1.7 Кодування сигналу

 

Як зазначено у підрозділі 1.2 в процесі кодування виробляється подання дискретного відліку АІМ сигналу числом у тій або іншій системі числення, і наступне перетворення цього числа в кодову комбінацію електричних сигналів. Найчастіше використовується подання у вигляді натурального двійкового коду. При цьому кодові комбінації відповідають значенню номера рівня переданого квантованого сигналу у двійковій системі числення:

,

де  – кодовий символ і-го розряду ( =0;1).

Натуральний двійковий код використовується при кодуванні однополярних сигналів. Наприклад, якщо розрядність коду m=8, то мінімальному (нульовому) рівню сигналу відповідає комбінація 00000000, а максимальному – 11111111. При цьому значення кроку квантування .

У ЦСП результати кодування двополярних сигналів подаються переважно кодовими комбінаціями симетричного двійкового коду, у якому символ першого розряду кодової комбінації визначає полярність відліку (дискрети), а символи інших розрядів відповідають величині дискрети. Для позитивних дискрет значення  знакового розряду приймається рівним 1, а для негативних 0. Тому кодові комбінації, що відображують відліки, однакові за величиною, але протилежні за полярністю, відрізняються тільки першим (знаковим) розрядом. Наприклад, якщо максимальному позитивному сигналу відповідає кодова комбінація 11111111, то максимальному негативному – 01111111, при цьому значення рівня сигналу, що передається , а величина кроку квантування .

У позиційних кодах, до яких ставляться обидва розглянуті, вага кожного кодового символу визначається номером (позицією) розряду, що займає цей символ у кодовій комбінації. Чим більше номер розряду, тим вище його вага. Тому перекручування символів старших розрядів призводять до більш відчутних помилок, ніж перекручування молодших розрядів.

Для зменшення помилок при кодуванні використовують рефлексний код (код Грея). У цьому коді всі «сусідні» кодові комбінації, що відрізняються змістом на одиницю, розрізняються тільки на один розряд. Так, наприклад, якщо кодові комбінації 0111 (7) і 1000 (8) натурального двійкового коду розрізняються всіма чотирма розрядами, то кодові комбінації 0100 (7) і 1100 (8) рефлексного коду розрізняються змістом лише одного розряду.

Для перетворення натурального й симетричного (без знакового розряду) коду необхідно сумувати по mod2 m-розрядну комбінацію з такою самою комбінацією, але зміщеної на один розряд (у будь-яку сторону) і з отриманого результату виключити молодший розряд.

Наприклад:       

 

Для зворотного перетворення послідовного рефлексного коду в послідовний натуральний необхідно використовувати правило, відповідно до якого формується сигнал на виході тригера з рахунковим входом при подачі на його вхід сигналу, що відображується комбінацією коду Грея старшим розрядом уперед. Наприклад, комбінації рефлексного коду 10010111 й 11011100 перетворяться в кодові комбінації натурального коду виду 11100101 й 10010111.

У табл. 1.1 наведена структура розглянутих кодів для m=4.

 

Таблиця 1.1

 

Рівень і його натуральний код		Рівень і його симетричний код		Рівень і його рефлексний код
0	0000	-7	0111	0	0000
1	0001	-6	0110	1	0001
2	0010	-5	0101	2	0011
3	0011	-4	0100	3	0010
4	0100	-3	0011	4	0110
5	0101	-2	0010	5	0111
6	0110	-1	0001	6	0101
7	0111	0	0000	7	0100
8	1000	0	1000	8	1100
9	1001	1	1001	9	1101
10	1010	2	1010	10	1111
11	1011	3	1011	11	1110
12	1100	4	1100	12	1010
13	1101	5	1101	13	1011
14	1110	6	1110	14	1001
15	1111	7	1111	15	1000

 

Структурні схеми перетворювачів натурального паралельного коду в паралельний код Грея і навпаки наведено на рис. 1.10,а і 1.10,б відповідно. Основними елементами перетворювачів є суматори за модулем два (mod 2).

 

 

Рисунок 1.10

 

Відновлення відліку за прийнятою кодовою комбінацією, тобто цифроаналогове перетворення сигналів, здійснюється з використанням, як правило, позиційних (натурального або симетричного) кодів. При цьому значення відліку прийнятого сигналу відновлюється з точністю до кроку квантування:

 для m-розрядного натурального коду,

 для симетричного коду.

Таким чином, при цифроаналоговому перетворенні відбувається підсумовування імпульсів кодової комбінації з відповідними їм «вагами».