UNIVERZITET U PRIŠTINI
FAKULTET TEHNIČKIH NAUKA
SEMINARSKI RAD
Osnovi telekomunikacija
Tema:
Impulsno- kodna modulacija (PCM)
Profesor: Student:
Kosovska Mitrovica
februar, 2016.
Impulsno kodna modulacija (PCM)
2
SADRŽAJ
1.
UVOD........................................................................................................................ 3
2.
IMPULSNO KODNA MODULACIJA (IKM ILI PCM).....................................4
2.1.
PREGLED PRENOSNIH MEDIJUMA.................................................4
3.
ODMERAVANJE.................................................................................................... 5
3.1.
TEORIJA KOMPARATIVNIH PREDNOSTI......................................6
3.2.
TEORIJA KOMPARATIVNIH PREDNOSTI......................................7
4.
KVANTOVANJE I KOMPRESIJA.......................................................................8
4.1.
POSTUPAK KVANTOVANJA.............................................................8
4.2.
SREDNJA SNAGA I SPEKTAR ŠUMA KVANTOVANJA...............9
5.
KODOVANJE........................................................................................................ 10
5.1.
MATEMATIČKI MODEL KODOVANJA.........................................10
5.2.
KLASIFIKACIJA PCM KODERA......................................................11
5.2.1.
KODER TIPA „ODMERAK-PO-ODMERAK“.............................11
5.2.2. KODER TIPA „KVANT-PO-KVANT“.........................................12
5.2.3. KODER TIPA „DIGIT-PO-DIGIT“................................................13
6.
KARAKTERISTIKE SIGNALA U SISTEMU MULTIPLAKSA SA PCM ..13
ZAKLJUČAK.................................................................................................................16
LITERATURA...............................................................................................................17
Impulsno kodna modulacija (PCM)
4
2.
IMPULSNO KODNA MODULACIJA (IKM ILI PCM)
Impulsno kodna modulacija spade u grupu impulsnih modulacija jer modulisani
signal ima diskretan talasni oblik. Međutim, filozofija sistema za prenos signala IKM-
om bitno se razlikuje od koncepcija usvojenih u realizaciji svih ostalih vrsta modulacije,
uključujući tu i impulsne modulacije. Ovaj postupak je predstavnik digitalnih
modulacija. Osim oznake IKM koristi se mnogo češće oznaka PCM ( Pulse Code
Modulation). Prva ideja o prenosu signala impulsno kodnom modulacijom patentirana je
1938.god. Alek Rivs nije bio svestan veličine svog otkrića da je postavio temelj
savremenim telefonskim komunikacijama. Radovi na istom polju telekomunikacija sežu
još u 1853. godinu kada je Američki pronalazač M.B. Farmer vršio eksperimente sa
žičanim telefonom, i prenosom više njih istovremeno kroz jedan telegrafski vod. Tokom
drugog svetskog rata izvodjeni su eksperimenti u Belovim labaratorijama, gde je PCM
našao prvu praktičnu primenu . Sistem za kriptovani prenos govora SIGSALI je nastao
kao derivate tog istraživanja.
Princip na kome počiva PCM zasniva se na diskretizaciji kontinualnih poruka,
odnosno njima odgovarajućih signala. Da bi se po trenutnim vrednostima i po vremenu
kontiualni signal izrazio nizom “digita”, odnosno da bi se pretvorio u niz impulse koji
fizički predstavljaju digite, potrebno je izvršiti tri osnovne operacije: “odmeravanje”, tj.
diskretizovanje signala po vremenu, “kvantovanje”, tj. diskretizovanje signala po
trenutnim vrednostima i “kodovanje”, tj. cifarsko predstavljanje diskretnih vrednosti
grupom digita, odnosno impulsa.
Diskretizovanje po vremenu vrši se odmeravanjem trenutnih vrednosti signala u
određenim trenucima vremena. Ukoliko je frekvencijski opseg odmeravanog signala
ograničen, interval između susednih odmeraka može biti konačan, a da pri tome, ipak ne
dođe do gubljenja informacija. Tako je govorni signal telefonskog kanala dovoljan
odmeravati 8000 puta u sekundi a televizijski signal 9 miliona puta u sekundi.
Kvantovanje je zaokruživanje izmerene trenutne vrednosti signala na najbližu
dozvoljenu vrednost. Postupkom kvantizacije se već na samom početku pravi izvesna
greška. Veličina te greške zavisi od broja kvantizacionih nivoa, odnosno od “finoće
zaokruživanja”. Što je ukupni broj dozvoljenih amplitudskih vrednosti manji, utoliko je
greška pri zaokruživanju veća, tj. kvantovanje je grublje, ali je potreban manji broj digita
da se kvantovana vrednost numerički izrazi.
2.2. PREGLED PRENOSNIH MEDIJUMA
Kao što je u uvodu već pomenuto, prvi prenosni medijum koji je bio ekonomski
pogodan za PCM prenos bila je depupinizovana, niskofrekvencijska kablovska
parica na spojnom putu između reonskih telefonskih centrala u gusto naseljenim
sredinama.
Impulsno kodna modulacija (PCM)
5
Zbog brzog porasta telefonskog saobraćaja u urbanim aglomercijama postojeći
telefonski kablovi obično su već maksimalno iskorišteni. Provođenje novih
kablovskih linija, pre svega zbog potreba raskopavanja ulica i drugih saobraćajnica,
vrlo je skupo i nepoželjno. Druga moguća alternativa bila bi tzv. “frekvencijsko
multipleksiranje” telefonskih kanala na bazi analogne amplitudske modulacije s
prenosom jednog bočnog opsega ( Single Side-Band ili SSB).
3.
ODMERAVANJE
Uzimanje uzoraka predstavlja proces diskretizacije kontinualnog signala po
vremenu koji se vrši u definisanim trenucima pri čemu se dobija povorka impulsa
čija anvelopa čini originalan signal. Vremenski interval između uzetih uzoraka mora
biti konačan, i pri tome ne sme dolaziti do gubitaka informacija. Da bi se to
obezbedilo potrebno je da spektar kontinualnog signala bude ograničen. Ako je
gornja granična vrednost kontinualnog signala jednaka f, tada, na osnovu teoreme o
uzimanju uzoraka, frekvencija uzimanja uzoraka mora biti veća ili jednaka od 2f, te
je interval između dva uzastopna uzorka manji ili jednak od 1/2f. Iako se spektar
telefonskog govornog signala nalazi u opsegu od 0.3 do 3.4 kHz, frekvencija
uzimanja njegovih uzoraka je jednaka 8 kHz. To je iz razloga što filtri koji se koriste
za ograničavanje spektre govornog signala nemaju dovonjno strmu karakteristiku.
Vremenski interval između dva uzastopna uzorka govornog signala je 125 us.
Ako se signal odmerava u jednakim vremenskim intervalima , tj. ako je To=const,
onda kažemo da je odmeravanje uniformno. U protivnom slučaju odmeravanje je
neuniformno. Do sada, praktičnu primenu našlo je samo uniformno odmeravanje, jer
je njegova realizacija tehnički jednostavnija.
Slika 3.1.
Ilustracija parametara povorke odmeraka
