Приложение В

КОДЕКИ ИНФОРМАЦИОННЫХ СИГНАЛОВ В ЦИФРОВЫХ СИСТЕМАХ ПЕРЕДАЧИ С ИКМ

В. 1. Нелинейные кодеки вида А = 87,6/13 и = 255/15

На рис. В1 приведена схема нелинейного кодека, выполненного на основе линейного кодера и линейного декодера, цифрового компрессора и цифрового экспандера.

Рис. В1. Схема нелинейного кодека

На вход линейного кодера поступают сигналы с частотой дискретизации, равной 8 кГц. Напряжения кодируются в линейном кодере с использованием симметричного кода. Первый бит – бит полярности (п) рассчитывается следующим образом:

п= 0 для отрицательных напряжений,

п= 1 для положительных напряжений.

Остальные биты получают при использовании арифметического натурального кода (при этом самым значащим должен быть левый или первый разряд), затем выполняется цифровая компрессия, и для передачи по линии применяется кодовое слово, состоящее из восьми битов:

–первый бит – бит полярности (п),

–второй, третий и четвертый биты – номер сегмента (с),

–пятый, шестой, седьмой и восьмой биты – это номер уровня (к), который получается при кодировании арифметическим натуральным кодом разности значения входного напряжения и нижней границы сегмента с шагом квантования данного сегмента.

В табл. В1 приведены возможные значения шагов квантования и гра-

ницы сегментов для кодеров А = 87,6/13 и = 255/15 в милливольтах. Кодирование и декодирование при компрессировании по закону

А= 87,6/13 можно выполнить в следующем порядке:

–определить бит полярности;

–рассчитать структуру кодовой группы на выходе линейного кодера из 12 битов (без учета бита полярности, поэтому необходимо кодировать абсолютное значение напряжения), но шаг линейного кодирования следует взять равным 2 мВ. Для расчета структуры кодовой группы нужно разделить значение напряжения на 2 мВ, отбросить дробную часть, а целую часть представить в двоичном арифметическом натуральном коде, состоящем из 12 символов, при этом самым значащим должен быть левый (первый) бит.

73

Затем, из 12-битовой комбинации следует получить 7-битовую, в которой первые три бита – это номер сегмента в двоичном виде. Этот номер в десятичном виде рассчитывается по формуле

с = 7 ,

где – количество нулей до первой ведущей «единицы», и переводится в двоичное число. Величина к – это четыре бита после ведущей «1» (за исключением нулевого сегмента, для которого к – это биты после семи нулей (табл. В2)), а на приеме после битов (к) всегда включается корректирующая «1».

Кодирование и декодирование при компрессировании по закону А = 87,6/13 без учета бита полярности приведено в табл. В2.

74

Кодирование и декодирование по закону = 255/15 при напряжении ограничения равном 8159 можно выполнить в таком же порядке, как показано выше для закона А = 87,6/13, но диапазон кодирования необходимо сместить на 33, а именно, к абсолютным целым (без дробной части) значениям напряжений дискретных сигналов перед линейным кодированием необходимо добавлять 33 и только после этого полученное десятичное значение дискретного сигнала можно перевести в двоичное число, состоящее из 13 символов, т. е. на выходе линейного кодера необходимо получить 13-битовую комбинацию, используя шаг квантования, равный 1. Тогда диапазон кодирования смещается из 0–8159 в диапазон 33–8192. На приеме после получения квантованного значения следует из напряжения квантованного отсчета вычесть 33. Алгоритм получения номера сегмента такой же, как в кодере А = 87,6/13, но для нулевого сегмента имеется ведущая «единица». Кодирование и декодирование при компрессировании по закону = 255/15 без учета бита полярности приведено в табл. В3.

Для проверки правильности расчета для каждого входного сигнала необходимо рассчитать ошибку квантования по формуле

U кв U ,

где U – значение напряжения сигнала на входе кодера, U кв – значение

квантованного напряжения на выходе декодера по данным расчета. Ошибка квантования не должна быть больше половины шага кванто-

вания в сегменте (по абсолютному значению). Значения шагов квантования приведены в табл. В1.

75

В2. Кодеки сигналов стандартных групп каналов

Таблица В7

Кодер ТГ типа А = 5,4/5, скорость передачи на выходе кодера 34364 кбит/с

76

№ код. групп

768

512

256

U 0

Рис. В2. Амплитудная характеристика квантования кодера ПГ для положительных значений напряжений.

Количество битов в кодовой группе 12 (1(синхр.) + 1(знаковый) + 10).

Шаг квантования в центральном сегменте равен ∆

77

№ код. групп

1024

768

512

256

U

Рис. В3. Амплитудная характеристика квантования кодера ВГ

для положительных значений напряжений. Количество битов в кодовой группе 12 (1(синхр.) + 1(знаковый) + 10).

Шаг квантования в центральном сегменте равен ∆

78

№ код. групп

512

384

256

128

U

Рис. В4. Амплитудная характеристика квантования кодера ТГ

для положительных значений напряжений. Количество битов в кодовой группе 12 (1(синхр.) + 1(знаковый) + 9).

Шаг квантования в центральном сегменте равен ∆

79