Реферат: Система сжатия и уплотнения каналов

Данная схема имеет 3 недостатка:

1) Сложность блока АП.

2) Возможность равенства погрешности аппроксимации в нескольких каналах, что увеличивает погрешность измерений.

3) При ошибках аппроксимации, меньше допустимого значения, передаются избыточные значения. При ошибках аппроксимации, больше допустимого значения, возникают потери важных отсчётов.

Существует несколько путей построения АП., в зависимости от способа анализа погрешности:

1) параллельный способ.

2) Последовательный способ.

3) Последовательно-параллельный.

Быстродействием и простотой обладает блок параллельного анализа.

Схема системы с адаптивной коммутацией с параллельным анализом погрешности будет иметь вид:

С – сигнал считывания; З – сигнал запрета; МК – мультиплексор; ВМС – выявитель максимального сигнала; ГТИ – генератор тактовых импульсов.

МК- устройство для передачи сигнала с любого из входов на одну общую шину. Вход, с которого сигнал передаётся на выход, выбирается в зависимости от вида параллельного двоичного кода, подаваемого на управляющие входы.

Сигналы от датчиков следуют на входы ППА и МК, которые находятся в закрытом состоянии и открываются при поступлении импульса с ГТИ.

Сигнал с выхода ППА анализируется в ВМС- схема сравнения на N входов, на выходе ВМС формируется параллельный двоичный код, соответствующий номеру канала с наибольшей погрешностью аппроксимации. При поступлении на МК импульса с ГТИ на выход идёт сигнал канала, двоичный код номера которого воздействовал на управляющие входы МК. После преобразования в АЦП сигнал в параллельном двоичном коде и код адреса записываются в память БС. При поступлении импульса считывания с ГТИ на БС параллельный код преобразуется в последовательный, и сигнал передаётся в линию связи.

Рассмотрим простейшую схему выделения максимального сигнала с использованием диодных сборок, т.е. диодных схем «И» и операционных усилителей, выходной сигнал которых является двоичным кодом канала с максимальной погрешностью аппроксимации. Использование диодных сборок основано на том, что между операциями алгебры логики и операциями выделения максимума и минимума существует определенная аналогия:

Для получения на выходе на выходе схемы выделения максимального сигнала, соответствующего кода необходимо на выходы этой схемы подключить по определенным правилам к инверсным и прямым входам операционные усилители.

- подключение к инверсному входу, - подключение к прямому входу.

Простейшая схема ВМС на 4 входа имеет вид:

1 2

При достаточном усилении операционных усилителей, когда напряжение на прямом входе больше, чем на инверсном, операционный усилитель находится в режиме насыщения, т.е. на выходе «1». Если наоборот, то операционный усилитель находится в режиме отсечки, т.е. на выходе «0». Для получения хороших результатов, необходимо, что бы характеристики диодов были одинаковыми, а усиление ОУ было больше 1000.

1.3. Тип квантователя.

Методы рационального кодирования при цифровой передаче сигналов предназначены для сокращения избыточности измерительной информации в условиях априорной неопределенности. В случае нерационального кодирования на первом этапе преобразования аналоговых сигналов в цифровую форму избыточность сохраняется и на последующих этапах. Т.о., под рациональным кодированием понимается такое кодирование, когда измерительная информация, представленная в цифровой форме, требует минимального количества символов при заданном отношении сигнал-шум.

Процедуры рационального кодирования классифицируются по их возможности изменять параметры и структуру кодирующего устройства для обеспечения сжатия данных. Существуют фиксированные, параметрически-адаптивные и непараметрически-адаптивные процедуры рационального кодирования.

Параметрически-адаптивные процедуры, к которым относится и разностная импульсно-кодовая модуляция (РИКМ), чувствительны к статистике сигнала и изменяют в соответствии с выбранным критерием свои параметры.

Между соседними отсчетами сигнала обычно имеется значительная корреляция, которая слабо убывает по мере увеличения интервала времени. В результате разность между соседними отсчетами будет иметь меньшую дисперсию, чем исходный сигнал. Динамический диапазон квантованного сигнала уменьшается, что позволяет при том же отношении сигнал-шум сократить разрядность кодового слова.

На входе квантователя (КВ) действует разностный сигнал

е(n) = y(n) - ý(n), где ý(n) – оценка предсказанного значения сигнала y(n). Квантованию ê(n) подвергается не входной, а разностный сигнал. Формирование предсказанного значения сигнала осуществляется с помощью предсказателя (ПР). Отношение сигнал-шум в рассматриваемом случае равно q = G_п *q₀ , где q₀ - отношение сигнал-шум квантователя, G_п – коэффициент усиления, обусловленный разностным кодированием.. Величина q₀ зависит только от свойств КВ, а G_п определяется типом ПР. Если используется линейный предсказатель , где a_к - постоянные коэффициенты, Р – количество используемых для предсказания предшествующих значений сигнала, то коэффициент , где r(n Dt) - нормированная корреляционная функция y(n Dt).Значения коэффициентов a_к , обеспечивающие максимальное значение G_п , однозначно связаны с видом функции корреляции входного сигнала.

Рассчитаем сколько нужно разрядов, для того чтобы выполнить условие отношения сигнал/шум равным 35дБ. Представим квантованный сигнал в виде:

, где d (n ) – шум квантования.

В дальнейшем предполагаем, что шум квантования является стационарным белым шумом, некоррелированным с входным сигналом и имеющим равномерное распределение в интервале в этом случае дисперсия шумов квантования:

используя в виде