Тракт икм что это
Импульсно-кодовая модуляция
| Технологии модуляции п ·Аналоговая модуляция |
|---|
| AM · SSB · ЧМ(FM) · ЛЧМ · ФМ(PM) · СКМ |
| Цифровая модуляция |
| АМн · ФМн · КАМ · ЧМн · GMSK OFDM · COFDM · TCM |
| Импульсная модуляция |
| АИМ · ДМ · ИКМ · ΣΔ · ШИМ · ЧИМ · ФИМ |
| Расширение спектра |
| FHSS · DSSS |
| См. также: Демодуляция |
Импульсно-кодовая модуляция (ИКМ, англ. Pulse Code Modulation, PCM ) используется для оцифровки аналоговых сигналов. Практически все виды аналоговых данных (видео, голос, музыка, данные телеметрии, виртуальные миры) допускают применение ИКМ.
Содержание
Модуляция
Чтобы получить на входе канала связи (передающий конец) ИКМ-сигнал из аналогового, мгновенное значение аналогового сигнала измеряется аналого-цифровым преобразователем (АЦП) через равные промежутки времени. Количество оцифрованных значений в секунду (или скорость оцифровки, частота дискретизации) должно быть не ниже 2-кратной максимальной частоты в спектре аналогового сигнала (по теореме Котельникова). Мгновенное измеренное значение аналогового сигнала округляется до ближайшего уровня из множества заранее определённых значений. Этот процесс называется квантованием. Количество уровней всегда берётся кратным степени двойки, например, 2 3 =8, 2 4 =16, 2 5 =32, 2 6 =64 и т.д. Номер уровня может быть соответственно представлен 3, 4, 5, 6 и т.д. битами. Таким образом, на выходе модулятора получается набор битов (0 и 1).
Демодуляция
На приёмном конце канала связи демодулятор преобразует последовательность битов в импульсы собственным генератором с тем же уровнем квантования, который использовал модулятор. Далее эти импульсы используются для восстановления аналогового сигнала в ЦАП.
Разновидности
Практическое применение
См. также
 Методы сжатия | |||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Теория |
| ||||||
| Без потерь |
| ||||||
| Аудио |
| ||||||
| Изображения |
| ||||||
| Видео |
| ||||||
| Вещательные видеоформаты | |||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Телевидение | |||||||||||||
| Аналоговое |
| ||||||||||||
| Цифровое |
| ||||||||||||
| Digital cinema | |||||||||||||
| UHDV (2540p · 4320p) · DCI | |||||||||||||
| Технический выпуск | |||||||||||||
| 14:9 compromise · MPEG transport · Reverse Standards Conversion · Standards conversion · Video processing · Video on Demand · HDTV blur | |||||||||||||
Полезное
Смотреть что такое «Импульсно-кодовая модуляция» в других словарях:
Импульсно-кодовая модуляция — модуляция, в которой аналоговый сигнал кодируется сериями импульсов. Импульсно кодовая модуляция используется в устройствах кодирования декодирования, а также в телефонных сетях. По английски: Pulse code modulation Синонимы английские: PCM См.… … Финансовый словарь
импульсно-кодовая модуляция — ИКМ Способ кодирования аналогового сигнала (например речи) для передачи его в форме цифрового потока (в телефонии с полосой 64 Кбит/с). [http://www.lexikon.ru/dict/net/index.html] Тематики сети вычислительные Синонимы ИКМ EN pulse code… … Справочник технического переводчика
импульсно-кодовая модуляция — kodinis impulsinis moduliavimas statusas T sritis automatika atitikmenys: angl. pulse code modulation vok. Pulskodemodulation, f rus. импульсно кодовая модуляция, f; кодово импульсная модуляция, f pranc. modulation par impulsions codées, f;… … Automatikos terminų žodynas
импульсно-кодовая модуляция с блочным компандированием — — [Л.Г.Суменко. Англо русский словарь по информационным технологиям. М.: ГП ЦНИИС, 2003.] Тематики информационные технологии в целом EN block companded pulse code modulation … Справочник технического переводчика
импульсно-кодовая модуляция с логарифмическим компандированием — — [Л.Г.Суменко. Англо русский словарь по информационным технологиям. М.: ГП ЦНИИС, 2003.] Тематики информационные технологии в целом EN logarithmic companded pulse code modulation … Справочник технического переводчика
импульсно-кодовая модуляция со взвешиванием — — [Л.Г.Суменко. Англо русский словарь по информационным технологиям. М.: ГП ЦНИИС, 2003.] Тематики информационные технологии в целом EN weighted pulse code modulation … Справочник технического переводчика
Импульсно-кодовая модуляция сигнала электросвязи — 22. Импульсно кодовая модуляция сигнала электросвязи Импульсно кодовая модуляция (ИКМ) Ндп. Кодо импульсная модуляция Pulse code modulation (PCM) Источник: ГОСТ 22670 77: Сеть связи цифровая интегральная. Термины и определения … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
Импульсно-кодовая модуляция сигнала электросвязи — 1. Преобразование сигнала электросвязи, при котором сигнал электросвязи дискретизацией, квантованием отсчетов этого сигнала и их кодированием преобразуется в цифровой сигнал электросвязи Употребляется в документе: ГОСТ 22670 77 Сеть связи… … Телекоммуникационный словарь
Дифференциальная импульсно-кодовая модуляция — Технологии модуляции п·Аналоговая модуляция AM · SSB · ЧМ(FM) · ЛЧМ · ФМ(PM) · СКМ Цифровая модуляция АМн … Википедия
дифференциальная импульсно-кодовая модуляция сигнала электросвязи — Импульсно кодовая модуляция сигнала электросвязи, при которой в цифровой сигнал преобразуется разность между текущими и предсказанными значениями сигнала электросвязи. [ГОСТ 22670 77] Тематики сети передачи данных Синонимы ДИКМдифференциальная… … Справочник технического переводчика
Цифровые телефонные системы для чайников. Часть 1 — Кодирование голоса
Давным-давно, когда небо было голубым, а трава зеленой АТС были аналоговыми, работали они очень просто: нужно связать двух абонентов — нет проблем, взяли замкнули линию первого на линию второго, и все дела. Вариант, конечно, очень упрощенный, но в общих чертах так все и было. Примечательно в данном случае то, что между абонентами постоянно поддерживалась линия связи. Даже если они оба молчали, были заняты не только те линии, что ведут от абонентов к их АТС, но и линии между самими АТС.
Позднее, когда цифровые технологии стали развиваться все больше и больше, встал вопрос, а почему бы не использовать их для передачи телефонных разговоров? Внедрение цифровых АТС имело довольно много положительных моментов: аппаратура стала занимать меньше места, обслуживать цифровые АТС и проводить диагностику стало легче, значительно увеличилась гибкость настройки, масштабируемость, надежность. Но одни из главных новшеств — временное разделение каналов, а затем и пакетная передача данных. Преимуществом временного разделения каналов в том, что, грубо говоря, по одной линии между АТС в различные моменты времени (канальные интервалы) могут предаваться разговоры нескольких пар абонентов, таким образом, увеличивается количество соединении при неизменном количестве физических линий. При пакетной передаче для связи двух абонентов уже нет нужды в постоянном занятии линии между АТС, данные (разговор) передаются в пакетах и только тогда, когда они есть, в другое время канал можно использовать для передачи данных других абонентов. Также при использовании пакетной передачи облегчается возможность передачи и других данных по тем же сетям (например, интернет-трафика).
Что ж, попробую рассказать то, что знаю о цифровых системах максимально просто, описывая больше принцип работы, нежели какие-то технические подробности, так что, возможно, где-то будут неточности или несоответствия текущим стандартам. В любом случае, буду рад уточнениям, исправлениям и предложениям.
Итак, вопрос номер раз:
Как в цифровых системах передается разговор?
Тут на помощь пришла импульсно-кодовая модуляция (ИКМ, PCM, pulse-code modulation), известная, как утверждает Википедия, с начала XX века. Почитать о ней можно, например, все в той же Википедии.
Для того, чтобы преобразовать аналоговый сигнал в цифровой, необходимо последовательно выполнить над ним три операции: дискретизацию, квантование и кодирование.
Дискретизация — это получение мгновенных значений сигнала (отсчетов) через определенные промежутки времени (т.е. с определенной частотой — частотой дискретизации). На рисунке: (1) — сигнал, (2) — отсчеты.
Квантование — это «округление» полученных мгновенных значений до ближайших заранее заданных уровней. Например, если у нас есть 5 уровней с шагом 2: 0, 2, 4, 6, 8, а некоторые мгновенные значения равны 3.6, 7.1, 2, 0.5, 1.8, то они будут округлены до 4, 8, 2, 0, 2 соответственно.
Кодирование — это представление значений полученных уровней в виде какого-либо кода (например, двоичного).
Теперь рассмотрим, как вышеописанное происходит в цифровой телефонии.
Человеческая речь занимает полосу частот приблизительно 60-12000 Гц, однако для нормальной разборчивости достаточно полосы частот в 300-3400 Гц, т.е. верхняя граница составляет 3.4 кГц. Все, что выше 3.4 кГц «срезается» фильтром, для того чтобы избежать помех в будущем. Согласно теореме Котельникова, частота дискретизации для представления аналогового сигнала, ограниченного по спектру (помним о фильтре), в виде отсчетов должна превышать удвоенную верхнюю частоту сигнала. Для простоты расчетов, а также некоторого запаса, верхняя граница округляется до 4 кГц. Таким образом, частота дискретизации в нашем случае равна 8 кГц.
Квантование и кодирование практически всегда являются неотъемлемыми частями друг друга. Квантование в цифровой телефонии неравномерное, 256-уровневое. Неравномерность квантования выражается в том, что шаг квантования (расстояние между соседними уровнями в единицах измерения характеристики аналогового сигнала, которая квантуется; в данном случае — напряжение сигнала в вольтах) для малых амплитуд выбирается минимальным, для средних — бóльшим и для больших — самым большим. Это сделано для того, чтобы повысить точность передачи сигналов с низкой амплитудой. 256 уровней квантования можно «уместить» в одно 8-разрядное двоичное число, таким образом, один отсчет представляется в виде 8-разрядной кодовой комбинации. Все 256 уровней делятся на две группы: положительные и отрицательные. Для положительных сигналов первый бит в кодовой комбинации равен «1», для отрицательных — «0». Каждая группа делится на 8 сегментов. В пределах одного сегмента шаг квантования неизменный, в то время, как от сегмента к сегменту он меняется, увеличиваясь с возрастанием номера сегмента. Под номер сегмента отводятся следующие 3 бита. Последние 4 бита занимает номер уровня в сегменте, всего этих уровней 16. Итого имеем: 16 уровней × 8 сегментов × 2 группы = 256 уровней.
К примеру, число «10010101» представляет собой положительный сигнал (1), с уровнем 5 (0101) в 1-м сегменте (001).
Теперь можно посчитать скорость полученного цифрового сигнала:
B = 8000 отсчетов/сек × 8 бит/отсчет = 64000 бит/с = 64 кбит/с.
Данные сигналы являются простейшими сигналами в цифровой телефонии. Для их передачи используются основные цифровые каналы со скоростью 64 кбит/с. Также по данным каналам могут передаваться компандированные сигналы, которые имеют большее количество уровней квантования, но тем не менее, после компандирования все равно имеют 8 бит/отсчет.
Плезиохронная цифровая иерархия и поток E1
Приветствую вас, друзья!
В ходе изучения Цифровых систем передачи, а так же по рекомендации наставника, дабы лучше разобраться в изучаемом материале и разложить всё по полочкам, я постараюсь объяснить этот материал Вам, если это у меня получится, то можно считать, что я его усвоил хорошо. Надеюсь Вам будет интересно.
В статье расскажу кратко о ЦСП и особенностях их построения, ПЦИ(PDH) и более подробно о потоке Е1 и его структуре.
Цифровые системы передачи
Особенности построения цифровых систем передачи
Ни для кого не будет новостью, что основной тенденцией развития телекоммуникаций во всем мире является цифровизация сетей связи, предусматривающая построение сети на базе цифровых методов передачи и коммутации. Это объясняется следующими существенными преимуществами цифровых методов передачи перед аналоговыми:
Высокая помехоустойчивость.
Требования к ЦСП определены в рекомендациях ITU-T серии G, так же в этой рекомендации представлено два типа иерархий ЦСП: плезиохронная цифровая иерархия (ПЦИ) и синхронная цифровая иерархия (СЦИ). Первичным сигналом для всех типов ЦСП является цифровой поток со скоростью передачи 64 Кбит/с, называемый основном цифровом каналом (ОЦК)[зарубежные источники: Basic Digital Circuit(BDC)], на Хабре уже рассказывалось о том как происходит оцифровка каналов ТЧ в этой статье. Для объединения сигналов ОЦК в групповые высокоскоростные цифровые сигналы используется принцип временного разделения каналов (ВРК)[зарубежные источники: Time Division Multiply Access (TDMA), или Time Division Multiplexing (TDM)].
Плезиохронная цифровая иерархия
Появившаяся исторически первой плезиохронная цифровая иерархия (ПЦИ) [зарубежные источники: Plesiochronous Digital Hierarchy(PDH)] имеет европейскую, северо-американскую и японскую разновидности.
| Уровень иерархии | Европа | Северная Америка | Япония | |||
| Скорость Мбит/с | Коэфф. Мультиплекс. | Скорость Мбит/с | Коэфф. Мультиплекс. | Скорость Мбит/с | Коэфф. Мультиплекс. | |
| 0 | 0,064 | — | 0,064 | — | 0,064 | — |
| 1 | 2,048 | 30 | 1,554 | 24 | 1,554 | 24 |
| 2 | 8,448 | 4 | 6,312 | 4 | 6,312 | 4 |
| 3 | 34,368 | 4 | 44,736 | 7 | 32,064 | 5 |
| 4 | 139,264 | 4 | — | — | 97,728 | 3 |
Для цифровых потоков ПЦИ применяют соответствующие обозначения, для северо-американской — T, японской — J(DS), европейской — E. Цифровые потоки первого уровня обозначаются соответственно Т1, E1, J1 второго Т2, Е2, J2 и т.д…
К использованию на сетях связи РФ принята европейская ПЦИ.
На сети связи РФ эксплуатируются ЦСП ПЦИ отечественного и зарубежного производства. Отечественные системы носят название ЦСП с ИКМ (цифровые системы передачи с импульсно-кодовой модуляцией). Вместо уровня иерархии в обозначении системы указывается число информационных ОЦК данной системы. Так, ЦСП первого уровня иерархии обозначается ИКМ-30, второго — ИКМ-120 и т.д.
Основные принципы синхронизации
Поток Е1
Структура потока Е1.
Структура потока Е1 определена в рекомендации ITU-T G.704. Данный поток называется первичным цифровым потоком и организуется объединением 30-ти информационных ОЦК.
Линейный сигнал системы построен на основе сверхциклов, циклов, канальных и тактовых интервалов, как это показано на рисунке выше (обозначение 0/1 соответствует передаче в данном тактовом интервале случайного сигнала). Сверхцикл передачи (СЦ) соответствует минимальному интервалу времени, за который передаётся один отсчёт каждого из 60 сигнальных каналов (СК) и каналов передачи аварийной сигнализации (потери сверхцикловой или цикловой синхронизации). Длительность СЦ Тсц=2мс. Сверхцикл состоит из 16 циклов передачи (с Ц0 по Ц15). Длительность цикла Тц=125мкс и соответствует интервалу дискретизации канала ТЧ с частотой 8 кГц. Каждый цикл подразделяется на 32 канальных интервала(таймслота) длительностью Тки=3,906 мкс. Канальные интервалы КИ1-КИ15, КИ17-КИ31 отведены под передачу информационных сигналов. КИ0 и КИ16 — под передачу служебной информации. Каждый канальный интервал состоит из восьми интервалов разрядов (Р1-Р8) длительностью по Тр=488нс. Половина разрядного интервала может быть занята прямоугольным импульсом длительностью Ти=244нс при передаче в данном разряде единицы (при передаче нуля импульс в разрядном интервале отсутствует). Интервалы КИ0 в четных циклах предназначаются для передачи циклового синхросигнала (ЦСС), имеющего вид 0011011 и занимающего интервалы Р2 — Р8. В интервале Р1 всех циклов передается информация постоянно действующего канала передачи данных (ДИ). В нечетных циклах интервалы P3 и Р6 КИ0 используются для передачи информации о потере цикловой синхронизации (Авар. ЦС — LOF) и снижении остаточного затухания каналов до значения, при котором в них может возникнуть самовозбуждение (Ост. зат). Интервалы Р4, Р5, Р7 и Р8 являются свободными, их занимают единичными сигналами для улучшения работы выделителей тактовой частоты. В интервале КИ16 нулевого цикла (Ц0) передается сверхцикловой синхросигнал вида 0000 (Р1 — Р4), а также сигнал о потере сверхцикловой синхронизации (Р6 — Авар. СЦС — LOM). Остальные три разрядных интервала свободны. В канальном интервале КИ16 остальных циклов (Ц1 — Ц15) передаются сигналы служебных каналов СК1 и СК2, причем в Ц1 передаются СК для 1-го и 16-го каналов ТЧ, в Ц2 — для 2-го и 17-го и т.д. Интервалы Р3, Р4, Р6 и Р7 свободны. С точки зрения передачи телефонного канала: телефонный канал является 8-ми битным отсчётом. Полезная нагрузка – разговор двух абонентов. Кроме того передаётся служебная информация (набор номера, отбой и т.п.) – сигналы управления и взаимодействия (СУВ). Для передачи таких сигналов достаточно повторения их 1 раз в 15 циклов, при этом каждый СУВ будет занимать 4 бита (СУВ для какого-то конкретного канала). Для этих целей был выбран 16-й канальный интервал. В один канал помещаются СУВ для двух телефонных каналов. Т.к. всего 30 каналов, за один разговор используется два канала, то цикл нужно повторить 15 раз, следовательно, с Ц1 по Ц15 передаём всю информацию о СУВ. Таким образом, необходимо определить номер цикла. Для этих целей нулевой цикл содержит сверхцикловой СС («0000» в 1-х четырёх байтах –MFAS). В 6-м бите передаётся потеря сверхцикла (LOM).
Мне приходилось сталкиваться с людьми которые пытаясь объяснить структуру потока Е1 предстовляли его в качестве трубы, куда запиханы 32 трубы меньшего размера(32 таймслота), это довольно наглядно, но абсолютно не правильно т.к. в ПЦИ передача данных осуществляется последовательно, побитно, а не параллельно.
Контроль ошибок передачи
Для контроля ошибок передачи используется первый бит нулевого канального интервала.
Содержимое первого бита КИ0 в различных подциклах.
По полиному x4+x+1 определяется наличие ошибки. Биты С1, С2, С3, С4 – это остаток от деления подцикла (8-ми циклов) на полином x4+x+1. При этом результат вставляют в следующий подцикл. Принимаем значение 1-го подцикла, сравниваем со 2 – м. При несовпадении выдаётся сообщение об ошибке. Биты Е1 и Е2 предназначены для передачи сообщений об ошибке на сторону передатчика по первому и по второму циклу (Е1 – для первого, Е2 – для второго). Для корректной обработки в чётных циклах (кроме 14 и 16) вводится сверхцикловой синхросигнал (001011) для контроля ошибок.
Физический уровень модель OSI в ПЦИ
Маска импульса физического интерфейса потока 2048 Кбит/с.
На этом я считаю можно остановиться. Всем спасибо за внимание, надеюсь Вам было интересно. Подписывайтесь, ставьте лайки. В статье я попытался изложить как можно больше информации в как можно более простом виде(не знаю удалось ли мне) не ныряя слишком глубоко в подробности структур ЦСП и в частности потока Е1.
Если статья понравится то в дальнейшем могу попробывать написать такую же про синхронную цифровую иерархию (СЦИ) [зарубежные источники: Synchronous Digital Hierarchy(SDH)] и синхронный транспортный модуль (СТМ) [зарубежные источники: Synchronous Transport Module(STM)] — STM-1.