Проектирование цифровых систем передачи
Курсовой проект - Компьютеры, программирование
Другие курсовые по предмету Компьютеры, программирование
разрядов m при использовании равномерного квантования.
Найдем минимальную защищенность от шумов квантования:
(5.8)
Где Kпсоф - псофометрический коэффициент, равный для канала ТЧ - 0.75
Максимальная защищенность от шумов квантования:
(5.9)
Выразим из Акв min mр - число разрядов двоичного кода:
(5.10)
Найдем число шагов квантования:
(5.11)
Большое число разрядов в коде (m=9) при равномерном квантовании приводит к усложнению аппаратуры и неоправданному увеличению тактовой частоты.
Рис. 5.1 Характеристика защищенности от шумов квантования
Анализ характеристики защищенности от шумов квантования показывает, что при заданной помехозащищенности число разрядов можно было бы уменьшить наклон характеристики Aз.кв.. Это достигается применением неравномерного квантования, т.е. уменьшение величины шагов квантования для малых мгновенных значений сигнала за счет увеличения шагов для больших значений.
Вывод: Использование равномерного квантования не является оптимальным.
5.2.2 Шумы при неравномерном квантовании
В реальных системах ИКМ с временным разделением каналов используется неравномерное квантование, которое может быть осуществлено различными способами:
- сжатием динамического диапазона сигнала перед равномерным квантованием и последующим компенсирующим расширением его после линейного декодирования;
- непосредственно в кодирующем устройстве, т.е. путем применения нелинейного кодирующего устройства;
- с помощью соответствующего цифрового преобразования сигнала, формируемого на выходе линейного кодера, т.е. кодера с равномерной характеристикой (цифровое компандирование).
При неравномерном кодировании используются 8-ми разрядные коды, т.е. число уровней квантования равно 256.
При реализации первого способа используется характеристика компрессирования типа А. Характеристика компрессирования - зависимость y от х, где y = Uвых/Uогр , x = Uвх/Uогр; Uогр определяется по формуле:
(5.12)
Где: A = 87,6 - вид компрессии
Рис.5.2.Характеристика компрессирования типа А.
Отношение сигнал/шум для А-характеристики определяется по следующим уравнениям:
Где: Nкв = 28 = 256 - число уровней квантования
Рис.5.3. Зависимость Rкв от х при равномерном и неравномерном квантовании.
Для сигнала, относительная величина которого не превышает 1/A квантование носит равномерный характер. Поэтому уровень шума есть постоянная величина. Если все уровни сигнала лежат выше 1/А, то квантование является логарифмическим и мощность шумов пропорциональна мощности сигнала. Реальные сигналы имеют широкий диапазон и обычно подвергаются равномерному и логарифмическому квантованию. Мощность шума в этом случае не может быть меньше, чем мощность шума обусловленная каким-либо одним видом квантования; но она не может и превышать сумму двух указанных компонентов шума, которая точно равна верхней границе (двойное неравенство). Из зависимости видно, что верхняя и нижняя границы асимптотически сближаются как при больших, так и при малых уровнях сигналов.
5.3 Расчет защищенности от шумов незанятого канала
При отсутствии входного сигнала на входе кодера действуют слабые помехи, к которым относятся, например, собственные шумы и переходные помехи, несбалансированные остатки импульсов и т.д. Если характеристика кодера по некоторым причинам оказывается смещенной таким образом, что уровень нулевого входного сигнала совпадает с уровнем решения кодера, то помеха с любой сколь угодно малой амплитудой приводит к изменению кодовой комбинации. В этом случае выходной сигнал декодера представляет собой импульсы прямоугольной формы с размахом ?0 и со случайными моментами перехода через ноль.
Защищенность от шумов незанятого канала должна быть не менее:
где Uогр - напряжение ограничения, В
?0 - величина минимального шага квантования
(5.16)
где Н - пик-фактор, дБ
?y - среднеквадратическое отклонение волюма сигнала, дБ
?0=2-11*Uогр (5.17)
Формула (5.13) для равномерного квантования примет вид:
Для равномерного квантования защищенность от шумов незанятого канала:
Для расчета шумов незанятого канала при неравномерном квантовании применяется формула:
(5.18)
Где: Nкв.- число уровней квантования
Формула (5.13) для неравномерного квантования примет вид:
Для неравномерного квантования защищенность от шумов незанятого канала:
5.4 Расчет соотношения между шумами квантования и инструментальными шумами
В процессе преобразования аналогового сигнала в цифровой в оконечном оборудовании имеют место шумы, определяемые отклонением характеристик преобразователя от идеальных. Указанные отклонения вызываются ограниченным быстродействием и конечной точностью работы отдельных узлов, изменением параметров преобразователей при колебаниях температуры, старении и т.п. Уровень инструментальных шумов возрастает при увеличении скорости передачи и разрядности кода.
Соотношение между шумами квантования и инструментальными шумами:
(5.19)
где Ри.ш. - величина инструментальных шумов, В
Рш.кв. - величина шумов квантования, В
?=2*10-4 - среднеквадр?/p>