NGN-パルス符号変調

高速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進化してきました。

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

サンプリング

音声周波数は、アナログ信号、つまり正弦波の形式を取ります（次の図を参照）。この信号をデジタルメディアで伝送するには、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、オーディオ信号をに変換することです。Pulse Amplitude Modulation(PAM)信号。このプロセスは一般的にとして知られていますsampling。

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 to 3400Hz、通常は commercial speech band。

サンプルを取得するには、サンプリング周波数を元の音声周波数に適用します。サンプリング周波数は、Nyquist Sampling Theorem、それはそれを指示します “the frequency of sampling should be at least twice the highest frequency component.”

これにより、サンプルは各半サイクルで最低1回取得されるため、振幅が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小6.8KHzになります。

欧州規格は、次の場所で着信信号をサンプリングします 8 KHZ、サンプルを確保し、すべての 125micro secondsまたは1/8000秒（次の図を参照）。

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、振幅は無限に存在する可能性があるためです。したがって、利用可能なバイナリコードは無限にある必要があります。これは実用的ではないため、別のプロセスを採用する必要があります。quantizing。

量子化は、PAM信号を、有限数の離散レベルを持つ量子化スケールと比較します。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は正のレベル、128は負のレベルです。

量子化段階では、PAM信号の振幅が入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）。

これは、1つの極性ビットで構成され、残りの7ビットは量子化レベルを識別するために使用されます（上の図を参照）。

前に見た最初のビットは極性ビットで、次の3ビットはセグメントコード用で8つのセグメントコードを提供し、残りの4ビットは量子化レベル用で16の量子化レベルを提供します。

コンパンディング

量子化プロセス自体は、次のような現象を引き起こします。 quantization distortion。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の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は、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接近しています。次のセグメントコードは、前のセグメントコードの2倍の高さになります。このプロセスは、companding、大きな信号を圧縮し、小さな信号を拡張するため。

ヨーロッパでは、彼らは A-law を使用する北米と日本と比較して、圧伸の μ law。

量子化歪みはノイズと同等であるため、圧伸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、High Density Bipolar 3 (HDB3)。

HDB3は、AMIまたはと呼ばれるラインコードから派生しています。 Alternate Mark Inversion。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を表す信号がない場合と、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、遠端の受信機でフェーズロックループの問題が発生する可能性があります。

HDB3AMIと同じように機能しますが、4つのゼロの文字列を3つのゼロとそれに続く「違反ビット」に置き換える追加のエンコード手順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（次の図を参照）。

例からわかるように、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、ゼロの長い文字列が存在する可能性があり、すべて同じ方法でエンコードされるため、平均DCレベルが信号に導入される可能性があります。これを回避するために、極性が交互に変わる「バイポーラ違反」ビットを使用して、連続する4つのゼロのエンコーディングをB00Vに変更します。

このことから、HDB3エンコーディングでは、遷移のないゼロの最大数は3であると想定できます。このエンコード手法は、しばしばmodulation format。