Спилкер Дж. Цифровая спутниковая связь (1979) (1152062), страница 21
Текст из файла (страница 21)
4.18 весьма близок к идеям ДМ с переменной крутизной (см. Рис. 4.15) и адаптивной ДМ, описанным выше. Однако, в отличие от регулирования величины приращения, в зависимости от количества последовательно формируемых символов 1 нли О, что является оценкой скорости изменения входного сигнала, при непрерывной ДМ величина изменяется медленнее на основе оценки среднего числа символов 1 в течение времени усреднения, равного 10 мс.
ТепеРь среднее число символов 1 определяется огибающей речевого сигнала в полосе 100 Гц, что, в свою очередь, является непосредственной мерой уровня входного сигнала. Непрерывная 109 ДМ оказалась особенно применимой для квантования речевых сигналов при скорости передачи символов 25 кбит/с и ниже. Другой вариант непрерывной ДМ основан на изменении шага квантования в соответствии с величиной интеграла от произведения а,аг ь где интеграл имеет конечные пределы. В этом варианте величина приращения шага квантования определяется до некоторой степени аналогично (4.104), за исключением того, что это приращение меняется непрерывно. Адаптивная ДИКл4 и линейное кодирование с предсказанием, Дифференциальная ИКМ может использовать алгоритмы адаптации двух типов.
Шаг квантования может изменяться в соответствии с динамическим диапазоном входного сигнала, или же параметры устройства предсказания могут медленно изменяться в соответствии с вероятностными свойствами входного сигнала. Первый метод адаптации шага квантования сравнительно прост в реализации и может быпгь выполнен подобно уже описанной адаптации величины приращения. Адаптация коэффициентов устройства предсказания, с другой стороны, требует накопления коротких отрезков входного сигнала, расчета коэффициентов корреляции для накопленной части, оптимизации коэффициентов предсказания н передачи этих медленно меняющихся коэффициентов на приемную сторону.
Лдаптация шага квантования при ДИКМ может осущест. вляться теми же методами, что и при адаптивной ИКМ, описанной в 3 3.5. Следовательно, шаг квантования 6; в такте 1 связан с шагом квантования в такте 1 — 1 соотношением б; =6, т(~А,, ~), (4.105) где (А; 1! — абсолютная величина шага квантования кодового слова в предыдущем такте. Таким образом, необходимо запомнить только одно кодовое слово )А; 1( на один интервал дискретизации. Алгоритм адаптации шага квантования т такой же, как и для адаптивной ИКМ (табл. 3.4), за исключением того, что скорость уменьшения шага квантования выбрана меньше указанной в табл.
4.2. При дифференциальной ИКМ корреляция между соседннмн отсчетами меньше, чем в случае ИКМ, при условии, что частота дискретизации в обоих случаях определяется по теореме отсчетов. Лдаптация коэффициентов предсказания при ДИКМ может выполняться почти независимо от адаптации шагов квантования. Один из таких вариантов, описанный в 1103], для обработки речевых сигналов заключается в накоплении 32 образцов сегментов речи (4 мс) и выполнении наиболее пологого спуска градиента поиска, чтобы минимизировать величину ошибки в каждом новом отсчете. 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.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
