ダミー用のデジタル電話システム。 パート1-音声エンコーディング



むかしむかし、 空が青く、緑の 電話交換機の 芝生がアナログだったとき、彼らは非常に簡単に働きました:あなたは2人の加入者を接続する必要があります-問題ありません。 もちろん、このオプションは非常に単純化されていますが、一般的に言えば、それはすべてそうでした。 この場合、通信回線が加入者間で常に維持されていたことは注目に値します。 たとえ両者が沈黙していても、加入者から彼らの交換機につながる回線だけでなく、交換機自体の間の回線も忙しかった。



その後、デジタル技術がますます発展し始めたとき、電話での会話を転送するためにそれらを使用してみませんか? デジタル自動電話交換の導入には、いくつかの肯定的な側面がありました。機器の占有スペースが少なくなり始め、デジタル自動電話交換の維持と診断の実行が容易になり、構成の柔軟性、スケーラビリティ、信頼性が大幅に向上しました。 しかし、主要な技術革新の1つは、チャネルの一時的な分離と、その後のパケットデータ転送です。 一時的にチャネルを分離することの利点は、大まかに言えば、異なる時点(チャネル間隔)で交換機間の同じ回線で数対の加入者の会話を聞くことができるため、同じ数の物理回線との接続数が増加することです。 2人の加入者間の通信のためのパケット伝送では、交換機間の一定の回線占有の必要がなくなり、データ(会話)はパケットで伝送され、利用可能な場合のみ、他の加入者からデータを転送するためにチャネルを使用できます。 また、パケット送信を使用すると、同じネットワーク上で他のデータ(たとえば、インターネットトラフィック)を転送する機能が促進されます。



さて、デジタルシステムについて私が知っていることをできる限り簡単に説明しようと思います。技術的な詳細よりも仕事の原則を説明しているので、現在の標準と不正確または矛盾があるかもしれません。 いずれにせよ、説明、修正、提案に満足します。



したがって、問題は回数です。



デジタル会話はどのように送信されますか?



Wikipediaよると 、20世紀の初めから知られているパルスコード変調(PCM、PCM、パルスコード変調)の助けがありました。 たとえば、すべて同じWikipediaで読むことができます。



アナログ信号をデジタル信号に変換するには、離散化、量子化、コーディングの3つの操作を順次実行する必要があります。



離散化は、特定の時間間隔(つまり、特定の周波数-サンプリング周波数)での信号(サンプル)の瞬時値の取得です。 図:(1)-シグナル、(2)-測定値。







量子化は、取得した瞬時値を最も近い所定のレベルに「丸める」ことです。 たとえば、2つの増分で5つのレベルがあり、0、2、4、6、8、および瞬間値が3.6、7.1、2、0.5、1.8の場合、それらは4、8、2、0に丸められます。それぞれ2。



画像



コーディングは、取得したレベルの値を何らかのコード(バイナリなど)で表現したものです。



ここで、デジタルテレフォニーで上記がどのように発生するかを考えます。



人間の音声は約60〜12000 Hzの周波数帯域を占有しますが、通常の了解度では、300〜3400 Hzの周波数帯域で十分です。 上限は3.4 kHzです。 将来の干渉を避けるために、3.4 kHzを超えるものはフィルターによって「カットオフ」されます。 コテルニコフの定理によれば、スペクトルの制限されたアナログ信号を表すサンプリング周波数(フィルターを思い出してください)をサンプルの形で、信号の2倍の上限周波数を超える必要があります。 計算の簡素化とある程度のマージンのために、上限は4 kHzに切り上げられます。 したがって、この場合のサンプリング周波数は8 kHzです。



量子化とコーディングは、ほとんどの場合、互いに不可欠な部分です。 デジタルテレフォニーの量子化は不均一で、256レベルです。 量子化の不均一性は、量子化ステップ(量子化されるアナログ信号の特性の測定単位での隣接するレベル間の距離、この場合、ボルトでの信号電圧)が、小さい振幅、大きいもの、大きいものの大きいものの最小値として選択されるという事実で表されます。 これは、低振幅の信号伝送の精度を高めるために行われます。 256個の量子化レベルを1つの8ビット2進数に「適合」させることができるため、1つのサンプルは8ビットコードの組み合わせとして表されます。 256レベルはすべて、正と負の2つのグループに分けられます。 正の信号の場合、コードの組み合わせの最初のビットは「1」で、負の信号の場合は「0」です。 各グループは8つのセグメントに分割されます。 1つのセグメント内では、量子化ステップは変更されませんが、セグメントごとに変化し、セグメント番号の増加とともに増加します。 次の3ビットがセグメント番号に割り当てられます。 最後の4ビットはセグメント内のレベル番号で占められており、合計16個あり、合計16レベル×8セグメント×2グループ= 256レベルです。



たとえば、数値「10010101」は、1番目のセグメント(001)のレベルが5(0101)である正の信号(1)を表します。



これで、受信したデジタル信号の速度を計算できます。



B = 8000サンプル/ s×8ビット/サンプル= 64000ビット/ s = 64 kビット/ s



これらの信号は、デジタルテレフォニーで最も単純な信号です。 伝送速度は64 kbit / sのメインデジタルチャネルが使用されます。 また、圧伸された信号は、量子化レベルの数が多いこれらのチャネルを介して送信できますが、圧伸後も8ビット/カウントのままです。



ご清聴ありがとうございました。



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