Контрольная работа: Дискретные сигналы в радиотехнических системах

Рисунок 5

Исследована зависимость отношения сигнал/шум квантователя от (рисунок 6).

Рисунок 6

Сравним системы ЛДМ, АДМ и логарифмической ИКМ (рисунок 7) при и .

Рисунок 7

Проигрыш ЛДМ по сравнению с АДМ составляет 8 – 14 дБ:

т. е. дБ, при кбит/с , а при кБ/с .

Улучшение качества АДМ достигается путем ее незначительного усложнения, все достоинства ЛДМ при этом сохраняются. Использование предсказателя второго порядка в ЛДМ или АДМ дает выигрыш в отношении сигнал-шум квантования на 4 – 5 дБ.

3 . Адаптивно-разностная ИКМ (АРИКМ) . Общие сведения

Системы с РИКМ обеспечивают выигрыш в 6 – 12 дБ по сравнению с ИКМ с - компандером. Наибольший выигрыш достигается при переходе от системы без предсказателя к предсказанию 1-го порядка. Это означает, что заданное отношение сигнал-шум квантователя системы с РИКМ можно обеспечить при разрядности меньше на 1 - 2 единицы, чем при ИКМ. Использование квантователя по - закону в разностных схемах (РИКМ) увеличивает отношение сигнал-шум еще на 6 дБ. Характеристики такой системы будут слабочувствительны к уровню входного сигнала, а общая разрядность представления уменьшится на 2 - 3 единицы. Телеметрические и речевые сигналы являются нестационарными, поэтому необходимо использовать адаптивные предсказатели и квантователи. Такие системы называются адаптивно-разностными ИКМ (АРИКМ).

4 . АРИКМ с адаптивным квантованием

Рассмотрим структурную схему АРИКМ с адаптацией по выходному сигналу (рисунок 8).

Рисунок 8

Систему АРИКМ с адаптивным квантованием можно построить с управлением по входу и выходу, при этом шаг квантования пропорционален среднеквадратическому значению сигнала на его входе и выходе. Можно управлять шагом квантования и по разностному сигналу. Общий выигрыш системы АРИКМ может составлять 18 – 24 дБ по сравнению с адаптивным квантователем с тем же числом уровней. Если применить - закон квантования к разностному сигналу, то выигрыш составит 24 – 30 дБ, что позволит уменьшить разрядность кодового слова на 4 – 5 единиц по сравнению с ИКМ. Дополнительным достоинством является возможность работы с входными сигналами, которые имеют большой динамический диапазон.

5 . АРИКМ с адаптивным предсказателем

Все предыдущие схемы, кроме оптимальных и - квантователей принадлежат к параметрически адаптивным системам. При использовании предсказателей высокого порядка можно ожидать, что РИКМ даст выигрыш 10 – 12 дБ по сравнению с ИКМ. Величина выигрыша зависит от корреляционной формы сигнала, которая изменяется от реализации к реализации. Поэтому целесообразно использовать систему АРИКМ с адаптивным предсказанием, которая позволит дополнительно увеличить отношение сигнал-шум квантователя в случае нестационарных сигналов. При этом необходимо на блоке отсчетов определять оптимальный порядок предсказателя и коэффициенты предсказания . Адаптация предсказателя может осуществляться по входному или выходному сигналу.

Структурная схема системы АРИКМ с адаптивным предсказанием изображена на рисунке (рисунок 9).

При адаптации по входу для восстановления сигнала в приемнике необходимо передавать , и . Пусть коэффициент предсказания и порядок предсказания зависит от времени. При этом предсказанное значение имеет вид:

. ( 8)

При определении коэффициентов предполагают, что свойства сигнала не изменяются во времени в течение определенного интервала времени. Для речевого сигнала этот интервал составляет 50 – 100 мс.

Рисунок 9

Рассмотрим зависимости отношения сигнал-шум для адаптивных (АП) и фиксированных (ФП) предсказаний (рисунок 10).

Рисунок 10