Вы нашли то, что искали?
Главная Разделы

Добавить страницу в закладки ->
Обязательно посмотрите энциклопедию:

Радиоэлектроника, Схемы радиолюбителям


7.6. Теория разностного кодирования. Радиосистемы передачи информации

Радиосистемы передачи информации

7.6. Теория разностного кодирования

Обычно между соседними отсчетами входного сигнала имеется значительная корреляция, которая слабо уменьшается по мере увеличения интервала между отсчетами. В результате разность между соседними отсчетами имеет меньшую дисперсию, чем исходный сигнал. Т.е. динамический диапазон разностного квантованного сигнала уменьшается, что позволяет при том же отношении сигнал – шум квантования уменьшить разрядность кодового слова (рисунок 7.11).

Рисунок 7.11

Рассмотрим два случая:

1.     , т.е. кодовое слово разностного сигнала уменьшится.

2.     . Т.е. динамический диапазон разностного сигнала расширяется до динамического диапазона исходного сигнала. Тогда длительность кодового слова исходного и разностного сигналов равны, а отношение сигнал – шум квантования разностного сигнала .

Рассмотрим особенности работы разностного квантователя (рисунок 7.12).

Рисунок 7.12

На входе квантователя (КВ) действует сигнал:

. (7.36)

Сигнал называется погрешностью предсказания или разностный сигнал. Квантованию подвергается не входной, а разностный сигнал. Квантователь может быть адаптивным или неадаптивным, равномерным или неравномерным, но во всех случаях его параметры соответствуют дисперсии погрешности предсказания. Квантованная погрешность предсказания имеет вид:

, (7.37)

где - ошибка квантования разностного сигнала. Из структурной схемы (7.12) следует, что квантованное значение исходного сигнала имеет вид:

. (7.38)

Тогда используя формулы (7.36 – 7.38) получаем выражение:

(7.39)

. (7.40)

Таким образом квантованный входной сигнал отличается от исходного входного сигнала на величину шума квантования разностного сигнала. Если предсказатель (П) хороший, то дисперсия разностного сигнала будет меньше дисперсии входного сигнала и квантователь с заданным количеством уровней даст меньшую погрешность при квантовании разности, чем при квантовании исходного сигнала. Отношение сигнал – шум квантования в этом случае имеет вид:

, (7.41)

где - отношение сигнал – шум квантователя, - коэффициент усиления, обусловленный разностным кодированием. Отношение сигнал – шум квантователя зависит только от свойств квантователя (равномерный, неравномерный, адаптивный) и разностного сигнала. Величина определяет выигрыш в отношении сигнал – шум при использовании разностного представления. Т.к. величина фиксированная, то увеличить коэффициент усиления можно только за счет минимизации . Для решения этой задачи определяют тип предсказателя. Рассмотрим возможность использования линейного предсказателя:

, (7.42)

где - порядок фильтра предсказателя, - коэффициенты. Дисперсия погрешности предсказателя в этом случае имеет вид:

. (7.43)

Дифференцируя по и приравниваем к нулю, получим систему уравнений:

(7.44)

Решением системы уравнений будут коэффициенты , при которых минимальна. В этом случае коэффициент усиления равен:

, (7.45)

где - нормированная корреляционная функция . Таким образом пока отношение сигнал – шум квантования будет увеличиваться за счет предсказания. В случае речевого сигнала при получаются зависимости коэффициента усиления от порядка фильтра предсказателя (рисунок 7.13)

Рисунок 7.13

Даже при простом предсказателе, когда p=1, можно получить выигрыш в 6 дБ по сравнению с ИКМ, что эквивалентно добавления одного разряда в квантователь. В случае женского голоса (ЖГ) выигрыш разностного квантования выше, чем в случае мужского голоса (МГ).

Выводы:

  1. Разностное квантование обеспечивает выигрыш по сравнению с неадаптивным квантователем в (6 – 12) дБ.
  2. Величина выигрыша зависит от величины корреляции между отсчетами.
  3. Один и тот же предсказатель не может быть оптимальным для различных сигналов, т.к. значения коэффициентов зависят от вида корреляционной функции сигнала.

Радиосистемы передачи информации






© Банк лекций Siblec.ru
Электронная техника, радиотехника и связь. Лекции для преподавателей и студентов. Формальные, технические, естественные, общественные, гуманитарные, и другие науки. Карта сайта

Новосибирск, Екатеринбург, Москва, Санкт-Петербург, Нижний Новгород, Ростов-на-Дону, Чебоксары.

E-mail: formyneeds@yandex.ru