Мультиплексування мовленнєвих сигналів

Мовленнєвий сигнал за своєю природою є аналоговим, і для передавання в інформаційній мережі його перетворюють у цифровий. Відомо, що основну смугу частот мовленнєвого сигналу оптимізовано за індексом артикуляції (прийнятному – 0,7), що відповідає рівню чіткості слів 85-90% і складає 3100 Гц. Цю смугу розміщено в діапазоні 0,3 – 3,4 кГц, що відповідає стандартизованій смузі каналу тональної частоти (ТЧ). Зважаючи на те, що зазначену смугу необхідно фільтрувати реальним аналоговим смуговим фільтром, який має кінцеву крутизну спаду частотної характеристики в перехідній смузі, запропоновано використовувати смугу 4 кГц як розрахункову ширину смуги стандартного каналу тональної частоти, що забезпечує захисну смугу між двома сусідніми каналами 900 Гц.

Перетворення мовленнєвого сигналу в цифрову форму здійснюється на основі імпульсно-кодової модуляції (ІКМ) (рис. 7.1).

Схема цього перетворення складається з таких етапів:

1. Дискретизування аналогового сигналу.

Відповідно до теореми Котельникова частота дискретизування аналогового сигналу, яка забезпечує його відновлення без спотворення, дорівнює подвоєнню максимальної частоти спектру сигналу. З урахуванням верхньої межі діапазону мовленнєвого сигналу, частота дискретизації Fд = 2 х 4 кГц = 8 кГц, що відповідає періоду дискретизування ТД = 1/8 = 125 мкс.

2. Квантування амплітуд дискретних відліків сигналу за рівнем, тобто поділ миттєвої амплітуди на певне число рівнів (рівнів квантування). Для якісного передавання мовлення приймають 256 рівнів квантування. Величиною амплітуди дискретного відліку мовленнєвого сигналу вибирають найближчий до її значення рівень квантування. Різницю між значеннями амплітуди сигналу й найближчим рівнем квантування визначає похибка перетворення мовленнєвого сигналу в цифрову форму, яка називають помилкою квантування ∆.

3. Кодування квантованих амплітуд дискретних відліків мовленнєвого сигналу. Якщо номери рівнів квантування подати в двійковому коді, то процес кодування зводиться до вибору номера найближчого до значення дискретної амплітуди сигналу рівня квантування. Номер рівня квантування в двійковому коді передається в лінію. Кількість позицій двійкового коду цифрового номера рівня квантування дорівнює 8 (один байт), що дає змогу закодувати номер найвищого рівня квантування 255→11111111.

Кодову комбінацію, яка відповідає одному дискретного відліку амплітуди мовленнєвого сигналу, називають вибіркою.

Зважаючи на те, що вибірки мовленнєвого сигналу надходять у лінію з частотою 8 кГц, послідовно одна за одною, отримуємо цифровий потік зі швидкістю С = 8 біт × 8 кГц = = 64 кбіт/с.

Швидкість 64 кбіт/с визначено Міжнародним союзом електрозв'язку (ITU-T) швидкістю основного цифрового каналу, який ще називають потоком нульового рівня DSO (Digital Service/Signal of Level 0).