TechShape.ru

Информационные технологии

Основные разделы

Квантование отсчётов по уровню и их кодирование

Квантование сообщения по уровню применяется для получения конечного числа амплитудных значений дискретных отсчетов сигнала взамен непрерывного бесконечно большого количества их значений, то есть процесс квантования аналогичен процедуре округления числа до ближайшего разрешенного значения. Такое округление всегда связано с погрешностью, называемой шумом квантования.

Самым простым способом квантования по уровню является квантование с постоянным шагом, при котором фиксированное приращение Dl входного напряжения вызывает приращение выходного кода на единицу.

Для сокращения числа разрядов кода, а, следовательно, сужения спектра ИКМ-сигнала, упрощения аппаратуры при сохранении качества передачи целесообразно применить нелинейное квантование, при котором шаг квантования в области малых величин меньше, а в области больших - больше. Примерная амплитудная характеристика такого устройства приведена на рисунке 26.

Рисунок 26 - Амплитудная характеристика квантующего устройства с нелинейной шкалой

Среди способов нелинейного квантования можно выделяют следующие:

- сжатие динамического диапазона сигнала перед кодированием;

нелинейное кодирование и декодирование;

цифровое компандирование.

Первый способ предусматривает предварительное преобразование аналогового сигнала специальным устройством (компрессором) с нелинейной передаточной характеристикой такого вида, при которой сильнее усиливаются слабые сигналы и слабее - сильные. Последующее кодирование производится обычным линейным кодером. На приемном конце после декодера сигнал поступает на экспандер, осуществляющий расширение динамического диапазона - обратное компрессору преобразование.

Недостатком аналогового компандирования является сложность получения с большой точностью взаимообратных амплитудных характеристик компрессора и экспандера, вследствие чего нелинейность суммарной амплитудной характеристики приводит к нелинейным искажениям передаваемых сигналов.

Необходимое качество передачи сигналов в реальных условиях достигается путем применения неравномерных кодирующих и декодирующих устройств (методами нелинейного кодирования), когда формирование неравномерной квантующей характеристики осуществляется непосредственно в кодере (декодере). Последний, в этом случае, называется нелинейным. Необходимая форма характеристики компрессии (сжатия) и экспандирования (расширения) в кодеках формируется с помощью цифровых логических устройств, управляющих переключением эталонов.

Наиболее распространенными для кодеров с неравномерным шагом квантования являются два приблизительно равноценных закона компандирования μ и A, с помощью которых получается квазилогарифмическая характеристика компрессора.

Характеристика компандирования закона μ описывается следующим выражением:

Fµ(λ) = sign(λ)[ln(1+µ|λ|)/ln(1+µ)], (22)

где sign(l) - полярность сигнала;

l - амплитуда входного сигнала;

μ - параметр, используемый для определения степени компрессирования.

Для упрощения процесса преобразования выбирается специальная характеристика компандирования с μ = 255/15, рекомендованная МСЭ-Т. Она имеет также особое свойство, которое заключается в возможности хорошей ее аппроксимации ломанной линией, состоящей из восьми прямолинейных отрезков. Тангенс угла наклона прямой на каждом из последующих отрезков (сегментов) точно равен половине тангенса угла наклона прямой на предыдущем отрезке: 1, 1/2, 1/4, 1/8… Большие шаги квантования имеют размеры, равные размерам меньших шагов квантования, умноженным на 2С. Каждый сегмент линейно ломанной аппроксимации делится на шаги квантования равного размера. Для восьмиразрядных кодов число шагов квантования, приходящихся на сегмент, составляет 16. Аппроксимацию кривой компандирования с μ = 255/15 называют 15-сегментной. Хотя здесь имеются восемь сегментов для положительных и столько же для отрицательных сигналов, два сегмента, ближайших к началу координат, образуют прямую и, следовательно, могут рассматриваться как один центральный сегмент, вследствие чего получается 15 сегментов. С учетом этого центральный сегмент содержит 31 шаг квантования с одним шагом, перекрывающим точку начала координат.

Перейти на страницу: 1 2 3 4 5 6

Еще статьи

Расчёт и анализ усилительных устройств на транзисторах
Основной задачей курсового проекта по дисциплине “Общая электротехника и электроника” является приобретение самостоятельных навыков инженерного расчета современных усилителей. При проектировании усилительных устройств значительное внимание уделяется расчету и анализу электрических многокаскадных усили ...

Все права защищены! 2018 - www.techshape.ru