 |
Master Signals - генератор опорных сигналов, IN - вход сигнала сообщения,
|
|
|
|
CLK - вход синхронизации, FS То СН О - бит кадровой синхронизации к каналу О,
PCM data То СН 1 - И КМ закодированное сообщение к каналу 1
Наблюдайте на экране осциллографа выходной сигнал ИКМ - кодера.
| Попросите преподавателя проверить результаты вашей работы, прежде чем продолжить эксперимент! |
9. Контрольные вопросы.
9.1.Покажите на графиках начало и окончание кадра.
9.2. Покажите на графике начало и окончание каждого бита.
9.3. Покажите на графике бит синхронизации кадра в последовательности закодированных данных.
9.4. Покажите на графике младший значащий бит и старший значащий бит.
9.5.Какое 7-битное двоичное число формируется на выходе ИКМ кодера?
9.6. Почему полученное двоичное число при уровне напряжения на входе 0В не равно 0000000?
9.7. Как изменяется двоичное число при увеличении уровня напряжения в сторону отрицательных значений?
9.8. Как изменяется двоичное число при увеличении уровня напряжения в сторону положительных значений?
9.9. По таблицам 1 и 2 определите, с каким максимально допустимым размахом можно подавать переменное напряжение на вход ИКМ кодера?
9.10. Вычислите шаг квантования ИКМ кодера по уровню путем нахождения разности значений напряжений в таблицах 1, 2 и деления полученной разности на 128 (количество кодовых комбинаций).
9.11.Почему коды на выходе ИКМ кодера непрерывно изменяются?
Лабораторная работа № 7
Демодуляция ИКМ - сигналов
Цель работы.
Исследование работы ИКМ - декодера, спектральных составляющих сигнала и восстановленного сигнала.
Литература.
2.1. Бэрри Дункан. Эксперименты с современными волоконно-оптическими системами связи для NITMELVIS I и II. Emona FOTEx Руководство к лабораторному практикуму. - Австралия, 2009 (Перевод на русский язык: учебный центр «Центр технологий National Instruments» НГТУ Российский филиал корпорации National Instruments).
|
|
|
Подготовка к работе.
Подготовить бланк отчета.
3.1.1. Номер и наименование работы.
3.1.2. Цель и задачи работы.
3.1.3. Основное оборудование.
3.1.4. Схемы подключения приборов и модулей.
3.1.5. Выводы по результатам выполнения работы.
3.1.6. Ответить на контрольные вопросы.
3.2. Ответить на вопросы для допуска к работе.
3.2.1. Назначение нелинейного декодера.
3.2.2. Назвать этапы нелинейного декодирования.
3.2.3. Назвать основные, дополнительные токи и токи коррекции нелинейного декодера.
3.2.4. Пояснить принцип работы нелинейного декодера.
Основное оборудование.
4.1. Персональный компьютер с соответствующим установленным программным обеспечением
4.15. NI ELVIS II с USB-кабелем и блоком питания.
4.16. Модуль расширения Emona FOTEx для выполнения экспериментов.
4.17. Два проводника с разъёмами BNC - "банан" (2 мм).
4.18. Набор соединительных проводников с разъёмами типа "банан" (2 мм).
4.19. Стереонаушники.
Задание.
5.1. Изучить краткие теоретические сведения.
5.2. Настроить РСМ Decoder (ИКМ – кодер) модуля Emona FOTEx.
5.3. Исследовать работу модуля Emona FOTEx РСМ Decoder (ИКМ-декодер) с помощью Анализатора спектров (DSA).
5.4. Исследовать работу модуля РСМ Decoder с помощью осциллографа.
5.5. Исследовать c восстановленный сигнал на выходе ФНЧ.
Меры безопасности.
6.1. Соблюдайте меры безопасности при работе на ПК.
6.2. Соблюдайте меры безопасности при работе с оборудованием под напряжением питания 220В.
Краткие теоретические сведения.
7.1. При выполнении предыдущего эксперимента вы изучали импульсно-кодовую модуляцию (ИКМ), представляющую собой преобразование исходного аналогового сигнала в непрерывный поток последовательных двоичных данных (кодирование). Обратный процесс восстановления исходного сигнала по потоку данных называется декодированием.
|
|
|
Упрощенно процесс декодирования состоит из следующих основных этапов:
§ Нахождение очередного кадра в потоке данных.
§ Извлечение двоичного кода из каждого кадра.
§ Генерация напряжения, пропорционального двоичному коду.
§ Фиксация напряжения на выходе до тех пор, пока следующий кадр не будет декодирован (т.е. получается исходный сигнал, подвергнутый амплитудно-импульсной модуляции - АИМ).
§ Восстановление исходного сообщения путем пропускания АИМ сигнала через ФНЧ.
Для надежной работы ИКМ - кодера (PCM Encoder) и ИКМ - декодера (PCM Decoder) необходима их битовая синхронизация. То есть, сигналы кодера и декодера должны быть одинаковой частот и фазы. Из-за несогласованности синхронизации кодера и декодера одни биты будут декодироваться дважды, а другие - теряться вовсе. Следовательно, некоторые переданные числа могут быть восприняты неправильно, и на выходе декодера будут формироваться ошибочные значения напряжения, которые при слишком частом появлении могут быть ощутимы на слух. В некоторых декодерах (включая модуль PCM Decoder Emona FOTEx) синхронизации достигают, восстанавливая оригинальный сигнал битовой синхронизации из потока ИКМ - данных. В данном эксперименте мы просто "позаимствуем" сигнал битовой синхронизации с модуля PCM Encoder, оставив восстановление сигнала битовой синхронизации для других экспериментов.
Также очень важным является правильное обнаружение начала кадра. В случае ошибки все принятые коды (числа) будут интерпретированы неправильно. Известны несколько способов кадровой синхронизации (frame synchronisation), при декодировании. ИКМ - кодер может генерировать специальный сигнал кадровой синхронизации и передавать его декодеру, но для этого требуется второй канал передачи данных (остается меньше места для других пользователей). Другим вариантом является включение в поток данных специальных кодов синхронизации (синхрослов), по которым декодер определяет начало кадра. Как вы увидите, в ИКМ-декодер Emona FOTEx используется второй способ - в начале каждого кадра добавляется один бит, логический уровень которого в соседних кадрах постоянно переключается. Более подробно это будет рассмотрено далее во врезке, однако в эксперименте не будет рассмотрено, как именно достигается синхронизация кадров.
|
|
|
Важной характеристикой ИКМ - сигнала является проблема ошибки квантования, о которой пойдет речь в эксперименте по ИКМ - кодированию. Напомним, ошибка квантования - это разница между уровнем входного аналогового напряжения и ближайшим уровнем квантования, используемым ИКМ - кодером для его представления. С гораздо большей вероятностью эти два уровня напряжения будут отличаться, чем совпадать. Другими словами, ошибка присутствует почти всегда, поэтому сигнал на выходе ИКМ- декодера будет отличаться от оригинального сигнала. Если ошибка дискретизации не слишком велика, вызываемое ею искажение может быть услышано, как наложившееся на сигнал шипение. То есть, ошибка квантования вызывает так называемый шум квантования.
|
|
|
