Спилкер Дж. Цифровая спутниковая связь (1979) (1151860), страница 22
Текст из файла (страница 22)
Обращаясь к рис. 4.10 и к ур-нию (4.64), абсолютная величина ошибки в интервале дискретизации с номером л будет е; =- ~ х; — г; ~ = е; здп еь где г; = Е а;х; р Коэффициенты !=! ыо предсказания теперь медленно адаптируются в каждом следующем такте на величину (4. 106) раап (е;) х; где Лл == (4.107) Таблица 42 Козффициеиты предсказания при ДИКМ как функции кодовых слов на выходе устройства квантования при Л'=8 и 7т'= 16 [226к) 3 4 1А1+! /2 0,9 1,25 1,75 0,9 т(А1,~) 2,4 Х = 16 ~ 0,9 1,2 0,9 0,9 1,6 2,0 0,9 4.8. ОБЩИЕ ИТОГИ В этой главе обсуждались различные варианты устройств квантования с обратной связью, которые были основаны на учете корреляционных связей между соседними отсчетами входного сигнала.
Устройства такого типа включают двоичную дельта-модуляцию (ДМ), 1-разрядную дифференциальную ИКМ (ДИКМ). Имеется множество вариантов устройств собственно квантования, начиная от фиксированных 1-разрядных устройств квантования, обсуждавшихся в гл. 3, и кончая ДМ с переменной крутизной или ДИКМ с адаптацией шага квантования в зависимости от числа символов одного н того же вида в двоичной последовательности, близости к насыщению предыдущей квантованной выборки нли же величины огибающей входного сигнала. Двоичная ДМ, обычно, является наиболее простым методом квантования с точки зрения Реализации и может работать при сравнительно высоких скоро- стах (=10в бнт/с).
Су1цественной особенностью ДМ и ДИКМ является использование предсказывающего фильтра, который стремится предсказать величину последующего отсчета путем линейного суммирования взвешенных отсчетов в предыдущих тактах. Таким обра- 111 Процесс адаптации сравнительно медленный и типично, что р<0,1. В этом случае коэффициенты предсказания могут быть переданы на приемную сторону. При ДИКМ с 1 символами на отсчет передача измснения этих коэффициентов может быть подменена их расчетом как на передающей, так и на приемной сторонах на основе квантованных величин хь а именно величин Я(ез), показанных на рис. 4.9.
Дальнешпие обсуждения линейного кодирования с предсказанием выходят за рамки этой кни~и. зом, линейное кодирование с предсказанием несколько упроща. ет задачу квантования, сводя ее к квантованию разности между действительным значением отсчета входного сигнала и его же предсказанным значением. Для нестационарных процессов, как, например, речевых сигналов, параметры предсказывающего фильтра могут изменяться во времени, и значения этих параметров могут передаваться на приемную сторону одновременно с передачей выходного сигнала устройства квантования.
Свойства устройств квантования на основе ДМ и ДИКМ исследовались с учетом двух основных составляющих шума квантования — шума дробления и шума перегрузки по крутизне. Поскольку устройства ДМ и ДИКМ являются схемами с обратной связью, то они в принципе работают в широком динамическом диапазоне значений входного сигнала, поскольку разность между действительным значением сигнала и его же значением в предыдущем такте не может измениться очень сильно и вызвать тем самым перегрузку по крутизне. В отсутствие перегрузки по крутизне устройство квантования с шагом квантования 6 действует как устройство квантования ИКМ с размером шага квантования 26 и с неограниченным диапазоном амплитуд входного сигнала.
В этих условиях шум квантования определяется только шумом дробления. Для любого входного сигнала величина шага квантования и частота дискретизации должны выбираться так, чтобы максимальная крутизна аппроксимирующего напряжения ДИКМ, равная 12' — 1) 6~, соответствовала бы наибольшей скорости изменения входного сигнала. При малом значении крутизны ДИКМ возникают кратковременные выбросы перегрузки по крутизне, что приводит к всплескам шума на выходе. Этот вид шума может преобладать над шумом дробления. В общем, устройства квантования с обратной связью могут превосходить устройства квантования ИКМ для входных сигналов с существенно неравномерным энергетическим спектром 1например, для речевых сигналов, видеосигналов). С другой стороны, устройства квантования ИКМ обеспечивают лучшее качество прн передаче сигналов с равномерным спектром или близким к нему, а также при передаче сигналов, энергетический спектр которых меняется в широких пределах во времени.
Однако коэффициенты предсказывающего фильтра при ДИКМ не изменяются. Глава 5 УПЛОТНЕНИЕ ВО ВРЕМЕНИ АСИНХРОННЫХ ПОТОКОВ ЦИФРОВОЙ ИНФОРМАЦИИ Ь.Ц ВВЕДЕНИЕ Потоки цифровой информации, поступающие параллельно на земные станции спутниковых систем связи или же на промежуточные центры коммутации, порождаются обычно различными ис- 112 точниками. Некоторые из этих потоков информации могут предназначаться для передачи одному и тому же потребителю. Обычно удобно такие потоки объединять (уплотнять) во времени, формируя групповой сигнал (общий поток символов), пере.
даваемый иа одной ВЧ несущей. Однако подлежащие объединению потоки символов могут иметь слегка различные скорости (частоты) следования элементов', поэтому они называются асинхронными, Даже если эти скорости одинаковы по номиналу, имеется неточность установки частоты опорных генераторов, и, следовательно, такие потоки символов не являются точно синхронными нн относительно друг друга, нн по сравнению с опорной сеткой частот земной станции. Далее, некоторые потоки информации могут поступать на данную станцию по каналам спутниковой линии связи, где время распространения радиосигналов на трассе ИСЗ вЂ” земная станция изменяется вследствие движения спутника.
Асинхронные потоки информации, имеющие один и тот же номинал скорости следования элементов, иногда называются плезиосинхронными или квазисинхрокнылти. За достаточно большой интервал времени различие в числе входных символов двух асинхронных потоков может быть произвольно большим. Для того чтобы уплотнить во времени такие информационные потоки.
необходимо предварительно согласовать их скорости, т. е. привязать нх либо к одной общей опорной частоте, либо к нескольким кратным между собой опорным частотам. С этой целью каждый нз входных информационных потоков должен пройти через буферное устройство стаффинга, где для согласования скорости в этот поток информационных символов добавляются символы сгаффинга, не зависящие от передаваемой информации.
Простейшая задача уплотнения (объединения) имеет место, когда скорости следования символов двух потоков жестко связи. ны между собой, т. е. когда оба потока имеют одинаковые средние скорости, а расхождение потоков во времени, т. е, различие числа элементов этих потоков за некоторый интервал времени ограничено по максимуму. В этой ситуации полезно некое эластичное буферное устройство, которое при достаточно большои памяти сглаживает кратковременные флуктуации скоростей объединяемых потоков информационных символов даже без введения дополнительных символов стаффннга, Здесь задача состоит в определении емкости памяти буферного устройства так, чтобы не происходило бы ни переполнения памяти, ни полного опустошения.
Иными словами, буферное устройство должно действовать как сглаживающий накопитель. Это требование, в свою очередь, зависит от обгцей синхронизации системы (см. гл. 17). В данной главе будет рассмотрен ряд п источников цифровой информации с примерно равными, но флуктунрующнми скоростя' Скорость следования элементов информационного потока, измеряемая в дпг!с, численно равна опорной частоте потока, измеряемой в герцак. (Прива рад) !!3 Цонпобан соннранаэапап а эпеыеннты стааэаэонго и 0нпдо0 попрнпп частота тп Рнс. 0.2. Ступенчатая схема объединення независимых цифровых потоков информации. Мннникльаая скорость сниволов потоков первой ступени уплотнения 1„; ночннальная скорость сннволов второй ступени уплотнения 1 )и (уе + д1); скорость следования сну|волов на выходе второй «тупепн )в>ю)) ь ьз),) Рассмотрим более подробно преобразования сигналов прп временном уплотнении асинхронных потоков символов (рпс.
5.31. Здесь каждый нз входных потоков имеет скорость следования символов 1пх((п+Л)'. УстРойство вРеменнбго УплотнениЯ воспРинимает эти асинхронные потоки информационных символов вместе с соответствующими опорными последовательностями импульсов сопровождения. В процессе накопления информационных 114 ми, в пРеДелах )а<)нх<)н+Л1". Каждый из этих исходных потоков символов поступает на соответствующий вход устройства уплотнения сигналов во времени, на общем выходе которогс форми- руется общий групповой поток ин- поорнао частота уеетл формационных символов с фиксирои, — — ь- юон союппной пьтхопнопоо- ванной стабильной скоростью 1' ) вых — — 1 соснпоостью = и (~о + Ь)'), как это показано на и, — р„е ° рис. 5З.
В общем же случае скороПл сти следования символов исходных потоков могут существенно различаться между собой, и тогда целесообразно испольэовать несколько ступеней объединения, образующих древовидную схему, как это показаРис. 0.1, Функциональная схема но иа рнс. 5.2. Входные потоки снмуплотнения во времени незави- волов на каждой такой ступени енмых цифровых потоков ин- уплотнения должны иметь пример- формации А, ит, из,, т) ' но одинаковые скорости. Вторая номинальной скоростью следо- вания символов (.,: ступень уплотнения иа рис. 5.2 объупл „т„,й„„у,„„ны„,„,н„. единяет потоки символов со скороналов во вре.
нн стями )ср, эти потоки либо формиру- ются предыдущей ступенью уплотнения, либо представляют собой непосредственно входные информационные потоки. Этим методом можно объединять потоки цифровой информации, скорости следования элементов которых лежат в широких пределах. символов формируется выходной синхронный поток символов со скоростью (частотой) )„,г„или же поток кодовых слов с частотой, в целое число раз меньшей 1,ых.
Для того чтобы выходные потоки символов после буферных устройств были бы взанмосинхроннымц между собой, в эти потоки вставляются дополнительные символы Опарпыа пмпульгн 10И1 уи ° ° и Иапюлп г алемаюпамп апыпаююа гпгьппагпггю Га ьт-галл В Иапап! 0 ла ге Кпиапп 0 га- , гел а Паюепг псал- м рапп»за гпюаппа Рис. Б.З. Функционная схема устройства уплотнения во времени не- зависимых цифровых потоков информации: Зу — буферное запоминающее усгроасгво; à — оиориыи генератор. Минимальная сиорость следования сииволов во всех входных ното»ах рав- на г» стаффинга или даже целые кодовые слова. По крайней мере один дополнительный, (и+ 1)-й канал необходим, во-первых, для отметки начала цикла передачи и, во-вторых, для передачи информации о том, какие именно символы или кодовые слова определяются стаффингом, т.
е. являются специально внедренными в информационные потоки. Иногда для этого используется два или более каналов управления, например (п+1)-й, (п+2)-й, (и+3) й На рис. 5.3 все (и+1) выходных потоков буферных устройств следуют с частотой 1',+Л~ и затем они синхронно уплотняются во времени, в результате чего образуется выходная последовательность символов с частотой следования элементов =( + 1) (Ь+'М). Известно два метода привязки потоков цифровой информации по скорости методом стаффинга, иначе асинхронного сопряжения потоков. В зависимости от количества символов стаффинга, внедряемых в информационный поток за один раз, различают: стаффинг элементов и стаффинг кодовых слов.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
