Студопедия  
Главная страница | Контакты | Случайная страница

АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатика
ИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханика
ОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторика
СоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансы
ХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника

КОДЕРЫ И ДЕКОДЕРЫ С НЕЛИНЕЙНОЙ ШКАЛОЙ КВАНТОВАНИЯ

Читайте также:
  1. АЦП. Выбор частоты квантования.
  2. КОДЕРЫ И ДЕКОДЕРЫ С ЛИНЕЙНОЙ ШКАЛОЙ КВАНТОВАНИЯ
  3. Кодирование речи – вокодеры
  4. Отклик нелинейной цепи на гармонический сигнал.
  5. Оцените, пользуясь 5-балльной шкалой, уровень работы преподавателей
  6. Правила квантования. Заполнение квантовых ячеек в соответствии с принципом минимальной потенциальной энергии.
  7. Физические принципы нелинейной локации. Аппаратура нелинейной локации.

Общие принципы нелинейного квантования и соответствующего ему кодирования рассмотрены ранее. Рассмотрим реализацию нелинейных кодеров для наиболее распространенного закона компандирования А-87,6/13.

Необходимая разрядность кодовой комбинации т при линейном квантовании для речевого сигнала, поступающего на вход канала тональной частоты (КТЧ) от различных источников, определяется требованиями к защищенности от шумов А кв и равна

 

 

, (2.1)

где А кв – допустимая защищенность от шумов квантования.

 

Помехозащищенность сигнала на выходе КТЧ по нормам МЭС-Т должна быть не менее 25 дБ. Если считать, что в КТЧ цифровых систем передачи единственным видом шумов являются шумы квантования, то А кв = 25 дБ. Подставив значение А кв в (2.1) и округляя результат до большего целого, получим т = 12. При кодировании двухполярных отсчетов с использованием симметричного кода первый символ кодовой комбинации определяет полярность отсчета, а остальные символы, принимающие значения «1» или «0», отображают его абсолютное квантованное значение при шаге квантования, равном d о. Таким образом, для кодирования абсолютного значения квантованного отсчета требуется 11- разрядная кодовая комбинация вида

ú I отс ï= 210 d о + 29 d о+ … + 22 d + 21 d + 20 d о. (2.2)

Входным сигналом для нелинейного кодера данного типа является квантованный отсчет, полученный в результате равномерного квантования с шагом квантования d о, соответствующим требованиям защищенности от шумов квантования. При линейном кодировании этому соответствует 2048 положительных и 2048 отрицательных уровней (2.2).

При нелинейном кодировании по закону А-87,6/13 (с коэффициентом сжатия А = 87,6 и числом сегментов для положительной и отрицательной полярности, равным восьми) для такой же защищенности от шумов квантования потребуется 128 положительных и 128 отрицательных уровней, а кодовая комбинация должна быть 8-разрядной.

Структурная схема нелинейного кодера взвешивающего типа с цифровой компрессией эталонов приведена на рис. 2.13.

Назначение и принцип работы компаратора К, генераторов эталонных токов ГЭТ 1 и ГЭТ 2, устройства формирования цифрового сигнала УФ ИКМ такие же, как и в схеме линейного кодера для двухполярного сигнала. Однако в отличие от линейного кодера ГЭТ 1 и ГЭТ 2 содержат 11 ключей, а веса подключаемых ими эталонных токов равны d о, 2 d о, 4 d о, … 512 d о и 1024 d о. После каждого такта кодирования решение компаратора К записывается в цифровой регистр ЦР.

В зависимости от решения компаратора ЦР выбирает полярность ГЭТ и управляет работой цифровой логики, которая преобразует 7-разрядный код в 11 разрядный, а также подключает на вход 2 компаратора эталонные токи от ГЭТ. Устройство формирования ИКМ сигнала УФ ИКМ считывает состояние выходов ЦР и преобразует параллельный код в последовательный.

Как было показано ранее, кодирование осуществляется за восемь тактов и включает три основных этапа, на которых определяется и кодируется:

- полярность входного сигнала;

- номер сегмента, в котором находится кодируемый отсчет;

- номер уровня квантования сегмента, в зоне которого заключена амплитуда кодируемого отсчета.

Первый этап кодирования осуществляется за первый такт, второй этап – за второй-четвертый такты и третий этап – за пятый-восьмой такты кодирования.

Рассмотрим численный пример кодирования. На вход 1 компаратора К нелинейного кодера поступает положительный отсчет с амплитудой I отс = 1365 d о.

Первый такт. С выхода генератора передачи ГО пер на первый выход ЦР поступает «1», а все остальные выходы ЦР находятся в нулевом состоянии. Это вызывает подключение к входу 2 компаратора ГЭТ1 положительной полярности. Так как I отс > 0, то на выходе компаратора 3 появится «0» и состояние «1» на первом выходе ЦР сохранится. Эта «1» с выхода ЦР поступает на вход 1 УФ ИКМ. Следовательно, символ полярности Р =1. На этом завершается первый этап кодирования.

Второй такт. С выхода генератора передачи ГО пер на второй выход ЦР поступает «1», на выходе 1 ЦР находятся «1», выходы 3…8 ЦР находятся в нулевом состоянии. В результате чего на выходе 1 блока компрессорной логики КЛ появляется «1», которая управляет блоком коммутации эталонов БКЭ, и ко входу 2 компаратора подключается эталон I эт4 = 128 d о. Так как I отс - I эт4 = 1365 d о - 128 d о = 1237 d о > 0, то на выходе 3 компаратора появляется «0». Состояния «1» на втором выходе ЦР и первом выходе КЛ сохранятся. С выхода ЦР «1» поступает на вход 2 УФ ИКМ. Следовательно, первый символ кода сегмента Х =1.

Третий такт. С выхода генератора передачи ГО пер на третий выход ЦР поступает «1», выходы 4 …8 ЦР находятся в нулевом состоянии. В результате чего на выходе 2 блока компрессорной логики КЛ появляется «1», которая управляет блоком коммутации эталонов БКЭ, и ко входу 2 компаратора подключается эталон I эт6 = 512 d о, а эталон I эт4 = 128 d о. Так как I отс - I эт6 = 1365 d о - 512 d о = 853 d о > 0, то на выходе 3 компаратора появляется «0». Состояния «1» на третьем выходе ЦР и на первом, втором выходах КЛ сохранятся. Эта «1» с выхода ЦР поступает на вход 3 УФ ИКМ. Второй символ кода сегмента Y =1.

Четвертый такт. С выхода генератора передачи ГО пер на четвертый выход ЦР поступает «1», выходы 5 …8 ЦР находятся в нулевом состоянии. В результате чего на выходе 3 блока компрессорной логики КЛ появляется «1», которая управляет блоком коммутации эталонов БКЭ, и к входу 2 компаратора подключается эталон I эт7 = 1024 d о, а эталон I эт6 = 512 d о. Так как I отс - I эт6 = 1365 d о - 1024 d о = 341 d о > 0, то на выходе 3 компаратора появляется «0». Состояния «1» на четвертом выходе ЦР и на третьем выходе КЛ сохранятся.

Состояние «1» сохраняется только на одном из восьми выходов (эталонов) соответствующего нижней границе сегмента. Для нашего примера это. Этот же эталон подключается и к входу 2 компаратора К от ГЭТ 1и остается подключенным на все оставшееся время кодирования. С выхода ЦР «1» поступает на вход 4 УФ ИКМ. Третий символ кода сегмента Z =1. На этом завершается второй этап кодирования.

Таким образом, за четыре такта формируются: символ полярности отсчета равный Р = 1 и три символа кода сегмента X = 1, Y = 1 и Z = 1.

Третий этап кодирования – определение и кодирование номера уровня квантования сегмента, в пределах которого находится амплитуда отсчета I отс. Таких уровней квантования в пределах каждого сегмента 16, и все они могут быть получены с помощью дополнительных эталонных значений.

Для рассматриваемого примера отсчет находится в седьмом сегменте, для которого дополнительные эталонные значения равны I эт4 = 512 d о, I эт3 = 256 d о, I эт2 = 128 d о и I эт1 = 64 d о, а шаг квантования для этого сегмента равен d 7 = 16 d о, где, напомним, d о – шаг квантования нулевого (центрального) сегмента.

Пятый такт. С выхода генератора передачи ГО пер на пятый выход ЦР поступает «1», выходы 6 …8 ЦР находятся в нулевом состоянии (2…4 – в состоянии «1»). В результате чего на выходе 5 блока компрессорной логики КЛ появляется «1», которая управляет блоком коммутации эталонов БКЭ, и к входу 2 компаратора подключается эталон I эт6 = 512 d о. Сигнал на входе 2 компаратора равен I эт7 + I эт4 = 1024 d о + 512 d о = 1536 d о. Так как I отс - (I эт7 + I эт4) = 1365 d о - 1536 d о = - 171 d о < 0, то на выходе 3 компаратора появляется «1». Состояния «1» на пятом выходе ЦР и на пятом выходе КЛ заменятся на «0». Эталон I эт4 = 512 d о от входа 2 компаратора отключается. С выхода ЦР «0» поступает на вход 5 УФ ИКМ. Первый символ кода номера уровня квантования сегмента А =0.

Шестой такт. С выхода генератора передачи ГО пер на шестой выход ЦР поступает «1», выходы 7…8 ЦР находятся в нулевом состоянии (2…4 – в состоянии «1», а 5 – «0»). В результате чего на выходе 6 блока компрессорной логики КЛ появляется «1», которая управляет блоком коммутации эталонов БКЭ, и к входу 2 компаратора подключается эталон I эт5 = 256 d о. Сигнал на входе 2 компаратора равен I эт7 + I эт3 = 1024 d о + 256 d о = 1280 d о. Так как I отс - (I эт7 + I эт3) = 1365 d о - 1280 d о = 85 d о > 0, то на выходе 3 компаратора появляется «0». Состояние выходов ЦР не изменяется. С выхода ЦР «1» поступает на вход 6 УФ ИКМ. Следовательно, 2-й символ кода номера уровня квантования сегмента В = 1.

Седьмой такт. С выхода генератора передачи ГО пер на седьмой выход ЦР поступает «1», выход 8 ЦР находятся в нулевом состоянии (2…4, 6 – в состоянии «1», а 5 – «0»). В результате чего на выходе 7 блока компрессорной логики КЛ появляется «1», которая управляет блоком коммутации эталонов БКЭ, и к входу 2 компаратора подключается эталон I эт4 = 128 d о. Сигнал на входе 2 компаратора равен I эт7 + I эт3 + I эт2 = 1024 d о + 256 d о +128 d о = 1408 d о. Так как I отс - (I эт7 + I эт. + I эт2) = 1365 d о - 1408 d о = - 43 d о < 0, то на выходе 3 компаратора появляется «1». Эта «1» устанавливает «0» на седьмом выходе ЦР, отключается I эт2 от входа 2 компаратора. С выхода ЦР «0» поступает на вход 7 УФ ИКМ. Следовательно, 3-й символ кода номера уровня квантования сегмента С = 0.

Восьмой такт. С выхода генератора передачи ГО пер на восьмой выход ЦР поступает «1», (2…4, 6 – в состоянии «1», а 5, 7 – «0»). В результате чего на выходе 8 блока компрессорной логики КЛ появляется «1», которая управляет блоком коммутации эталонов БКЭ, и к входу 2 компаратора подключается эталон I эт31= 64 d о. Сигнал на входе 2 компаратора равен I эт7 + I эт3 + I эт1 = 1024 d о + 256 d о +64 d о = 1344 d о. Так как I отс - (I эт7 + I эт3 + I эт1) = 1365 d о - 1344 d о = 21 d о > 0, то на выходе 3 компаратора появляется «0». Состояние символов на выходах ЦР и КЛ не изменяется. С выхода ЦР «1» поступает на вход 8 УФ ИКМ. Следовательно, 4-й символ кода номера уровня квантования сегмента D = 1.

Таким образом, за четыре такта формируются: символы кода номера уровня квантования отсчета 7-го сегмента: А = 0, В = 1, С = 0, D = 1.

Преобразователь кода ПК формирует выходной ИКМ сигнал в последовательном виде 11110101. Шум квантования при этом равен I эт7 = 1365 d о - 1344 d о = 21 d о, что не превышает половины шага квантования седьмого сегмента.

 

Структурная схема нелинейного декодера приведена на рис. 2.14.

Декодер осуществляет цифро-аналоговое преобразование кодовой комбинации ИКМ сигнала в отсчеты АИМ сигнала, соответствующей амплитуды и полярности. Декодер содержит цифровой регистр ЦР, блок экспандирующей логики, блок коммутации эталонов БКЭ и два генератора эталонных токов ГЭТ1 и ГЭТ2 положительной и отрицательной полярности.

Принятый ИКМ сигнал, представляющий восьмиразрядную кодовую комбинацию, записывается в ЦР и в виде параллельного кода формируется на его выходах 1…8. Высший разряд, определяющий полярность отсчета, записывается на 8-ом выходе. Символы, определяющие код сегмента записываются на 7, 6 и 5 выходах, символы кода номера уровня квантования записываются на 4, 3, 2 и 1 выходах ЦР. В соответствии с принятой кодовой комбинацией осуществляется включение эталонных токов. Их суммарная величина и определяет значение принимаемого отсчета. Необходимо отметить, что для уменьшения погрешности кодирования уровни квантования декодера смещены на половину шага квантования по отношению к уровням кодера. Для этого в БКЭ добавлен еще один, 12-й корректирующий эталон, равный 0,5 шага квантования соответствующего сегмента.

Рассмотрим пример декодирования ранее полученной кодовой комбинации 11110101. Эта кодовая комбинация записывается в ЦР. Символ на восьмом выходе ЦР определяет полярность отсчета. Так как на восьмом выходе ЦР появилась «1», то через блок коммутации эталонов БКЭ осуществляется подключение положительных эталонов ГЭТ 1. Так как на пятом-седьмом выходах ЦР записаны «1», то БКЭ во взаимодействии с блоком экспандерной логики ЭЛ подключают к ГЭТ1 эталон соответствующий нижней границе сегмента, равный I эт10 = 1024 dо. Так как на четвертом выходе ЦР записан «0», то следующий эталон ГЭТ1 не будет подключен, Далее следует, что на третьем выходе ЦР записана «1», следовательно, к выходу ГЭТ1 будет подключен эталон I эт8 = 256 dо. В результате на выходе ГЭТ1 формируется ток I эт = I эт10 + I эт8 =1024 dо + 256 dо = 1280 dо. На втором выходе ЦР записан «0», то следующий эталон пропускается. На первом выходе ЦР записана «1», то следующий эталон равный I эт6 = 64 dо подключается к выходу декодера и амплитуда суммарного тока на выходе декодера будет равна I эт= I эт10+ I эт8+ I эт6= 1024 dо + 256 dо + 64 dо = 1344 dо.

Для снижения шумов квантования, как отмечалось выше, при декодировании используется еще 12-й корректирующий эталон, равный половине шага квантования соответствующего сегмента d сег, т.е. I к = 0,5 d сег. Для приведенного примера шаг квантования седьмого сегмента равен 64 dо, следовательно, общее суммарное значение тока АИМ сигнала на выходе кодера будет равно I эт= I эт10+ I эт8+ I эт6+ I к=1024 dо +256 dо +64 dо +32 dо =1378 dо. На вход кодера поступил отсчет с амплитудой I отс = 1365 dо, сигнал на выходе декодера равен I эт = 1378 dо, следовательно, искажения при кодировании-декодировании равны I иск = I отс - I эт = 1365 dо -1378 dо = -13 dо, что по абсолютной величине не превышает половины шага квантования.

 

 




Дата добавления: 2015-01-30; просмотров: 151 | Поможем написать вашу работу | Нарушение авторских прав




lektsii.net - Лекции.Нет - 2014-2024 год. (0.009 сек.) Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав