20

ДЕЛЬТА-МОДУЛЯЦИЯ

ВВЕДЕНИЕ 2

1. Типовые преобразования сообщений 3

1.1. Преобразование вида представления сообщений. 3

1.2. Сжатие объема сообщений. 4

1.3. Повышение помехоустойчивости. 6

1.4. Повышение верности оценок и целевая обработка. 6

2. ДЕЛЬТА - МОДУЛЯЦИЯ 7

2.1. Общие замечания. 7

2.2. Выбор основных характеристик дельта-модуляции. 9

2.3 Повышение помехоустойчивости при дельта-модуляции. 10

3. БАЗОВЫЕ АЛГОРИТМЫ ДЕЛЬТА - МОД ЛЯЦИИ 11

3.1. Линейная дельта-модуляция. 11

3.2. Троичная дельта-модуляция. 12

3.5. Алгоритм Синклера. 13

3.4. Дельта-модуляция с компрессированием. 15

4. Работа с программой 16

4.1. Описание интерфейса 16

4.2. Инструкция по работе с программой 17

4.3. Результаты прогонки тестового примера 18

ВВЕДЕНИЕ

Дельта-модуляция (ДМ) была изобретена Ван-Миеро С. Делореном Е.М., Дерявичем Б. и Коробковым Л. А. во второй половине сороковых годов. Но исследования, проведенные примерно в то же время, показали, что использование ДМ менее эффективно, чем другие методы преобразования аналоговых сигналов в цифровую форму (как ИКМ, ДИКМ). Этот вывод долгое время оказывал довлеющее влияние на отношение к ДМ в целом.

В дальнейшем ДМ подверглась значительным усовершенствованиям. Было предложено использовать двойные интеграторы, вводить предыскажения преобразуемых сигналов и изменять шаг квантования в зависимости от свойств сигнала на данном отрезке времени. Введенные усовершенствования привели к увеличению защищенности преобразуемых сигналов от шумов квантования и к расширению динамического диапазона преобразователей /9/. При этом полнее выявились преимущества ДМ по сравнений с ИКМ: простота реализации, низкие скорости передачи данных, а главное - появилась возможность использовать ДМ для сжатия сигналов.

В настоящее время считается целесообразным использование ДМ в системах многоканальной телефонной связи /З/. Тем менее, до сих пор в литературе встречается сравнительно много противоречивых результатов, математических выражений и толкований физических процессов, относящихся к ДМ.

В данной работе была предпринята попытка систематического анализа и программной реализации основных видов ДМ. По этому, главное внимание уделялось четкой формализации математических методов, заложенных в основу разностного кодирования. При этом были опущены те разновидности (или особенности) алгоритмов, которые непосредственно связаны с аппаратной реализацией либо используемой элементной базой. В частности, не рассматриваются такие виды линейной ДМ как экспоненциальная ДМ (ЭДМ), дельта-сигма модуляция (ДСМ).

Непосредственная разработка моделей алгоритмов велась с учетом особенностей и возможностей используемой системы программирования - ТУРБО ПАСКАЛЬ версии 7.0. Это позволило получить довольно простую структуру базового алгоритма, хотя и наложило определенные ограничения.

Так, в ТУРБО ПАСКАЛЕ, в его классической интерпретации нет непосредственного доступа к битам и размер используемых записей в файле определяется с точностью до байта, т.е. при кодировании возможно сжатие информации лишь в число раз, кратное байту /10/. Это не позволяет непосредственно продемонстрировать достигаемого коэффициента сжатия. Достаточно проблематичным оказался и вопрос повышения частоты дискретизации, поскольку это приводит к быстрому нарастанию объемов обрабатываемых файлов.

Изложение материала дается в следующем порядке. В первом разделе излагаются общие принципы преобразований сообщений в информационных системах и дается общая постановка задачи сжатия объемов сообщений. Рассмотрена проблема сжатия сигналов в аналоговой форме.

В последующих двух разделах излагаются базовые принципы разностного квантования и дается характеристика важнейших алгоритмов ДМ с точки зрения используемого математического аппарата.

Разработка базового алгоритма и его модификация описана в 4 и 5 разделах, а анализ полученных результатов проведен в 6 разделе. При этом порядок изложения в значительной степени подчинен задаче структуризации разработанного алгоритма и его программной реализации.

В Приложения сведены тексты программных модулей, спецификации, а так же некоторые замечания, не указанные при описании программы. В работе принята следующая система индексации:

- Разделы индексируются одинарным номером

- Подразделы индексируются двойным номером (номер раздела, номер по порядку)

- формулы индексируются двойным номером (номер раздела и номер по порядку), т. е. использована сквозная индексация в пределах одного раздела

- Рисунки индексируются номером по порядку

- Литература индексируется одинарном номером (в алфавитном порядке).