Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги / Методы и устройства обработки сигналов в радиотехнических системах

..pdf
Скачиваний:
2
Добавлен:
12.11.2023
Размер:
4.93 Mб
Скачать

 

 

-

70 -

 

 

 

 

 

 

Для нормальных процессов

величина

6 n / d

 

связана

с числом

мойной

квантования п

соотношением: &n/d -

п / б

,

Если

предпо-

чалтгь,

что ширина интервала квантования

d

меньше,

чем средне-

квадратическое значение

сигнала <эп

,

то в

( 2 )

можно пренебречь

двойными суммами. Тогда с учетом преобразований выражение для кор­

реляционной функциишумов квантования

RAn ( т)

будет

равно:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

с »

 

Зависимость

рассчитанного

по (3>

нормированного п о т р е т ь е г о

.катаемого

в

выражении ( I )

от

 

 

 

 

 

 

з н а ч е н и я межкадрового

коэффи­

 

 

 

 

 

 

 

циента

корреляции

 

рп (Т)

и

 

 

 

 

 

 

 

числа уровней квантования

п

 

 

 

 

 

 

 

представлена

на рис.

I ,

Можно

 

 

 

 

 

 

в и д е т ь ,

что

 

величина

R^nМАЦ

 

 

 

 

 

 

бистро

уменьшается с

уменьше­

 

 

 

 

 

 

 

нием коэффициента

 

фп (?)

и

 

 

 

 

 

 

 

и з превьвиает

ТО % при

п

= 4 .

 

 

 

 

 

 

Использование трех

разрядов

 

 

 

 

 

 

 

квантования

 

в канале

оценки

 

 

 

 

 

 

 

покадрового

коэффициента кор­

 

 

 

 

 

 

реляции дает

величину

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

не более 2 % при pn(t)-1 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Второе

 

слагаемое

в

выра­

 

 

 

 

 

 

 

жении ( I ) может быть представ­

 

 

 

 

 

 

лено

в

следуйдем

виде

[4 ]

 

 

 

 

 

 

 

 

 

*п лп (t)a З с *ft*(г)

£

(- i) Ke*p [-S n *к *

( j r

f ]

 

4 *0 '

 

 

 

Этот

ряд

сходится

довольно

быстро иуж е при_вп/с( < 1

достаточно,

сохранить

лишь первый

член

суммы ( т .е . К * 1 ) .расчет по (4 )

но­

рмированного

$ [}(Т )

Р

 

 

 

УР9Р№И

 

тования

п ,

лрвдставлец

 

р#е.

2 .

прцве^еннр^

зависимости

ви­

нт»,

что

уitti

при

'А = 4

(т;. е . * при дву# разрядах

квантования)

к

второе

слагаемое в

выражении

( I ) не превышает

значения

и ,25 • 1 0 ^

L\зтом

(-лучин можно

говорить

о

слабом

влиянии

взаимной

корреля-

- 71 -

ЦИОИНОЙ функции КВПНТОБаПНОГО CW нала.

Полученные результаты Пизао ляют ограничить разрядность кними» оценки межкадрового коэффипи^нтя корреляции 9 П в адаптивных т* левизиониых системах фильтрации до трех, когда ошибками оценки можно пренебречь.

ШШ ОГРШ ЧЕаШ Й’ список

1. Хромов Л ,И ., Лебедев И .В ., Цыцулин А .К ., Куликов А.Н. Тьердотельное телевидение. Телевизионные системы с переменными парамет

рами на ПЗС .и

микропроцессорах. - М.: Радио и связь, 1086. - С. 16 ;.

2 . Балл Г.А . Аппаратурный корреляционный анализ случайных про

цессов.

- И .:

Мирv J9 6 8 . - С. J9 6 .

3 .

Деч Р. Нелинейное *преобразование случайных -процессов: Нер.

с англ.

/ Под ред. Б.гР. Левина. - М.: Сов. р ади о, d965. - С. 206,

4 . Тихонов В.И. Статистическая радиотехника. 2 -е изд. - М. :

Радио и

свя зь,

1982. - С .-624.

УДК

6 2 1 .3 9 1 (0 0 7 }

 

В.П.Косс

ДИСКРЕТИЗАЦИЯ N -ГО ПОРЯДКА В СИСТЕМАХ ПЕРВДАЧИ ВИДОШФОРМАЦИИ

Создание системы телевидения высокой четкости (ТВВЧ) ставит задачу сжатия спектра видеосигнала в 2 -3 раза без существенной по­ тери качества передаваемого изображения при одновременном обосгюче нии. совместимости со стандартными ТВ системами. Для сокращения по-

- 72 -

'Ь'-ь чолтит передаваемого ТН сигнала используют внутри кадровою и •■гипдронум обработку ТВ изображения с учетов пространственно-вре-

•/нрактеристик зрительного восприятия. В частности, в сис-

".'/Чп'з*' многократная субдискретизация с последующей внутри кад­

ри л „-.икадровой интерполяцией на приемной стороне позволили

.-обратить полосу передаваемого сигнала ТВВЧ до 8,1 МГц*

Сл«ди различных обобщений теоремы отсчетов известны многокана­

льны? системы дискретизации сигнала. К ним относятся

системы диск-

ги.тпим

 

запаздывающими отсчетами,

системы с отсчетами проиэвид-

с

о-хсчетанн

преобразования Гильберта и другие. Подробный ена-

•ии j-.MifHV

систем,

названных системами

дискретизации

N -го порядка

Функции

•■дней переменной приведен

в f l ]

Переход к дискрети-

1ыцщ

М

го

порядка позволяет многократно увеличить

интервал между

•пом'-гт^ми получения или передачи отсчетов широкополосного сигнала

upn Lогиин■\*ши

их общего количества, а тгкже получить болое оконо-

и мокротно

 

представление колебаний с полосовым спектром.

Структурнол схема обобщенной системы дискретизации

N -го

nip ямка

(рис

I)

содержит входные

и выходные

фильтры ( Ф ) , диск-

р.-тизатиры (Д

)

и сумматор

( £

)• Анализ

проводится

примените-

лык» к двумерному сообщению, например для неподвижного изображе­

ния, оишч-гчемого фикцией

$ ( * i y ) с ограниченным пространственным

('.ижтром

5 (LOX t oJy)

L области пространственных частот

сох , соу

лн?Ь*т‘.‘И1:

« м л

(рис.

Г) может быть

описано выражением

[ I ]

 

S (ь>х ,ь*у)

-

пространственные спектры передавае­

 

 

 

мого

и восстанавливаемого

изобра­

 

 

 

жений;

 

 

 

 

 

-

коэффициенты перодатм

рходныу

и

 

 

 

хдглодных фильтров;

 

 

 

 

 

-

период дискретизации ро у

иэоб-

 

 

 

ражения с верхними грачиными час­

 

 

 

то там пространственного спектра

 

риг;. Z представлены

 

s *

 

 

 

ма

сечения

пространственных

спектров,

иро-

цг ».у**ти.,ир| манных в направлении

у

функций

. . . ,

f M(xf ij)

и.« пзобра. ;нип с неытрпшшм (а)

и анизотропный спектрими

(б ) . Оче-

V*»),

что \ыя неиокаминной передачи

видеоинформации

необходимо,

- 73 -

чтобы в области пространственных частот, ограничивающей спектр пе­ редаваемого изображения, выполнялось условие:

( 2 )

Рис.1

С учетом (2 ) из выражения ( I ) N

L «п, (ах.%~т

получим систему уравнений:

1 при гп- О ,

( 3 )

О при 1т/г /в5,

Уравнения (3)

позволяют по заданны м характеристикам входны х фильт­

ров /Гл у

(ь>х,ь>у) найти требуемые

козффшиоиты передачи

выходных

фильтров

К *

анализируемой системы. При этом так же, как

в случае

одномерной дискретизации

,N -го порядка [ I ]

, составля­

ющие основного

спектра на выхода

схемы (рис, I) будут складыинтым,

-74 -

асоставляющие модуляционных спектров - взаимно уничтожаться. То есть происходит отделение исходного пространственного спектра

$(0Ух ,Ь)у)

от модуляционных спектров.

 

Как видно из рис. 2 , при \ь>х \> 0 .х1

основная и побочные

составляющие

спектра продиекретизированного

в направлении у изо­

бражения не перекрываются. Следовательно, в области пространстве­

нных частот, совпадающей с исходным спектром

а?у)

, спект­

ральные сомножители $(ь)х ,(А)у-т ^ - )

в ( I )

равны нулю при

\tox \>&x1

и гл / 0 . Ь таком случае для выполнения условия

(2 ) достаточно

потребовать, чтобы в выражении ( I )

сумма по

п

при

т 4 0 рав­

няю сь нули в диапазоне пространственных частот

\сох

|4

. Это

оз»: чает, что систему уравнений ( I )

можно разбить на две

части:

при

\(ох \£ Я х{

,

 

 

 

 

 

(4 6 )

при

Qx/ < | « J

< Qx .

 

 

Считая,

что

Кп1 (и>х , и>д) » О при /?.= 2 , 3 , . . . , А/

и

l a y

>S2x f

, из

(46) получаем:

 

К 1/Йс.<4/) = / при ^ < | о

То есть при ограничении области прозрачности выходных фильтров

^

по пространственной частоте

сох

до величины Сг/<б^

и при известной характеристике фильтра Фц

из (46)

можно найти

коэффициент передачи фильтра ф# в интересующей нас

области

пространственных частот при lcox | > &xi

. Система уравнений (4а)

позволяет

по заданным характеристикам

(сох> ь>у)

найти харак­

теристики

выходных фильтров при |ak|<

. Поскольку в обоих

случаях выполняется условие (2 ), то происходит полное восстанов­ ление исходного спектра S(o>x , в указанной области прос­

транственных частот. Следует отметить, что за пределами данной

области

частот, как и в

случае одномерной дискретизации N

-го

порядка,

модуляционные

спектры могут подавляться независимо

от

рассматриваемой системы фильтров посредством дополнительной дву­ мерноа фильтрации на выходе сумматора (рис. I ) . Поэтому систему

- 75 -

уравнений (4е) необходимо решать при

т = 0 , 1 , . . . , fM

[ I )

Можно показать, что в

случае дискретизации

изображения с изо­

тропным спектром

(рис. 2 , а)

функции f 2 (x,y ) ...

1Ы(х, у)

могут

быть дополнительно ограничены (при £>х

)

по пространствен­

ней частоте сох

до величины

 

 

 

 

£>xi = Slx { ( N * - l) / N a

,

 

(о)

а при дискретизации изображения с анизотропным спектром (рис. 2 , 6 )

2*1 *SZx (N -i)/H . (б)

Одним из примеров возможного практического приложения получен­ ных результатов является телевидение. В частитно-врем^ннкх методах сжатия телевизионного сигнала при уплотнении канала связи несколь­ кими вещательными программами в составе видеосигнала опорных строк передают перенесенные на поднесущую частоту сигналы межстроч­ ных разностей. В этом случае входные фильтры ЯРЛ^ совместно с дискретизаторами Д в структурной схеме (рис. I) можно рассматри­

вать как устройства, формирующие последовательность видеосигналов опорных строк с шагом hy и последовательность сигналов межстро­

чных разностей. Причем полоса частот сигналов межстрочных разнос­ тей может быть сужена в соответствии с выражениями (5) и (6 ) . Ре­

зультаты для пространственной области телевизионного изображения могут быть распространены На пространственно-временную область, а

также обобщены на

многомерные сообщения. Это позволяет, передавая

в составе видеосигнала опорных строк сигналы межстрочных и межка­

дровых разностей,

сократить полосу частот сигнала ТВВЧ на радио­

частоте до 16 МГц

[ 2 ] „

эдвдиогрлФичзсашй список

1,

Игнатьев И.К. Дискретизация и ее приложения.

Спя.п ,

1980.

 

_

 

 

 

2 .

Коос

В .П ., Мамаев

Ю.Н. Сжатие спектра сигнала

ТШИ //

Т ез. докл. Всесоюзной науч.-тохн.конференции “Развитие

и

ссиер-

шоистволаиио

технических

средств телевизионного вещаиип"

М.:

Радио и

свя зь, I9B 8.

 

 

 

Рис..1

- 76 -

УДК 62I.3S7.68

Н.Н.Лобов

ШИХРОПИЗАЦИЯ КЛЮЧЕВЫХ ФУНКЦИЙ СТОРОННИМ СЛУЧАЙНЫМ сигналом

Дня кодирования видеосигнала с целью изменения его формы испо­ льзуют псевдослучайные ключевые функции [1 ,2 ] . Для цикловой синх­ ронизации ключевых последовательностей на передающей и приемной стороне необходим отдельный канал. По этому каналу могут передава­ ться сигналы установки начального состояния или обратных связей г е ­ нератора ключевых функций.

Для синхронизации ключевых функций передатчика и приемника

предлагается использовать сигнал сторонней станции, как это изобра­

жено на схеме рис. I .

В качестве сторонних ис­ точников могут быть сигналы передающих станций, которые работают по собственным прог­ раммам. Такой сигнал принимают и выделяют как на передающей, так и на приемной стороне. За­ тем определяют наличие в сто­ роннем сигнале параметра, от­

вечающего определенным требо­ ваниям, ;капример соответствую­

щего определенной амплитуда или длительности. Момент .выделения пара­

метра с помощью логических схем привязывают :к ближайшему синхроим­

пульсу строк и полученным сигналом производят

цикловую .синхрониза­

цию генератора ключевых функций.

 

 

 

 

Рассмотрим возможность сбоя синхронизма .ключевых функций гене­

раторов передатчика

и приемника. Считаем,

что

сигнал .сторонней

ста­

нции является случайным и его определенный параметр вцделен в

,Ц- -^й

строке и

момент

, как это показано на рис. 2 , а . Момент появле­

ния

t i

в пределах

строки длительностью

Т

является равновероя­

тным

(см.

рис. 2 , 6 ),

т .е .

 

 

 

W - r

- 77 -

ПГ---- г (п*ПТ

6 __

''

" W ’ f

 

 

 

Л Л

jr -tf

m V * ? *

Рис. Z

 

На рис. 2 , в изображен нормальный^закон распределения времен­

ного

сдвига

Т

,

обусловленного

шумами в канале

сторонней

стан­

ции,

относительно

момента

 

(при условии отсутствия шумев).

При этом дисперсия

временного

сдвига Т

зависит

от энергетичес­

кого

отношения сигнал/ломеха

а

и определяется

выражением

[з ,

с . I I 9 ]

 

 

*

 

/

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

АР -

 

 

*

~ 3<1 (2лAF^

 

 

 

 

где

эффективная ширина спектра

сигнала сторонней

станции.

Обозначим:

С -

событие

сбоя

синхронизма ключевых функций;

 

 

 

Аа-

событие попадания момента

t-L в

интервал длите­

 

 

 

льности

Т

л-й строки в передатчике;

 

 

 

 

6, -

событие

попадания

 

в передатчике за

пределы

 

 

 

интервала Т

а

строки,

т .е .^ < л Т

^>/tT ;

 

 

As - событие попадания момента

в интервал

длите­

 

 

 

льности

Т

гь-Й строки в приемнике;

 

 

 

 

-

событие

попадания

£•

в приемнике аа приделы ин­

 

 

 

тервала

Т

п.-Й

строки,

т .е . ti< n T и i^> nT

Считая события А^

и Аг

 

 

и

 

независимыми, получаем

-78 -

С* Л, &, + /Z,

Т:,.да

вероятность

сбоя Р (0) = P (A j)

PxBg) ♦*

P(Ag)

P (B j)«

 

 

Полнгая,

что

вероятность

сбоя при равных

отношениях ф

скг—

•лал/'иомоха в

каноле сторонней

станции

на передающей

и приемной

ст о -

рмне

одинакова, имеем

T/£

“т/i

^

 

 

 

|U3

U^l.lir J.ur\u

 

 

 

 

 

P(c) = 2P(A,)-Р(Ь,)=2

Uftydt {[ \P3

т/г-п

 

 

v z

I. - T . i - 4

№ ) ,

Применяя

интo iрал вероятности

(6 ( 2 ) и свойство Ф( - 2 ) = I

получцем

т/г

 

 

 

 

Р / сД -1

 

 

 

 

 

- т / э

с

 

 

 

Расчеты подынтегрального выражения приведены в

таблице, а

на

рис. 3 представлено распределение вероятности сбоя

на интервале

 

II -П строки.

 

 

 

 

 

 

 

 

0

ш

 

 

 

 

 

 

 

Рис.З

 

 

6

\

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Используя численный метод ин­

7

>

^ • ,0*

 

тегрирования, получаем

сред­

 

 

 

нюю вероятность сбоя

 

 

 

APz10s

 

Для различной ширины спектра

 

 

 

стороннего сигнала

и отноше­

I

 

 

 

 

 

 

 

 

ния сигиал/помоха

q,

рассчи­

 

 

 

 

 

таны зависимости срёдней ве ­

 

20

30.

40

 

роятности сбоя, которые

при­

\и- учтено, что

Рис. 4

 

 

ведены на рис. 4 . При

этом

ошибка в моментах переключения генераторов

ключевых

•{•умкмий л-рндатчика и приемника во время действия синхроимпульса

cvpr.K н»' приводит к сбою синхронизма.

 

 

 

il..'iy4 !iiMLH

выражения

и рассчитанные зависимости позволяют по

- 79 -

заданной г фоятности сбоя определить требования к пэрамгтрам сиг- н-чла сторонних станций* Выбор такого источника позволяет исключить дополнительный канал для цикловой синхронизации генераторов ключе­ вых последовательностей передатчика и приемника.

ШБШГРАФ11ЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Джеф. Надежное закрытие передаваемых данных с помощью не­ линейных методов шифрования // Электроника. - 1973. - & I . - С.

63 -6 7 .

2 . Лобов Н.Н. Использование псевдослучайных последовательнос­ тей для изменения корреляционных связей телевизионного сигнала // Помехозащищенность и разрешающая способность радиотехнических сис­ тем. Рязань, 1979. - Выл. I . С. 29-31.

3 . Фалькович С .В. Оценка параметров сигнала. - М.: Советскоерадио, 1970. - 334 с .

УДК 6 2 1 .3 9 1 .8 3

В,А.Андрианов

УМЕНЬШЕНИЕ УРОВНЯ КОРРЕЛИРОВАННОЙ С СИГК/UIO/.I ПОМЕХИ

В СИСТЕАЯЗ МАГНИТНОЙ ЗАПИСИ С ФАЗОВЫМИ ПРЕОБРАЗОВАНИЯМИ СИГНАЛА

Одной из основных причин, снижающих качество воспроизводимой

с магнитного носителя информации, являются выпадения [ i ]

D [2 ]

предложен метод борьбы с выпадениями, основанный на фазовых

пр

образованиях сигнала. Суть данного метода в том, что сигнал перад записью на носитель подвергается фазовым преобразованиям - растя­ гивается во времени на длительность, во много раз провынаю^ю

длительность выпадений. Тогда при выпадениях будет тери^.ся только незначительная часть растянутого сигнала. Из оставшейся чисти сиг­

нала после обратных фазовых преобразований мейпо восстановить и с­

ходный сигнал с некоторой погрешностью, Погрешность будет тем моньпе, чем больше разница между длительностью растянутого сигнала и длительностью выпадений [ 2 ]

По данному приттииу построена схема компенсации выпадений г,