NGN - Pulscodemodulation
Das Aufkommen von High-Speed-Sprach- und Datenkommunikation hat über die Notwendigkeit für ein schnelles Medium für den Transport dieser Informationen gebracht. Digitale Schaltungen oder Links haben aus der Notwendigkeit zu übermitteln Sprache oder Daten in digitaler Form übertragen entwickelt.
Die Umwandlung von der analogen zur digitalen Form folgt einem vierstufigen Prozess (siehe Abbildung 1) und werden in den folgenden Abschnitten näher eingegangen wird.
Sampling
Sprachfrequenzen nehmen in Form eines analogen Signals dh Sinuswelle (siehe Abbildung 2). Dieses Signal in eine binäre Form umgewandelt werden, damit es über ein digitales Medium durchgeführt werden kann. Die erste Stufe dieser Umwandlung ist es, das Audiosignal in ein Pulse Amplitude Modulation (PAM) Signal umzuwandeln. Dieser Vorgang wird allgemein als bekannt Probenahme .
Die Probenahme prozess muss ausreichende Informationen aus den eingehenden Sprachfrequenzen zu sammeln, um eine Kopie des Originalsignals zu durchführen zu ermöglichen gemacht werden. Sprachfrequenzen sind in der Regel im Bereich von 300Hz bis 3400Hz , das typischerweise bekannt als das gewerblichsprachebandes.
Um eine Probe zu erhalten, wird eine Abtastfrequenz auf die ursprüngliche Stimme Frequenz angelegt. Die Abtastfrequenz wird durch die Nyquist Abtasttheorem welche bestimmt dass "die Häufigkeit der Probenahme sollte mindestens das Doppelte der höchsten Frequenzkomponente" .
Dies stellt sicher, dass eine Probe mindestens einmal in jedem Halbzyklus gemacht, wodurch die Möglichkeit der Probenahme Eliminierung bei Nullpunkten des Zyklus, die keine Amplitude aufweisen würde. Dies führt zu der Abtastfrequenz sein mindestens 6.8KHz.
Die europäischen Standardproben ein eingehendes Signal bei 8KHZ , gewährleisten eine Probe genommen wird jedes 125micro Sekunden oder 1 / 8000. einer Sekunde (siehe Abbildung 3).
Quantisierung
Die Amplitude jeder Probe würde im Idealfall einen binären Code zugeordnet werden (1 oder 0), aber als es kann eine unendliche Anzahl von Amplituden, würde es sein müssen eine unendliche Anzahl von Binär-Codes vor. Dies wäre unpraktisch, so muss ein anderes Verfahren verwendet werden. Dieser Vorgang wird als Quantisierung.
Die Quantisierung vergleicht das PAM-Signal gegen eine Quantisierung Skala welche die eine endliche Anzahl von diskreten Niveaus hat. Die Quantisierung Skala ist aufgeteilt in 256 Quantisierungspegeln, von denen 128 sind positive Ebenen und 128 sind negativ Ebenen.
Die Quantisierungsstufe beinhaltet Zuordnen eines eindeutigen 8-Bit-Binär-Code entsprechend dem Quantisierungsintervall in welche die Amplitude des PAM-Signal abfällt (siehe Abbildung 4). Diese besteht aus 1 Bit Polarität mit den verbleibenden 7 Bits verwendet, um die Quantisierungsstufe identifizieren (siehe Abbildung 4).
Das erste Bit so gesehen ist die Polarität bit, die nächsten drei Bits für den Segmentcode und geben acht Segmentcodes und die verbleibenden vier Bits für die Quantisierung Ebene gibt sechzehn Quantisierungspegel.
Companding
Die Quantisierungsprozeß selbst führt zu einem Phänomen, das als bekannt Quantisierungsverzerrung . Dies geschieht, wenn der abgetastete Signalamplitude fällt zwischen Quantisierungspegel. Das Signal wird immer auf die nächste ganze Ebene abgerundet. Diese Differenz zwischen dem abgetasteten Ebene und der Quantisierungspegel wird Quantisierungsverzerrung.
Die Änderungsrate der Amplitude des Signals variiert in verschiedenen Teilen des Zyklus. Dies passiert bei hohen Frequenzen die Amplitude des Signals ändert sich schneller als bei niedrigen Frequenzen. Um dies zu überwinden, hat das erste Segment Kodex der Quantisierungsstufen dicht beieinander. Das nächste Segment-Code wird dann das Doppelte der Höhe des vorherigen und so weiter. Dieser Vorgang wird als bekannt kompandierenden , da es komprimiert größere Signale und erweitert kleinere Signale.
In Europa sie verwendung die A-law von kompandierenden, im Vergleich zu Nordamerika und Japan, wer verwenden das & micro; law.
Als Quantisierungs verzerrung ist äquivalent zu Rauschen verbessert Kompandierung des Signal-Rausch-Verhältnis für Signale mit niedriger Amplitude, und erzeugt ein akzeptables Signal-Rausch-Verhältnis über den gesamten Bereich von Amplituden.
Encoding
Um für binäre Informationen, die über einen digitalen Weg übertragen werden können, muss die Information in einen geeigneten Leitungscode geändert werden. Die Codierungstechnik in Europa eingesetzt wird, wie bekannt, High Density Bipolar 3 (HDB3).
HDB3 ist abgeleitet von einer Linie Code aufgerufen AMI oder Alternate Mark Inversion . Im AMI-Codierung gibt es 3 Werte verwendet: - kein Signal eine binäre 0 darstellen, und ein positives oder negatives Signal, das alternativ verwendet werden, um eine binäre 1. Ein Problem bei der AMI-Codierung zugeordnet ist, repräsentieren auftritt, wenn eine lange Folge von Nullen übertragen. Dies kann Phasenregelschleife Probleme am entfernten Ende Empfänger führen.
HDB3 arbeitet in ähnlicher Weise wie AMI, sondern beinhaltet eine zusätzliche Kodierungsschritt, die eine beliebige Zeichenfolge von vier Nullen von drei Nullen gefolgt von einer "Verletzung bisschen" ersetzt. Diese Verletzung ist die gleiche Polarität des vorhergehenden Übergangs (siehe Abbildung 6).
Wie aus dem Beispiel ersichtlich, 000V ersetzt die erste Folge von vier Nullen. Die Verwendung dieser Art der Codierung kann auf eine mittlere Gleichspannungspegel in das Signal eingeführt führen, da eine lange Reihe von Nullen vorhanden sein, die alle in der gleichen Weise codiert. Um dies zu vermeiden, die Codierung jedes der aufeinanderfolgenden vier Nullen an B00V geändert wird, indem ein "Bipolar melden" Bit, das in der Polarität wechselt.
Von Daraus kann angenommen werden, dass bei HDB3-Codierung, ist die maximale Anzahl von Nullen ohne Übergangs drei. Diese Codierungstechnik wird oft als die Modulationsformat bezeichnet.
