средств вычислительной техники, внедрение в технику телекоммуникаций персональных компьютеров привело к необходимости передачи непрерывных сигналов цифровыми методами. Это вызвано тем, что цифровые сигналы обладают большей помехоустойчивостью по сравнению с аналоговыми. Для преобразования непрерывного сигнала (рис. а) в цифровой необходимо выполнить три операции:
- дискретизацию непрерывного сигнала по времени (рис. б);
- квантование по уровню (рис. в);
- двоичное кодирование (рис. г).
Суть дискретизации заключается в том, что передача непрерывного сигнала u(t) заменяется передачей сигнала u(t1), u(t2), и т.д. в равноотстоящие моменты времени t1, t2 и т.д. с интервалом Т. Доказано (теорема Котельникова), что, если сигнал имеет спектр максимальная частота которого Fмакс, то интервал между отсчетами
Т = 1/2Fмакс .
Операция квантования заключается в том, что диапазон изменения сигнала от Uмакс. до 0 делится на N уровней с шагом квантования Uмакс./ ( N+1). Истинные значения сигнала в моменты отсчета заменяются на ближайший разрешенный уровень сигнала. Для восстановления значения сигнала на приемной стороне достаточно передать номер уровня.
Двоичное кодирование заключается в преобразовании любого из N номеров сигнала в двоичный равномерный код, который передается по линии связи. На приемной стороне осуществляется обратное преобразование цифрового сигнал и аналоговый. Длительность передачи цифрового сигнала t0 = 1/2Fмакс.n. Например, для цифровой передачи телефонного сигнала принимают Fмакс = 4000 Гц. и N = 256 ( n = 8), что соответствует скорости передачи 64 кбит/с. Для уменьшения скорости передачи применяют другие методы преобразования непрерывного сигнала в цифровой.
u
t
t
Рис. 13 (а). Непрерывный сигнал.
U дискр.
t0 2 t0 3t0 4t0 5t0 6t07t0 t
Рис. 13(б). Дискретизация непрерывного сигнала по времени.
U квант
t0 2t0 3t0 4t0 5t0 6t0 7t0 t
Рис.13(в). Квантование по уровню сигнала.
u кодир.
11
.
10
01
00 t
Рис.13(г). Кодирование сигнала.