Ngn-pulse-code-modulation

提供:Dev Guides
移動先:案内検索

NGN-パルス符号変調

高速の音声およびデータ通信の出現により、情報を転送するための高速メディアが必要になりました。 デジタル回路またはリンクは、音声またはデータをデジタル形式で送信する必要性から発展しました。

アナログ形式からデジタル形式への変換は、4段階のプロセス(_次の図を参照)に従って行われ、以下のセクションで詳しく説明します。

4段階の変換プロセス

サンプリング

音声周波数は、アナログ信号の形式を取ります。 正弦波(次の図を参照)。 この信号をデジタル形式で伝送するには、バイナリ形式に変換する必要があります。 この変換の最初の段階は、オーディオ信号を* Pulse Amplitude Modulation(PAM)*信号に変換することです。 このプロセスは、一般的に*サンプリング*と呼ばれます。

アナログ波形

サンプリングプロセスでは、元の信号のコピーを作成できるように、着信音声周波数から十分な情報を収集する必要があります。 音声周波数は通常 300Hz〜3400Hz の範囲で、通常*商用音声帯域*として知られています。

サンプルを取得するには、元の音声周波数にサンプリング周波数が適用されます。 サンプリング周波数は、「ナイキストサンプリング定理」によって決定されます。これは、「サンプリングの周波数は、最高周波数成分の少なくとも2倍にする必要があります。」*

これにより、サンプルは半サイクルごとに最低1回採取されるため、振幅のないサイクルのゼロポイントでサンプリングされる可能性がなくなります。 これにより、サンプリング周波数は最低6.8 KHzになります。

欧州規格では、サンプルを確保するために、 8 KHZ で着信信号をサンプリングし、* 125マイクロ秒*または1/8000秒ごとに取得します(_次の図を参照)。

アナログ波形Pam信号

量子化

各サンプルの振幅には、理想的にはバイナリコード(1または0)が割り当てられますが、振幅の数に制限はありません。したがって、無限数のバイナリコードが利用可能である必要があります。 これは実用的ではないため、「量子化」と呼ばれる別のプロセスを使用する必要があります。

量子化は、PAM信号を量子化スケールと比較します。量子化スケールは有限数の離散レベルを持ちます。 量子化スケールは256の量子化レベルに分割され、そのうち128は正レベル、128は負レベルです。

量子化段階では、PAM信号の振幅が収まる量子化間隔に適した一意の8ビットバイナリコードを割り当てます(次の図を参照)。

PAM信号の量子化

これは、1つの極性ビットと、量子化レベルを識別するために使用される残りの7ビットで構成されます(上の図に示すように)。

前に見た最初のビットは極性ビット、次の3ビットはセグメントコード、8つのセグメントコード、残りの4ビットは量子化レベル、16の量子化レベルです。

圧伸

量子化プロセス自体は、*量子化歪み*として知られる現象につながります。 これは、サンプリングされた信号の振幅が量子化レベルの間にある場合に発生します。 信号は常に最も近い全体レベルに切り上げられます。 サンプリングされたレベルと量子化レベルのこの違いが、量子化歪みです。

信号の振幅の変化率は、サイクルのさまざまな部分で異なります。 これは、信号の振幅が低周波数よりも速く変化するため、高周波数で最も多く発生します。 これを克服するために、最初のセグメントコードの量子化レベルは互いに近くなっています。 その場合、次のセグメントコードは前のコードの高さの2倍になります。 このプロセスは、大きな信号を圧縮し、小さな信号を拡大するため、「コンパンディング」として知られています。

コンパンディング量子化

ヨーロッパでは、μの法則を使用している北米と日本と比較して、 A-法*のコンパンディングを使用しています。

量子化歪みはノイズと同等であるため、コンパンディングは低振幅信号の信号対雑音比を改善し、振幅の全範囲にわたって許容可能な信号対雑音比を生成します。

エンコーディング

バイナリ情報をデジタルパスで送信するには、情報を適切なラインコードに変更する必要があります。 ヨーロッパで採用されているエンコード技術は、*高密度バイポーラ3(HDB3)*として知られています。

HDB3は、AMIまたは Alternate Mark Inversion と呼ばれる回線コードから派生しています。 AMIエンコーディングでは、3つの値が使用されます。バイナリ0を表す信号なし、およびバイナリ1を表すために交互に使用される正または負の信号です。

AMIエンコーディングに関連する1つの問題は、ゼロの長い文字列が送信されるときに発生します。 これにより、遠端のレシーバで位相ロックループの問題が発生する可能性があります。

*HDB3* はAMIと同様の方法で動作しますが、4つのゼロの文字列を3つのゼロに置き換え、その後に「違反ビット」が続く追加のエンコードステップが組み込まれています。この違反は、前の遷移と同じ極性です(_図_)。

HDB3エンコーディング

例に見られるように、000Vは4つのゼロの最初の文字列を置き換えます。 ただし、このタイプのエンコードを使用すると、平均D.C. ゼロの長い文字列が存在する可能性があるため、信号にレベルが導入され、すべて同じ方法でエンコードされます。 これを回避するため、極性が交互に変わる「双極違反」ビットを使用して、連続する4つのゼロのそれぞれのエンコードがB00Vに変更されます。

このことから、HDB3エンコーディングでは、遷移なしのゼロの最大数は3であると想定できます。 このエンコード手法は、多くの場合*変調形式*と呼ばれます。