Дифференциальная импульсно-кодовая модуляция

В ЦСП с ИКМ квантованию и кодированию подвергаются дискретные по времени отсчеты непрерывного сигнала, взятые из условия теоремы Котельникова. Однако такой метод передачи квантованных выборок сигнала в закодированном виде не является единственно возможным методом импульсной передачи непрерывных сообщений.

Как известно, для речевого сигнала более вероятны низкочастотные составляющие спектра. Это означает, что мгновенные значения дискретных отсчетов сигнала в соседних точках дискретизации с большой вероятностью мало отличаются друг от друга. Поэтому можно вместо кодирования и дальнейшей передачи отсчетов передавать по тракту связи кодированные значения разности соседних отсчетов, по которым на приемной стороне восстанавливаются значения отсчетов сигнала. Такой метод передачи называется дифференциальной импульсно-кодовой модуляцией (ДИКМ).

На рис. 3.6, а показаны дискретные отсчеты непрерывного сигнала, при квантовании и кодировании которых получают цифровой ИКМ сигнал, а на рис. 3.6,б — амплитудные значения разностей двух соседних отсчетов, Осуществляя квантование и кодирование разностей соседних отсчетов, получают цифровой ДИКМ сигнал.

Как видно из рисунков, амплитуды разностей отсчетов меньше амплитуд самих отсчетов, поэтому при одинаковом шаге квантования число разрядов кодовой группы при ДИКМ меньше, чем при ИКМ. Уменьшение числа разрядов в кодовой группе при ДИКМ снижает скорость передачи цифрового потока и, следовательно, уменьшает требуемую полосу частот линии передачи. Если же полоса частот линии передачи и скорость цифрового потока определяются параметрами ИКМ, то применение ДИКМ позволяет уменьшить ошибку квантования по сравнению с ИКМ за счет уменьшения шага квантования.

 

Рисунок 3.6. Принципы ДИКМ

ДЕЛЬТА-МОДУЛЯЦИЯ

При рассмотрении принципов ИКМ и ДИКМ предполагалось, что период дискретизации выбран в соответствии с теоремой Котельникова: Т_д= 1/2Fв. Было выяснено, что некоторые преимущества, которые дает применение ДИКМ основаны на том, что соседние отсчеты дискретизированного сигнала с большой вероятностью мало отличаются друг от друга. Последнее и дает возможность уменьшить разрядность кодовых групп, отображающих передаваемые разности отсчетов. Следовательно, если взять период дискретизации Т_д <<1/2 Fв, то различие между соседними отсчетами аналогового сигнала будет еще меньше, а применительно к ДИКМ меньше и разрядность кода. Поэтому при достаточно малом периоде дискретизации разность между соседними отсчетами может быть сделана достаточно малой, а именно такой, когда за каждый период дискретизации в тракт передачи можно будет передавать либо -1, если разность двух отсчетов ∆U<∆, где ∆ — выбранный шаг квантования, либо +1, если ∆U>∆. Таким образом, при выбранном приращении передаются сведения только о его знаке и для этого достаточно передавать один двоичный символ в каждый момент отсчета. Такой способ формирования цифрового сигнала называется классической дельта-модуляцией (ДМ) в отличие от других, более поздних ее разновидностей.

Классическая ДМ практически не применяется из за больших искажений передаваемых сигналов, а применяются её разновидности (ДМ с компандированием).

 

Рисунок 3.7. Принцип дельта модуляции.