22032

Дельта - модуляция (кодирование с предсказанием) (ДИКМ)

Лекция

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Основные параметры характеристики компрессии по А закону приведены в таблице: № сегмента Вид кодовой комбинации P XYZ ABCD Относительный интервал изменения входного сигнала Значение шага квантования относительно Uогр 0 P 000 ABCD 0  1 128 1 2048 1 P 001 ABCD 1 128  1 64 1 2048 2 P 010 ABCD 1 64  1 32 1 1024 3 P 011 ABCD 1 32  1 16 1 512 4 P 100 ABCD 1 16  1 8 1 256 5 P 101 ABCD 1 8  1 4 1 128 6 P 110 ABCD 1 4  1 2 1 64 7 P 111 ABCD 1 2  1 1 32 Кодовая комбинация и есть код квантованного сигнала P  ABCD ...

Русский

2013-08-04

158.5 KB

12 чел.

Лекция 8 (продолжение 7)

Характеристики  сегм. и  сегм. стандартизированы и рекомендованы МККТТ (Рекомендация G. 711). В международной связи используется закон. В Европе и России закон.

Для упрощения реализации  кодера сегментные промежутки, наклон сегментов, внутрисегментные промежутки (кроме 0-1 сегмента) находятся в соотношениях, кратных 2-м. В разных сегментах число уровней квантования различно, но в пределах каждого сегмента - одинаково.

Основные параметры характеристики компрессии по А – закону приведены в таблице:

№ сегмента

Вид кодовой комбинации

(P  XYZ  ABCD)

Относительный интервал изменения входного сигнала

Значение шага квантования относительно Uогр

0

P  000  ABCD

0 1/128

1/2048

1

P  001  ABCD

1/128 1/64

1/2048

2

P  010  ABCD

1/64 1/32

1/1024

3

P  011  ABCD

1/32 1/16

1/512

4

P  100  ABCD

1/16 1/8

1/256

5

P  101  ABCD

1/8 1/4

1/128

6

P  110  ABCD

1/4 1/2

1/64

7

P  111  ABCD

1/2 1

1/32

Кодовая комбинация и есть код квантованного сигнала

P   ABCD P сигнал

                              Pсигнал

 - код номера сегмента.

ABCD – цифры обозначающие номер шага квантования внутри сегмента, т. е. натуральный двоичный код номера шага.

Итого на передачу одного отсчёта используется 8 разрядов.

В ЦСП используют и линейное преобразование. Но при этом нужно большее число разрядов. Используют 12 разрядов. Однако, для снижения скорости передачи приходится осуществлять преобразование 12 разрядного кода в 8 – ми разрядный.

Следует отметить, что в процессе кодирования возникают дополнительные погрешности за счет температурных влияний, конечной разрядности и стабильности опорных источников квантователя и т.п. – т.е. инструментальные погрешности, которые могут быть до 50% от общей мощности искажений в ЦСП.

Дельта - модуляция

(кодирование с предсказанием) (ДИКМ)

Кроме рассмотренных выше методов передачи цифрового сигнала существуют методы, в которых передаётся не значение отсчёта, а разница между соседними отсчётами дискретного сигнала, т.е. передаётся знак и величина ПРИРАЩЕНИЯ. Эти методы называются ОТНОСИТЕЛЬНЫМИ или ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫМИ.

Наиболее простым является линейная дельта – модуляция (от слова приращение) с постоянным шагом.

На каждом шаге квантования с тактовой частотой на выходе интегратора вырабатывается ступенчато приращение напряжения со знаком + или -. Выбор знака приращения определяется разностным сигналом Uc - Uкв поступающим с вычитателя на вход решающего устройства (РУ). При линейной дельта модуляции величина приращения по модулю одинакова на каждом шаге, т.е. линейная ДМ – это двухуровневое кодирование +1 и –1 один разряд.

Такой способ модуляции достаточно прост,  но его целесообразно применять для сигналов, не имеющих быстрых изменений уровня. При быстром нарастании или убывании сигнала квантованный, ступенчатый сигнал не успевает за изменением сигнала. В результате возникает большая разница Up=Uc- Uкв, что приводит к перегрузке РУ, и искажению оцифрованного сигнала. ДИМ с предсказанием ещё называют адаптивной ДИМ.

Для групповых многоканальных сигналов общий сигнал более равномерный – усреднённый и в этом случае может быть вполне целесообразным применять линейную дельта – модуляцию.

Для восстановления сигнала Uc(t) на приёмном конце достаточно поставить интегратор и ФНЧ.

В отличие от других видов квантования, когда работа квантователя имеет ограничения по амплитуде входного сигнала (+Uогр; - Uогр), т.е. сигнал должен иметь заданный динамический диапазон, в ДИМ ограничение не на амплитуду сигнала, а на его приращение (производную) – это принципиальная разница.

В СП с ДИМ разницу UсUкв можно сделать сколь угодно малой, увеличивая число шагов (уменьшая шаг квантования ). Но это требует повышения тактовой частоты и значит скорости передачи. Несколько спасает положение то, что каждый последующий отсчет корреляционно связан с предыдущим и ошибка для данного отсчёта уменьшается. Вдобавок, спектральная плотность речевого сигнала на верхних частотах имеет относительно малый вклад и ошибка вызванная уменьшением частоты дискретизации меньше влияет. На практике оказалось достаточным иметь fт кГц.

Ещё более существенного уменьшения fт удаётся достичь в системе ДИМ с предсказанием. В этом случае шаг квантования делают неравномерным. Если скорость изменения сигнала (или огибающей ВЧ сигнала) мала, то квантование можно выполнять реже (увеличить шаг ) т.к. сигнал почти не изменяется за время шага. Это называют компандированием.

Различают компандирование по огибающей самого сигнала – инерционное компандирование и по структуре цифрового сигнала на выходе модулятора –мгновенное компандирование. Критерием выбора шага квантования.служит производная сигнала.

Инерционное компандирование применяют при передаче речевого сигнала (слоговое компандирование).

Мгновенную ДИМ применяют при передаче сигналов TV. Шаг квантования выбирается в соответствии с крутизной передаваемого сигнала. Для этого в цепь обратной связи модулятора и демодулятора вводится схема управления интегратором.

При компандировании по структуре цифрового потока управление шагом квантования производится после анализа структуры уже оцифрованного сигнала.

Сигнал с выхода модулятора подаётся на модулятор импульсов (МИ) и на анализатор плотности единиц (АПЕ), включенных в цепь ОС.

Сигнал с выхода интегратора модулирует амплитуду импульсов в МИ и с МИ сигнал поступает на , управляя его шагом квантования.

Компандирование по цифровому потоку позволяет более точно согласовывать характеристики передающего и приёмного оборудования при перестройке шага квантования даже при быстрых изменениях сигнала (широкополосные сигналы). Поэтому этот метод, наряду с методом мгновенного компандирования, применяют при передаче сигналов TV.

Некоторые свойства сигналов с ЧРК и ВРК

Напомним, что в системах с ЧРК аналоговый сигнал модулирует колебания несущих частот. После модуляции с помощью фильтров выделяют из спектра АМ сигналов одну боковую полосу (сигналы с ОБП). Каждая боковая полоса имеет ширину 3,4 кГц – 0,3 кГц = 3,1 кГц + fзащитн.4 кГц. Групповой сигнал занимает ширину спектра частот Nfкан., где N- число каналов, fкан.- ширина спектра одного канала.

Т.е. по линии связи может передаваться столько каналов ТЧ, сколько может уместиться боковых полос в общей полосе пропускания линии связи. На практике из-за взаимного влияния проводов в кабеле и из-за необходимости иметь резерв, число используемых каналов процентов на 30% меньше возможного числа.

В системах с ВРК на каналы делится не спектр передаваемых по линии связи частот, а время. При этом каждый канал в момент передачи занимает весь отведённый групповому сигналу спектр частот. Т.к. ширина спектра сигнала обратно пропорциональна длительности импульсного сигнала, то длительность импульсов цифрового сигнала (т.е. скорость передачи) напрямую зависит от ширины частот, передаваемых линией связи.

К настоящему времени сложилась ситуация, когда имеется большое (у нас преобладающее) число каналов связи, предназначенных для передачи аналоговых сигналов с системами ЧРК. В то же время уже имеется значительное число трактов, созданных специально для передачи цифровых сигналов. Поэтому часто возникают ситуации, когда на всём протяжении от абонента к абоненту или на отдельных участках канала связи необходимо передавать аналоговые сигналы по цифровым каналам и наоборот, цифровые сигналы по аналоговым трактам.

При передаче группового аналогового сигнала по цифровому каналу, групповой сигнал подвергают дискретизации. Представляет интерес сравнить полосы частот, занимаемых сигналом в системах с ЧРК и ВРК при различных видах модуляции.

Итак, каждый ТЛФ канал имеет полосу кГц + защитная полоса итого 4кГц. При амплитудной модуляции в системах с ЧРК с помощью фильтров выделяют после смесителей одну боковую полосу (ОБП) шириной также fтч=кГц, но уже в области несущей частоты. Таким образом N-канальный сигнал в системах с ЧРК  ОБП  имеет общую ширину спектра fчркfтч.

В системах с ВРК наиболее широко применяют дискретизированные АИМ и цифровые кодированные ИКМ сигналы.

Сигналы с АИМ различают двух родов АИМ-1 и АИМ-2. При дискретизации с помощью импульсов прямоугольной формы различие АИМ-1 и 2 можно видеть из рисунков.

Т.е. мгновенное значение АИМ-1 на верхушках импульсов повторяет мгновенное значение сигнала, а его спектр, напротив, постоянен в области частот д; 2д и т. д.

Сигнал с АИМ-2 имеет постоянную амплитуду импульсов дискретизации, равную мгновенному значению сигнала в точке отсчёта. А его спектр, напротив, имеет частотную зависимость по закону  в области частот nд.

где - спектральная плотность исходного аналогового сигнала.

     - спектральная плотность импульсов дискретизации.

     Полезная часть общего спектра

Для АИМ-2

     Здесь  - зависит от частоты.

Значит, при наличии шумов в канале, сигналы с АИМ-2 будут иметь амплитудно – частотные искажения, а сигналы с АИМ-1 будут подвержены искажениям амплитуды сигнала.

Из рисунков видно, что одним из способов уменьшения амплитудных и амплитудно-частотных искажений является уменьшение длительности стробирующих импульсов, что и делается на практике. Тогда разница между АИМ-1 и АИМ-2 делается несущественной. Но при    уменьшается доля мощности полезной составляющей в спектре сигнала как АИМ-1, так и АИМ-2, что ухудшает помехозащищённость. В реальных СП с ВРК при  после выделения отсчётов на стороне приёма их удлиняют (растягивают) для увеличения их энергии. Возникающие при этом амплитудные искажения корректируют корректором с коэффициентом передачи

где макс ТЧ.

При дискретизации прямоугольными импульсами спектр дискретного сигнала бесконечен. Теоретически существует сигнал вида  имеющий строго ограниченную ширину спектра. На практике формируют взамен прямоугольного сигнала - сигналы подобные . Т.к. такой сигнал точно сформировать нельзя, то ширина спектра окажется несколько размытой, но вполне приемлемой для практики. При такой реализации общая ширина спектра группового сигнала

c

При этом и помехозащищённость

сигналов с ЧРК с ОБП и ВРК с АИМ-1 и АИМ-2 также одинаковы.

Общим для ЧРК и ВРК с АИМ является важный недостаток – накапливание помех в тракте передачи прямо пропорционально протяжённости канала, а это приводит к сильным искажениям аналогового и дискретного сигналов.

Это обстоятельство наиболее просто исправляется в системах с ИКМ, когда дискретные значения сигнала передаются не мгновенными значениями отсчётов, а кодовыми символами, имеющими одинаковые по форме импульсные сигналы. Это позволяет регенераторам полностью восстанавливать кодовую комбинацию в линейных усилителях – регенераторах без необходимости коррекции формы сигнала.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

5863. Виды конституций по порядку изменения и отмены 77 KB
  По способу изменения и внесения поправок конституции делятся на две группы: жесткие и гибкие. Эти два понятия теснейшим образом связаны с классификацией конституций на писанные и неписанные. Деление конституций на писаные и неписаные достат...
5864. Управление манипуляторами промышленного робота 448.5 KB
  Управление манипуляторами промышленного робота Если динамические уравнения движения манипулятора заданы, целью управления манипулятором является выполнение им движений в соответствии с заданным рабочим критерием. Проблема управления манипулятором в ...
5865. Роль цен, тарифов, льгот, субсидий, компенсаций в регулировании национального рынка 183 KB
  Происходящие изменения в экономике РФ обусловлены переходом на рыночные связи и отношения. Чтобы свести к минимуму предполагаемые потери при переходе к рынку, необходимо познать сущность и закономерности его развития. Все современные эконом...
5866. Технология разработки, перемещения и уплотнения грунта с элементами бетонирования 395.5 KB
  Определение объемов земляных работ по вариантам Для одиночных стаканных фундаментов возможны два вида земляных сооружений: - траншея по ряду фундаментов - котлован 3.1. Траншея по ряду фундаментов Отметка подошвы фундамента: м, где - абсолютная...
5867. История АМО ЗИЛ 42.5 KB
  Завод, основанный в 1916 г. как частное предприятие, через два года был национализирован, а спустя три четверти века, в 1992 г., вновь становится частным предприятием. В 1996 г. завод перешел практически в муниципальную собственность, сохранив форму...
5868. Место и роль монополии на рынке 103 KB
  Введение: формирование монополии Абсолютная (чистая) монополия - редкое для хозяйственной практики явление. Однако довольно часто приходится сталкиваться с монопольным влиянием, более реальными рыночными структурами монополистической конк...
5869. Взгляды Советских вождей на управление 97.5 KB
  За время существования СССР потерпело много реформ и преобразований. При разных правителях ситуация в СССР была совершенно разная т.к. у каждого из них были разные взгляды на жизнь и на управление страной. Скорее всего каждый из них руково...
5870. Воздействие ценовой дискриминации на экономическое благосостояние 237 KB
  Термин дискриминация образован от латинского discriminatio, что означает различие, различение. Под ценовой дискриминацией понимают практику установления разных цен на один и тот же товар при условии, что различия в ценах не связаны с затра...
5871. Организация защиты личного состава формирований ГО и РСЧС при проведении АСДНР 121 KB
  Организация защиты личного состава формирований ГО и РСЧС при проведении АСДНР Учебные цели: 1. Изучить основные мероприятия, осуществляемые руководителями (командирами) формированиям ГО и РСЧС по организации обеспечения защиты личного состава...