Повышение эффективности канальных кодеков ЦСП. Классификация методов канального цифрового преобразования, страница 2

Затем цифровой сигнал проходит по цифровому тракту и попадает в приемную часть, где декодируется в декодере 4 по линейному или нелинейному закону цифро-аналогового преобразования. Разностный сигнал ∆U'j}, который отличается от сигнала ∆Uj на величину ошибки квантования, поступает в сумматор 5. На второй вход его поступает сигнал предсказания U'пр.j, который формируется в предсказателе 6 по такому же алгоритму, как и в предсказателе I, т.е. по совокупности предыдущих значений выходного сигнала U'. При этом

U'j = U'пр.j + U'j.                                              (14.2)

Равенство (14.2) с точностью до ошибки квантования совпадает с (14.1). Это позволяет формировать сигнал предсказания в передающей части по такому же алгоритму, как и в приемной. Тогда приходим к схеме рис. 14.2, которая характеризует кодер ДИКМ с декодером в цепи обратной связи (обозначения блоков здесь такие же, как на рис. 14.1). Такая схема имеет следующие преимущества:

1)  идентичность предсказаний повышает качество восстанавливаемого сигнала;

2)  случайные сбои в работе кодера 3 исправляются («отслеживаются») на последующих шагах;

3)  упрощаются требования к точности получения взаимосвязанных характеристик нелинейных кодеров и декодеров;

4)  не происходит накопления ошибки квантования.

Если кодер 3 на рис. 14.2 строить по схеме, например, взвешивающего нелинейного кодера с декодером  в цепи обратной связи (см. рис.  13.54), то схема кодера ДИКМ приведется к более простому виду (рис. 14.3). Здесь блоки 1, 2 и 5 выполняют те же функции, что и одноименные блоки на рис. 14.2. При этом нелинейный декодер содержит известные блоки нелинейного цифрового преобразователя (НЦП) 6 и линейного цифро-аналогового преобразователя (ЦАП) 4. На выходе ЦАП в процессе взвешивания, осуществляемого с помощью известных блока управления (БУ) 7 и генераторного оборудования (ГО) 8 (см. подпараграф 13.3.5), формируется напряжение ∆Uj такой величины и знака, чтобы с точностью до ошибки квантования выполнялось условие: U Unp.+ ∆U≈ 0. Процесс взвешивания контролируется схемой сравнения (Сх.сравн.) 3, второй вход которой имеет нулевой потенциал. Формирователь кода (ФК) 9 известным образом формирует кодовую комбинацию, соответствующую величине ∆Uj.  При отсутствии НЦП 6 квантование ∆Ujпроизводится, очевидно, с постоянным шагом квантования и соответственно линейным кодированием. На приемной стороне преобразования производятся в обратном порядке, только предварительно преобразователь кода 10 формирует цифровую комбинацию, соответствующую ∆Uj, в параллельном коде. Возможны различные варианты построения предсказателя, которые отличаются видом функциональной связи напряжения сигнала в момент t= t0 + ∆tс параметрами сигнала в момент t0.

1.  Предсказание первого порядка:

Uпр(t) = Uпр(t0 + ∆t) или Unp.j = Uj1.                              (14.3)

Предсказатель по алгоритму (14.3) содержит линию задержки (ЛЗ) на время Тд (рис. 14.4, а).

2.  Предсказание второго порядка:

.

Поскольку это предсказание справедливо и для предыдущей точки, т.е. для ∆t = –Тд, значение в которой известно и равно Uj2, получим UjUj–1 – Sj1Tд,откуда Sj(Uj1 – Uj2)/Tд. Тогда

.                             (14.4)

Предсказатель, реализующий (14.4), содержит две ЛЗ, усилитель с коэффициентом усиления 2 и схему вычитания (рис. 14.4, б).

3.  Предсказание третьего порядка:

,

Uпр.j = Uj–1 + Sj–1Tд + 0,5S'j-1Tд2.

Используем это уравнение для моментов ∆t = –Tд и ∆t = –2Tд, когда предсказанные значения точно известны и равны Uj–2 и Uj–3. Тогда

Решаем эти уравнения относительно неизвестных Sj–1, S'j–1и получаем

                 (14.5)

Предсказатель, построенный по (14.5), показан на рис. 14.4, в. Используя (14.3) —(14.5), предсказанное значение Unp.jможно записать в виде