книги / Методы и устройства обработки сигналов в радиотехнических системах
..pdf
|
|
- |
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. |
|
|
|
- 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 |
-й |
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,