Система сжатия и уплотнения каналов

Рассмотрим простейшую схему выделения максимального сигнала с использованием диодных сборок, т.е. диодных схем «И» и операционных усилителей, выходной сигнал которых является двоичным кодом канала с максимальной погрешностью аппроксимации. Использование диодных сборок основано на том, что между операциями алгебры логики и операциями выделения максимума и минимума существует определенная аналогия:

Для получения на выходе на выходе схемы выделения максимального сигнала, соответствующего кода необходимо на выходы этой схемы подключить по определенным правилам к инверсным и прямым входам операционные усилители.

- подключение к инверсному входу, - подключение к прямому входу.

Простейшая схема ВМС на 4 входа имеет вид:

1 2

При достаточном усилении операционных усилителей, когда напряжение на прямом входе больше, чем на инверсном, операционный усилитель находится в режиме насыщения, т.е. на выходе «1». Если наоборот, то операционный усилитель находится в режиме отсечки, т.е. на выходе «0». Для получения хороших результатов, необходимо, что бы характеристики диодов были одинаковыми, а усиление ОУ было больше 1000.

1.3. Тип квантователя.

Методы рационального кодирования при цифровой передаче сигналов предназначены для сокращения избыточности измерительной информации в условиях априорной неопределенности. В случае нерационального кодирования на первом этапе преобразования аналоговых сигналов в цифровую форму избыточность сохраняется и на последующих этапах. Т.о., под рациональным кодированием понимается такое кодирование, когда измерительная информация, представленная в цифровой форме, требует минимального количества символов при заданном отношении сигнал-шум.

Процедуры рационального кодирования классифицируются по их возможности изменять параметры и структуру кодирующего устройства для обеспечения сжатия данных. Существуют фиксированные, параметрически-адаптивные и непараметрически-адаптивные процедуры рационального кодирования.

Параметрически-адаптивные процедуры, к которым относится и разностная импульсно-кодовая модуляция (РИКМ), чувствительны к статистике сигнала и изменяют в соответствии с выбранным критерием свои параметры.

Между соседними отсчетами сигнала обычно имеется значительная корреляция, которая слабо убывает по мере увеличения интервала времени. В результате разность между соседними отсчетами будет иметь меньшую дисперсию, чем исходный сигнал. Динамический диапазон квантованного сигнала уменьшается, что позволяет при том же отношении сигнал-шум сократить разрядность кодового слова.

На входе квантователя (КВ) действует разностный сигнал

е(n) = y(n) - ý(n), где ý(n) – оценка предсказанного значения сигнала y(n). Квантованию ê(n) подвергается не входной, а разностный сигнал. Формирование предсказанного значения сигнала осуществляется с помощью предсказателя (ПР). Отношение сигнал-шум в рассматриваемом случае равно q = Gп*q0, где q0 - отношение сигнал-шум квантователя, Gп – коэффициент усиления, обусловленный разностным кодированием Величина q0 зависит только от свойств КВ, а Gп определяется типом ПР. Если используется линейный предсказатель , где aк - постоянные коэффициенты, Р – количество используемых для предсказания предшествующих значений сигнала, то коэффициент , где r(n Dt) - нормированная корреляционная функция y(n Dt).Значения коэффициентов aк, обеспечивающие максимальное значение Gп, однозначно связаны с видом функции корреляции входного сигнала.

Рассчитаем сколько нужно разрядов, для того чтобы выполнить условие отношения сигнал/шум равным 35дБ. Представим квантованный сигнал в виде:

, где d(n) – шум квантования.

В дальнейшем предполагаем, что шум квантования является стационарным белым шумом, некоррелированным с входным сигналом и имеющим равномерное распределение в интервале в этом случае дисперсия шумов квантования:

используя в виде

или в децибелах отсюда видно, чтобы обеспечить с/ш равный 35дБ нужен 7-битный квантователь.

Разделение каналов по форме

,где Ui – отсчёты первичного сигнала. Эта формула справедлива, если информация в амплитуде. В качестве базисных функций используются формулы, удобные с точки зрения технической реализации. Обычно это труды Лежандра, Матье, Уолша.

Это справедливо при n³2. Специальные особенности полиномов Лежандра:

1.

Средняя мощность каждого колебания (2n+1). Для выравнивания мощности каждого оптимального многочлена необходимо умножить на Ö(2n+1) каждую базисную функцию.

1	2	3