50 Дифференциальная икм. Структурная схема системы передачи с предсказанием. Структурная схема линейного предсказателя, принцип работы. Адаптивная дифференциальная икм.
ДИКМ – с-ма с предсказанием. Осн. Идея
предсказания – устранение избыточности,
создающейся в отсчетах сообщения. Так
в отсчетах
содержится определенная информация об
отсчете
.
Но раз зн-е
предсказывае6тся,
значит оно известно неслучайно и,
след-но, не несет информации и явл.
избыточным.
В ЦСП сигнал ошибки подвергается обычным операция м квантования и кодирования, в рез. чего получ. сигнал ДИКМ.
Т. к. выполн. усл-е
,
то уменьшается шум квантования. Если
же он остается преждним, то можно
уменьшить разряд кода и, след-но, скорость
передачи инфы, что эквивалентно сжатию.
На приемной стороне ДИКМ имеется такой же предсказатель, как и на передающей. Добавив принятое зн-е ошибки предсказания, можно восстановить переданный отсчет.
где значок «
»
означ, что данный сигнал искажен помехами
в ЛС.
На рисунке в общем виде представлена структурная схема СП с предсказанием. Она содержит: предсказатель ПР, линию связи ЛС, сумматор.
Когда предсказанное значение отсчета
представляет собой взвешенную сумму
предыдущих отсчетов:
,
где
,
имеет место пик предсказания. Коэффициенты
a, b,
c подбираются из
условия миним. сред. квадр. значения
ошибки, т. е. из условия:
.
С
труктурная
схема линейного предсказателя состоит
из линии задержки ЛЗ, с отводами,
разделителей каскадов РК, потенциометров
Rn, диф. суммир. усилителя
ДСУ. Отводы ЛЗ стоят на расстоянии,
соответствующем промежутку времени
между отсчетами. С помощью этой линии
запоминаются предыдущие отсчеты. Каждый
отвод ЛЗ подключен к одному входу ДСУ
через РК и Rn, устанавливающий
абсолютное значение соотв-го коэф-та
a, b или с.
Знак его = или – задается потенциометром
к одному или другому входу ДСУ. В последнем
случае вычитается предсказанное значение
из действительного, так что на его выходе
получается сигнал ошибки предсказания:
.
В системах ДИКМ применяется неравномерное квантование сигнала ошибки. Известно большое число вариантоа технического осуществления ДИКМ с линейным предсказателем.
В схеме: КВ – квантователь, ПР- предсказатель.
Ошибка квантования равна:
.В
качестве критерия оценки качества
работы системы выбирается отношение
«сигнал-шум»:
.
Второй множитель представляет собой
отношение «сигнал-шум» при ИКМ, а первый
характеризует при одинаковых параметрах
квантователей преимущество с-мы ДИКМ.
Оно должно быть максимально возможным.
В случае преобразования речевого
сигнала, являющегося нестационарным
процессом, его ф-я автокорреляции зависит
от времени. След-но, для получения
оптимальных характеристик коэф-ты
предсказания
должны изменяться, что требует адаптивного
построения системы. Кроме адаптации
в современных системах ДИКМ используется
адаптация и в квантователях. С-ма ДИКМ
с адаптацией предсказателя и квантователя
называется адаптивной ДИКМ (АДИКМ).
51 Дельта-модуляция. Принцип формирования сигнала дельта-модуляции. Адаптивная дельта-модуляция.
Корреляция между отсчетами возрастает по мере сокращения интервала между ними. Поэтому при большой частоте дискретизации число уровней квантования сигнала ошибки можно уменьшить до двух и перейти к одноразрядным системам. Такой способ кодирования называется ДМ. Ее можно рассматривать как частный случай ДИКМ. Квантованный сигнал ошибки при ДМ:
,
где
П
о
существу сигнал на выходе дельта
модулятора содержит лишь сведения о
полярности (знаке) сигнала ошибки (рис.
б). На приемной стороне интегратор
прибавляет (вычитает)
,
обеспечивая уменьшение погрешности
между значениями отсчета и восстановленными
значениями.
Отсчеты b(k)
передаваемого сообщения сравниваются
с квантованными отсчетами
,
полученными в результате суммирования
предыдущих квантованных сигналов:
.
Если
,
КВ на схеме формирует значение
,
в противном случае
.
Одновременно импульсы
поступают на интегратор (сумматор) и
для формирования квантованных отсчетов
,
которые сравниваются с очередным
отсчетом сообщения. На выходе сумматора
квантованный сигнал имеет вид ступенчатой
функции (рис. б). Каждый импульс +1
увеличивает, а –1 уменьшает ступенчатую
ф-ю на один шаг квантования
.
Операции для декодирования сигналов
ДМ на приемной стороне выполняет
интегратор И, такой же, как и на передающей
стороне, на выходе которого при отсчетах
ложных импульсов получ. ступ. напряжение.
После его сглаживания в ФНЧ получаем
ф-ю, достаточно благоприятную к передаче.
Разность
представляет собой шум квантования.
Его значение тем меньше, чем выше частота
дискретизации и чем меньше шаг квантования.
Условие неискаженной передачи:
.
Для реализации этого неравенства
используется адаптивная ДМ (АДМ):
Н
а
передающей стороне (рис. а) в цепь обратной
связи (последовательно с интегратором
И) включено решающее устройство РУ. Если
знак приращения остается постоянным в
течение 3-4 интервалов дискретизации,
это означает наличие перегрузки и РУ
удваивает амплитуду импульса, поступающего
на вход интегратора И1 и импульсного
усилителя ИУ. Если и в этом случае знак
приращения не изменится, то размер шага
снова удваивается (рис. б) и т. д.
Преимущества с-м ДМ перед ИКМ:
- сравнит. простота кодирующих и декодирующих устройств;
- при одинаковой вероятности ошибок в канале, шум ложных импульсов при ДМ меньше, чем при ИКМ.
Недостатки:
- размножение ошибок, созданных ложными импульсами;
-возможность перегрузки по наклону.