Математическая постановка задачи оптимального проектирования цифровых фильтров. Основные типы фильтров частотной селекции и их применение, страница 16

Предполагается что полезный сигнал S(n) принимаемый с некоторого датчика поражен адитивной помехой р(n) , задача заключается в очистке сигнала от помехи. Далее предполагается что есть еще один датчик содержащий только помеху p*(n)  причем помеха p*(n) некорелирована с полезным сигналом S(n), но корелирован с помехой p(n).

При этом корреляционная зависимость между p(n) и p*(n) неизвестна.

В рамках схемы адаптивного компенсатора адаптивный фильтр фактически устанавливает эту зависимость. Поскольку с позиции минимизации ошибки обучения стремится к тому, чтобы y(n) стремился к p(n), а следовательно E(n) cтремился к S(n)


3.УСТРОЙСТВА ПРЕОБРАЗОВАНИЯ И ОБРАБОТКИ СИГНАЛОВ

3.1. Общая структура абонентской аппаратуры.

  Кодек выполняет АЦП/ЦАП, кодирование/декодирование информации, а так же дополнительные функции, связанные с повышением достоверности принимаемой информации: эхо – компенсации, выравнивание каналов и т. п.

  Модем реализует функции формирования структуры передаваемого сигнала на промежуточной частоте, модуляцию передаваемого и демодуляцию принимаемого сигнала, повышение и понижение fд.

3.2. Кодеры формы речевого сигнала.

К числу основных методов кодирования формы аналоговых сигналов относят: ИКМ, ДИКМ, дельта – модуляция.

ИКМ – первый мировой стандарт кодирования формы речевого сигнала со скоростью 64 кбит/c и с логарифмическим сжатием. Используется в основном как предварительное звено низкоскоростных кодеров речи. Для систем телефонии установлено, что минимальная частота спектра передаваемого сигнала fmax = 3400 Гц, согласно теореме Котельникова: для достоверной передачи такого сигнала в цифровой форме вполне будет достаточно дискретизировать с частотой fквант. = 8 кГц, что и было закреплено в рекомендации G.711, G.721. При использовании ИКМ дискретизированный сигнал подвергается квантованию по уровню. Установлено, что для достижения приемлемого качества восприятия восстановленной речи требуется 12 разрядов двоичного представления. Число уровней  при этом требуемая скорость передачи достигает 96 кбит/с. При восприятии речи в области участков больших мгновенных значений требуемое число уровней квантования может быть существенно уменьшено путем неравномерного квантования. Последнее достигается компандированием по логарифмическому закону (А и М - закону). Сжатие количества бит на отсчёт до 8 позволяет достичь заданную скорость 64 кбит/с.

3.3. Дифференциальная ИКМ.

ДИКМ – дифференциальная ИКМ – это схема кодирования с предсказанием, в которой для понижения скорости передачи используется корреляция между соседними отсчетами входного сигнала.

В ДИКМ схеме производится оценка X(nT) значения следующего отсчета, основанные на предыдущих квантованных значениях отсчетов входного сигнала        x[(n-k)T], k = 1,2,…

X(nT) = a1x((n-1)T) + a2x((n-2)T) + …

Оценки Х(nT) вычитаются из действительного отсчета: E(nT) = x(nT) – X(nT) – ошибка предсказания, которая квантуется и передается в канал. Квантованный сигнал на входе предсказателя x(nT) определяется как x(nT) + E(nT) = x(nT). Декодер на приемной стороне выполняет обратное преобразование – восстановление первоначального сигнала из квантованных ошибок предсказания. Если предсказатель адаптируется к структуре сигнала, то кодер АДИКМ, то эффективность данного кодера увеличивается.

3.4. Вокодеры.

Вокодеры представляют собой устройства, осуществляющие параметрическое сжатие речевых сигналов. Компрессия речевых сигналов на передающей стороне производится в анализаторе, выделяющем из речевого сигнала медленно меняющиеся составляющие, которые передаются по каналу связи в виде кодовых посылок. На приемной стороне с помощью местных источников сигнала, управляемых принятыми параметрами синтезируется речевой сигнал. Работа вокодера основана на моделировании человеческой речи с учетом ее характерных особенностей. При вычислении непосредственного изменения амплитуды сигнала вокодера получают параметры модели речеобразования для получения другого сигнала, максимально схожего с исходным. Таким образом осуществляется анализ для последующего синтеза речи. Подсчитанные параметры передаются по каналу связи.