При ИКМ с линейной шкалой квантования сильные сигналы, обладающие хорошим маскирующим эффектом, защищены от шумов квантования хорошо, а слабые, практически не маскирующие искажения, плохо. Для компенсации этого недостатка на первом этапе использовались аналоговые компандерные системы со всеми свойственными им недостатками, и прежде всего - неидентичностью амплитудных и временных характеристик. В дальнейшем были разработаны системы цифрового компандирования, которым присущи свои недостатки, например, модуляция ВЧ составляющих и шумов мощными НЧ составляющими, определяющими выбор шага квантования.
Для уменьшения цифровой скорости сигнала ЗВ, передаваемого в линию связи, до разработки и внедрения высокоэффективных методов компактного представления ЗВС использовали компандирова-ние. Согласно этой технологии, на передающей стороне сигнал подвергают компрессии, а на приемной осуществляют обратную операцию - экспандирование. В большинстве случаев компрессирование осуществляют в цифровой форме после равномерного квантования и линейного кодирования отсчетов или совмещают с квантованием. При цифровой передаче сигналов ЗВ используют мгновенное и почти мгновенное компандирование. При мгновенном компандиро-вании (МК) каждое кодовое слово преобразуется отдельно.
При передаче телефонных сигналов для обеспечения всем абонентам одинакового качества стремятся сделать постоянной относительную ошибку квантования. Это приводит к логарифмическому распределению порогов квантования - логарифмической характеристике компрессии. При высококачественной передаче ЗВС требуется, чтобы искажения были достаточно малы для любого возможного фрагмента программы. При этом отношение сигнал/искажение квантования для разных фрагментов может быть различным. Поэтому характеристики компрессии, применяемые при передаче ЗВС, как правило, отличаются от применяемых в телефонии. Исключением были лишь первые цифровые системы передачи ЗВС.
Широкое распространение получили квазилогарифмйческие характеристики компрессии типа А (в звуковом вещании) и типа µ (в телефонии). Применяют, как правило, кусочно-линейную аппроксимацию характеристик. При этом диапазон мгновенных значений сигнала разбивают на несколько сегментов, в каждом из которых характеристика аппроксимируется отрезком прямой линии.
На рис. 3.4 приведена кусочно-линейная аппроксимация характеристики А87,6 /13. Показана только положительная ветвь симметричной характеристики компрессии. Полная характеристика называется 13-сегментной логарифмической характеристикой типа А-87,6. Интервалы квантования внутри каждого сегмента равны между собой и удваиваются при переходе от сегмента к сегменту.
Таким образом, при максимальной разрешающей способности квантователя для слабых сигналов, соответствующей 14-разрядному равномерному квантованию, большие отсчеты квантуются с разрешающей способностью, отвечающей 8-разрядному квантованию. При этом общее число уровней квантования равно 1024, т.е. для передачи сигнала достаточно иметь 10разрядный двоичный код.
Рис. 3.4. Кусочно-линейная аппроксимация характеристики компрессии А-87,6/13
На рис. 3.5 (кривая 1) приведена зависимость отношения сигнал/искажение квантования R от уровня входного сигнала для 10-разрядного кодирования с характеристикой типа А-87,6/13.
На этом же рисунке дано отношение сигнал/искажение (кривая 2) для гармонического входного сигнала. При больших уровнях сигнала отношение сигнал/искажение составляет около 50 дБ. Такое отношение в некоторых случаях недостаточно для высококачественной передачи ЗВС.
При рассмотрении квантования сигналов малого уровня отмечалась особая заметность возникающих при этом искажений.
Рис. 3.5. Зависимость отношения сигнал/искажение квантования от уровня входного сигнала
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.