Повышение эффективности канальных кодеков ЦСП. Классификация методов канального цифрового преобразования, страница 17

В кодеках ППКсигналы из каждой подполосы с граничными частотами Fн.– Fв.j, [1, k] (число полос k лежит в пределах 4 ÷ 8) переносятся на нулевую частоту (в область 0 ÷ Fnp.j; Fnp.= Fв.– Fн.j) с помощью метода, аналогичного методу однополосной модуляции (см. параграф 4.5). Для каждой из подполос берут отсчеты с соответствующей частотой дискретизации Fд.≈ 2Fпp.j и производят их адаптивное квантование и кодирование (например, с помощью АДИКМ). Кодирование в каждой подполосе осуществляется с разной точностью с учетом свойств получателя (человеческого уха), при этом учитывается то положительное свойство, что сигнал в пределах каждой подполосы более однороден по своим статистическим свойствам, чем исходный PC. Это позволяет существенно уменьшить число разрядов bj в каждой кодовой комбинации, передаваемой в этой подполосе. Затем производится временное объединение цифровых сигналов с выходов подполосных кодеров и формирование группового сигнала, передаваемого по цифровой линии связи. Коэффициент сжатия цифрового сообщения при таком кодировании определяется из выражения

,                                (14.37)

где Nc.c— число служебных символов, например синхронизации, за 1 с; Fд.0и m0частота дискретизации и число разрядов кодовой комбинации при типовом способе цифровой передачи (Fд.0= 8 кГц; m0 = 8).

На приемной стороне преобразования производят в обратном порядке. После разделения цифрового сигнала восстанавливают аналоговый сигнал в каждой j-й подполосе в диапазоне 0 ÷ Fпp.j. Затем его переносят методом однополосной модуляции в область Fн.j ÷ Fв.jи объединяют с аналоговыми сигналами других подполос. В результате получаем речевой сигнал примерно такой же формы, что и исходный.

Как показали экспериментальные исследования, метод ППК обеспечивает хорошее качество передачи речи при скорости 16—24 кбит/с (при коэффициенте сжатия соответственно Кс.ж ≈ 1:4 ÷ 1:3), при этом по реализации он существенно проще метода АТК и незначительно уступает АДИКМ с адаптивным предсказанием непосредственно PC. Отметим, что в современных кодеках ППК (а тем более АТК) все основные операции — полосовой фильтрации, преобразования частоты и т.п. — проводят только с цифровыми эквивалентами. Поэтому на входе кодера включают многоразрядный линейный АЦП, а на выходе декодера — соответствующий ЦАП. Все остальные операции в кодеке выполняются на основе интегральных микропроцессоров. Метод ППК рекомендуется, в частности, для передачи речевых сообщений с полосой до 7 кГц на скорости 64 кбит/с (рекомендации МККТТ G.722, G.725). Здесь полоса частот PC делится на две подполосы. Первая — от 0,1 до 4 кГц — передается с помощью АДИКМ со скоростью 48 кбит/с, вторая — от 4 до 7 кГц — после преобразования в область нулевых частот передается также путем АДИКМ, но со скоростью 16 кбит/с. Такой метод рекомендуется для видеоконференц-связи.

Рассмотренные выше методы кодирования речевых сигналов в той или иной степени обеспечивали «прозрачность» построенных на их основе цифровых каналов. Здесь прозрачность понимается в том смысле, что если цифровой канал является частью смешанного (аналого-цифрового) соединения различных систем передачи, то он должен быть универсальным, т.е. передавать все виды сообщений, которые передаются в аналоговом канале ТЧ (см. параграф 1.4). Среди них наиболее «чувствительным» к способам кодирования и сокращению избыточности «в цифровом канале ТЧ» является сигнал передачи данных и факсимильный сигнал, передаваемые с исходной скоростью Сф, кбит/с. Такие сигналы, преобразуемые с помощью модемов в полосу частот аналогового канала ТЧ, не обладают теми статистическими, спектральными и временными особенностями, которые характерны для PC и на которые ориентированы канальные кодеки, поскольку PC наиболее часто передается по каналам ТЧ. В связи с этим сформулированы международные требования к максимально допустимой скорости факсимильного сигнала Сф, передаваемого в аналоговом канате ТЧ, если в основном цифровом канале осуществляется передача речевого сигнала со скоростью Ск. Они определяются формулой Сф ≤ 9,6Ск/64, где размерность Сф и Ск — кбит/с. Видно, что чем большие успехи достигаются в эффективном кодировании речевого сигнала (уменьшении Ск), тем хуже «прозрачность» аналого-цифрового абонентского соединения (меньше допустимая скорость Сф).