Импулсно-кодова модулация

Импулсно-кодова модулация (ИКМ)

Импулсно-кодова модулация ИКМ - Препоръка G.711

В препоръка G.711 се дефинира импулсно-кодова модулация (PCM - Pulse Code Modulation) на сигнали с гласови честоти.

Гласовият сигнал се квантова с честота 8000 Hz (през всеки 125 μs) и се преобразува в равномерен (линеен) код с 13 или 14 битова разделителна способност. От получените стойности се изработва 8-битов код съгласно два “закона” A-law (приложим в Европа) и μ-law (приложим извън Европа):



Фиг.4 Цифрово кодиране на гласовия сигнал

Съгласно теоремата на Найкуист, при честота на квантоване 8000 Hz е възможно да бъдат преобразувани в цифров вид сигнали с честота до 4000 Hz. Както е известно, гласовата лента при телефония е ограничена от 300 до 3100 Hz.

При преобразуването по A-law целият обхват на получените стойности (от +4096 до -4096) се разделя на седем сегмента, като за всеки сегмент се прилага линейна връзка между получените при A/D преобразуването стойности и изходната дума.



Фиг. 5 Преобразуване по A-law

В препоръката се привеждат две таблици - за положителните и за отрицателните стойности на аналоговия сигнал. Извадка от тези таблици е поместена по-долу.

A-law

СегментСтойност в горния край на сегментаСимвол на сигналаНомер на стойността на изходните данни
74096x1111111128
62048x1101111112
51024x101111196
4512x100111180
3256x011111164
2128x010111148
164x001111132

x = 1 при положителни стойности на сигнала
x = 0 при отрицателни стойности на сигнала

Както се вижда от таблицата, изходният сигнал е силно нелинеен с все по-полегата характеристика с нарастване на стойността на сигнала.
При μ -law броят на сегментите е осем, а обхватът на равномерния входен код е от + 8159 до -8159. Извадка от приведените в G.711 таблици за преобразуване е показана по-долу.

μ -law

Сегмент Стойност в горния край на сегмента Символ на сигнала Номер на стойността на изходните данни
88159x0000000127
74063x0010000111
62015x010000095
5991x011000079
4479x100000063
3223x101000047
295x110000031
131x111000015

x = 1 при положителни стойности на сигнала
x = 0 при отрицателни стойности на сигнала

При серийно предаване на 8-битовата кодова дума първо се предава знаковия бит, а последен - 8-мия най-младши бит.

В препоръка G.722 се дефинира система за кодиране на звуков сигнал с лента от 7 kHz. Както и при G.711 гласовият сигнал първоначално се преобразува в равномерен (линеен) цифров код с дължина на кодовата дума 14 бита, само че тук честотата на квантоване е 16 kHz. След това скоростта на битовете се намалява до 64 kbit/s с помощта на двулентова адаптивна диференциална импулсно-кодова модулация (SB-ADPCM - sub-band adaptive differential pulse code modulation). Тази система се нарича също кодиране на звук с 64 kbit/s (7 kHz).

При използваната техника SB-ADPCM честотната лента се разделя на две под- ленти - горна и долна - и сигналите във всяка от тях се кодират с помощта на адаптивна диференциална импулсно-кодова модулация (ADPCM). Системата осигурява три режима на работа - с 64, 56 и 48 kbit/s. В последните два режима е възможно да бъдат вмъкнат допълнителен канал за данни със скорост съответно 8 и 16 kbit/s.

Препоръка G.728 дефинира кодиране на глас със скорост 16 kbit/s, която използва възбуждано от кода линейно предсказване с малко закъснение (LD-CELP - low-delay code excited linear prediction).




Коментари: