Telecom al digitale bit mapping quatization e campionamento


Telecomunicazioni moderni devono affrontare i problemi associati con la trasmissione di grandi quantità di dati su lunghe distanze senza perdite dovute al rumore ed interferenza. La figura 1 mostra i componenti di base di un sistema di telecomunicazione digitale tipica in grado di trasmettere segnali radio per voce, fax, televisione dati I. La trasmissione digitale viene utilizzato per ottenere alta affidabilità, e perché il costo di sistemi di commutazione digitali in molto meno rispetto al costo dei sistemi analogici. Per utilizzare la trasmissione digitale, tuttavia, i segnali analogici che formano la massa di voce, radio, televisione e di comunicazione deve subire un processo di conversione da analogico a digitale. In molti casi, il segnale digitalizzato viene fatto passare attraverso un encoder fonte, che impiega un numero di modi per ridurre l'informazione binaria ridondanti. Dopo la codifica del tipo di carattere, il segnale digitalizzato viene elaborato in un codificatore di canale, che introduce informazioni ridondanti che permette errori vengano individuati e corretti. Il segnale codificato è adatto per la trasmissione attraverso la modulazione di un'onda portante e può essere parte di un più ampio in un processo noto come segnale di multiplexing. Il segnale multiplato viene poi inviato ad un canale di trasmissione accesso multiplo. Dopo la trasmissione, il processo di cui sopra è invertita alla fine di ricezione, e le informazioni sono estratte.

analogico a digitale

Nella trasmissione di voce, dati audio o video, l'oggetto è alto Fidelity- è la migliore riproduzione possibile del messaggio originale senza degrado imposto dalla distorsione del segnale e rumore. La relativamente priva di rumore e distorsione telecomunicazioni di base è il segnale binario. Il segno semplice possibile di qualsiasi tipo che può essere utilizzata per trasmettere messaggi, il segnale binario costituito da due soli valori possibili. Questi valori sono rappresentati da cifre binarie, o bit, 1 e 0. Se il rumore e distorsione prese durante la trasmissione sono sufficienti per passare ad un altro valore elevato segnale binario, il valore corretto può essere determinato dal ricevitore così ci può essere una ricezione perfetta.




Se le informazioni da trasmettere è già in forma binaria (come nella comunicazione di dati), non è necessario per codificare il segnale digitale. ma comunicazioni vocali ordinarie effettuate secondo le modalità di un telefono non sono in forma binaria; né è gran parte delle informazioni raccolte per la trasmissione su un collegamento via satellite. Questi segnali, che variano continuamente tra un intervallo di valori si dice analogici, i segnali analogici sistema di comunicazione digitale deve essere convertito in formato digitale t. Il processo di questo segnale è chiamato conversione D (A/D) conversione digitale.

Sampling

Analogico a conversione digitale inizia con il prelievo o di misura l'ampiezza della forma d'onda analogica a discreti istanti temporali equidistanti. Il fatto che i campioni di una lunghezza d'onda continuamente variabile possono essere utilizzate per rappresentare l'onda si basa sul presupposto che la wae è limitata velocità di cambiamento. perché un segnale di comunicazione è in realtà una forma d'onda complessa sostanzialmente la somma di una serie di componenti sinusoidali, che hanno le loro ampiezze e le fasi accurate - lo scambio di onda complessa può essere misurata dalle frequenze di oscillazione di tutti componenti. La differenza tra il tasso massimo di oscillazione (o frequenza) e il tasso minimo di oscillazione (o frequenza più bassa) di onde sinusoidali che compongono il segnale è conosciuto come il segnale di banda (B). Larghezza di banda è la portata massima bu segnale di occupato. Nel caso di un segnale vocale avente una frequenza di 300 hertz, o 3 kHz. I segnali audio normalmente occupano circa 20 kilohertz larghezza di banda e di segnali video standard occupano circa 6 milioni di hertz, o 6 MHz.

Il concetto di banda è essenziale per tutte le telecomunicazioni. Nella conversione da analogico a digitale, un teorema fondamentale che il segnale analogico può essere rappresentato in modo univoco da campioni discreti distanziati non più di due volte la larghezza di banda (medium B) separatamente. Questo teorema è comunemente noto come l'intervallo di Nyquist (dopo la nascita svedese ingegnere elettrico americano Harry Nyquist). Nyquist esempio intervallo, in pratica sulla banda telefonica, comunemente regolato a 3000 hertz e campioni era almeno ogni 1/6000 secondi. Nella gamma e la fedeltà corrente della rappresentazione di discorso.

Qantization Conversion

Per un segnale campionato da memorizzare o trasmessa in forma digitale, ciascuna ampiezza del campione deve essere convertita in uno di un numero finito di valori possibili, o livelli. Per facilitare la conversione in forma binaria, il numero di livelli di solito è una potenza di 2 - cioè, 8, 16, 32, 64, 128 e così via, a seconda del grado di precisione richiesto. Nella trasmissione di voce, 256 sono comunemente usati perché i test hanno dimostrato che questo fornisce adeguata fedeltà alla media phone ascoltatore.

L'ingresso al quantizzatore è una sequenza di campione ampiezze per cui un numero infinito di valori possibili. L'uscita quantizzatore, inoltre, deve essere limitata ad un numero finito di livelli. Questa relazione tra l'ingresso e l'uscita è rappresentata finitura concettualmente infinita. Il grado di imprecisione dipende dal numero di livelli di uscita utilizzati dal quantificatore. Più livelli di quantizzazione aumenta l'accuratezza della rappresentazione, ma anche aumentare la capacità di memorizzazione o la velocità di trasmissione richiesta. Miglioramento delle prestazioni con il numero di livelli di output signore può ottenere bu posizionamento giudiziosa dei livelli di uscita e l'ampiezza soglia necessaria per l'assegnazione di questi livelli. Generalmente, a livelli più ottimali presenta quantizzatore intervallo in cui è più probabile che si verifichi e bassi livelli di ampiezza del segnale in cui è meno probabile che i segnali. Questa tecnica è nota come quantizzazione lineare.

Bit Mapping

Nella fase successiva nel processo di digitalizzazione, l'uscita di quantizzazione viene mappato in una sequenza binaria. Una tabella di codifica che potrebbe essere utilizzato per generare la sequenza binaria mostrata nella summenzionata Fig.

E 'chiaro che su 8 livelli richiede tre cifre binarie, o bit; 16 livelli richiedono quattro bit; e 256 livelli richiedono otto bit. in genere richiedono livelli 2n n bit.

Per la quantificazione vocali 256 livelli, dove ogni livello è rappresentato da una sequenza di 8 bit, la velocità di trasmissione totale è di 8000 campioni per secondo riprese 8 bit per campione, o 64.000 bit al secondo. Tutti 8 bit da trasmettere prima del campione successivo diventa disponibile. Per utilizzare più livelli, campioni binari più Wold deve essere compresso nella fascia oraria assegnata tra campioni del segnale successivi. Il circuito sarebbe più costoso, e la larghezza di banda del sistema diventerebbe corrispondentemente maggiore. Alcuni canali di trasmissione non possono avere la capacità di larghezza di banda necessaria per l'aumento del numero di campioni binari e distorcere i segnali digitali. Pertanto, anche se la precisione richiesta determina il numero di livelli di quantizzazione usata, la sequenza binaria risultante non è stato ancora trasmesso entro il campo di tolleranza consentito.

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