Студопедия

КАТЕГОРИИ:


Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748)

И их основные параметры




ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ. КЛАССИФИКАЦИЯ КОДОВ

НЕЛИНЕЙНОЕ КОДИРОВАНИЕ

И ИХ ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ. КЛАССИФИКАЦИЯ КОДОВ

Тема: КОДИРОВАНИЕ КВАНТОВАННЫХ СИГНАЛОВ

Учебные вопросы:

Квантованный АИМ-2 сигнал, в принципе можно считать кодовым с основанием кода равным числу М разрешенных уровней (уровней квантования) и с числом символов в кодовой группе, равным единице. Таким образом, квантованный сигнал является многоуровневым.

Многоуровневые сигналы весьма неудобны для передачи, так как приемник должен различать все разрешенные уровни. Кроме того, такие сигналы трудно восстановит (регенерировать), если они подверглись воздействию помех. Иными словами, многоуровневым сигналам в большой степени свойственны недостатки аналоговых сигналов. Поэтому в ЦСП обычно используются коды со сравнительно малым основанием, чаще всего двоичные. Процесс преобразования многоуровневого сигнала в код с низким основанием называется кодированием. Результатом кодирования является комбинация символов (посылок, цифр), представляющая в соответствующей системе счисления номер разрешенного уровня квантованного сигнала. В ЦСП с ИКМ-ВРК широкое применение нашла двоичная система счисления. Запись любого квантованного уровня с М разрешенными уровнями в двоичной системе счисления может быть представлена в виде

(1.63) где т – число разрядов кода; аi – разрядная цифра, принимающая значение 0 или 1. С помощью т -разрядного двоичного кода можно закодировать число уровней квантования равное М = 2 т.

Поскольку выбор числа уровней квантования определяется допустимой величиной шага квантования, обычно приходится решать обратную задачу: определение минимально необходимого числа разрядов кода, который может быть использован для кодирования при заданном М. Очевидно, что для двоичного кода имеем

, (1.64)

здесь ent – означает большее целое число от выражения в круглых скобках.

Общее число кодовых групп или кодовых комбинаций равно.

П р и м е р. Требуется определить необходимое число разрядов двоичного кода для кодирования числа 111 и записать его двоичным кодом.

Р е ш е н и е. Необходимое число разрядов согласно (1.64) будет равно: т = ent (log2 M) = ent (log2 111) = ent (6,79) = 7. Запись числа 111 согласно (1.63) будет иметь вид

111=,

т.е. ему соответствует кодовая комбинация 1101111 следующими со значениями разрядных цифр: а 6 = 1, а 5 = 1, а 4 = 0, а 3 = 1, а 2 = 1, а 1 = 1, а 0 = 1. Набор величин Qт-i = 2 т-i можно рассматривать как ряд эталонных сигналов с определенным номером разряда. Для нашего примера Q 6= 64, Q 5=32, Q 4=16, Q 3=8, Q 2=4, Q 1=2 и Q 0=1.

Однозначная связь величины эталонного сигнала с номером разряда двоичного эквивалента разрешенного квантованного уровня позволяет ограничиться передачей только ряда величин аi, составляющих кодовую комбинацию (или кодовую группу).

Множество используемых кодовых комбинаций, связанных единым законом построения называется кодом. Простейшим кодом является код, в основе построения которого лежит отношение (1.63) и называется натуральным двоичным кодом. Графически коды удобно изображать кодовыми таблицами или кодовыми растрами, характеризующих связь уровней квантования и соответствующих им кодовых комбинаций, представляя их по порядку уровней. Кодовые таблицы наиболее широко применяемых в ЦСП кодов приведены на рис. 1.23. На рис. 1.23, а показана кодовая таблица 4-разрядного натурального двоичного кода, при помощи которого можно осуществить передачу 16 уровней. Здесь затемненные участки кодовой таблицы представляют 1 (“единицы” или “импульсы”), а незатемненные – 0 (“нули” или “пробелы”). Нумерация уровней дана сверху вниз, вверху указан вес разрядов кода.

Перестановка порядка следования кодовых комбинаций на обратный дает простой обратный код, веса разрядов которого показаны внизу. Например, уровень М = 11 в натуральном коде представляется кодовой комбинацией вида 1011 (см. рис. 1.23, а), обратный код будет иметь вид 1101. Замена всех импульсов в кодовой комбинации на пробелы (или “единицы” на “нули”) приводит к инверсному коду. Так, например, для М =11 кодовая комбинация в инверсном коде имеет вид 0100.

 

  20 21 22 23
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
  23 22 21 20
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
  -/+ 22 21 20
-7
-6
-5
-4
 
-2
-1
 
 
+1
+2
+3
+4
+5
+6
+7
 
 
 
 
а)
б)
с)
Рис. 1.23. Таблицы двоичных кодов: а – натурального; б – кода Грея; в – симметричного
  23 22 21 20

 

 

Другой тип кода, применяемого в ЦСП, является код Грея (он же рефлексный или зеркальный). Его отличительной особенностью является то, что любые две соседние кодовые комбинации отличаются друг от друга лишь в одном разряде (рис. 1.23, б). Код Грея находит применение при кодировании групповых телефонных и широкополосных телевизионных сигналов, для которых различие символов в большом числе разрядов кодовых групп соседних уровней квантования нежелательно, так как в этих случаях ошибки кодирования и декодирования особенно опасны. Но код Грея не так легко декодировать. Поэтому его обычно преобразуют в натуральный двоичный код, декодирование которого особых трудностей не представляет.

Правило формирования кода Грея следующее: первые разряды определяют точно 2 i блоков смежных уровней, разделенных посредством (2 i – 1) порогов, а i -й разряд обозначает переход от “единицы” к “нулю” или, наоборот, на всех порогах, которые еще не определены переходами предыдущих разрядов.

Преобразование кода Грея в натуральный двоичный код осуществляется следующим образом.

Если обозначить разряды двоичного натурального кода через а 1аn, а разряды кода Грея через b 1bn, то

а 1 = b 1; а 2 = а 1.

Символ Å в правой части последнего выражения означает сложение по модулю 2, а эта операция тождественна логической функции Ûисключительное ИЛИÜ, представленной в средней части последнего выражения. Аналогичное правило распространяется на все последующие разряды, а именно,

аi = ai -1 Å bi, 2 £ i £ n.

Возможно и по-иному. Сравнение таблиц натурального двоичного кода и кода Грея подсказывает довольно простое правило преобразования кода Грея в натуральный: в i -м разряде натурального кода формируется импульс или пробел в зависимости от того, нечетным или четным было число импульсов в предыдущих импульсных позициях комбинации кода Грея (включая i -ю позицию). Например, комбинации 1011001 кода Грея соответствует согласно этому правилу комбинация 1101110 натурального кода. Операция определения четности или нечетности числа импульсов может быть выполнена при помощи триггера.

Широкое применение при кодировании отсчетов нашли симметричные коды (рис. 1.23, в). При кодировании двухполярных квантованных отсчетов оказывается использовать высший разряд натурального двоичного кода для обозначения полярности отсчета, например, использовать 1 для кодирования положительного отсчета и 0 – для отрицательного отсчета, а остальные разряды для кодирования абсолютной величины. Кодовая таблица симметричного кода оказывается симметричной относительно своей середины. Из рис. 1.21, б ясно, что код Грея обладает свойством симметрии.

На рис. 1.24 приведены временные диаграммы, поясняющие процесс кодирования квантованного группового АИМ сигнала при использовании четырехразрядного натурального двоичного кода.

  U АИМ     U ИКМ 1 0 1 0 1 1 0 0 1 1 1 1 0 0 1 0   23 22 21 20 23 22 21 20 23 22 21 20 23 22 21 20 т = 4 Рис. 1.24. Процесс кодирования отсчетов U АИМ в кодовые комбинации U ИКМ    
 
 
 
 
 

 


Амплитуды отсчетов, поступающие на вход кодирующего устройства (кодера), принимают значения в диапазоне U АИМ = 0…15 условных шагов квантования, а на выходе кодера формируется цифровой сигнал U ИКМ, представляющий последовательность четырехразрядных кодовых комбинаций. Последовательность т -разрядных кодовых комбинаций на выходе кодера представляет собой групповой сигнал с импульсно-кодовой модуляцией, называемый цифровым.

Основными характеристиками кодов являются:

- кодовое расстояние, под которым понимается число разрядов, в которых различаются кодовые комбинации между собой; например, расстояния между следующими друг за другом уровнями натурального двоичного кода (рис. 1.23, а) равны 1, 2, 1, 3, 1, 2, 1, 4 … и так далее. Наибольшее расстояние между соседними уровнями в т -разрядном натуральном коде равно т и имеет место в середине кодовой таблицы. В коде с единичным расстянием различие между двумя соседними кодовыми комбинациями равно единице и имеет место только в одном разряде. Таким является код Грея;

- избыточность кода, под которой понимается отношение максимально возможного числа кодовых комбинаций при данной разрядности кода к числу фактически используемых комбинаций. Код, в котором используются весь ансамбль комбинаций, рис.9.21, являются неизбыточными;

- диспаритетность кодовой комбинации, т.е. превышение числа единиц над числом нулей; так, комбинации 000110 и 100111 имеют диспаритерность – 2 и + 2, соответственно. Чем ниже диспаритетность, т.е. когда число единиц и нулей приблизительно равно, то легче решить проблемы синхронизации по самим информационным сигналам;

возможность обнаружения ошибок, т.е. по изменению структуры кодовой комбинации можно судить о наличии ошибок. Для кода с постоянной диспаритетностью при искажении одного из разрядов кодовой комбинации происходит изменение диспаритетности, что приводит к появлению на приеме кодовой комбинации, на входящей в ансамбль используемых кодовых комбинаций, что говорит о наличии ошибки. Если в 7-разрядной кодовой комбинации имеется 4 единицы и 3 нуля, то любая одиночная ошибка приводит к нечетному числу единиц. Поэтому, чтобы убедиться, произошла или нет подобная ошибка, необходимо определить нечетное или четное число принятых единиц. Этот метод носит название проверки на четность:

возможность исправления ошибок, т.е. по изменению структуры кодовой комбинации и кодового расстояния между соответствующими кодовыми комбинациями не только обнаруживается ошибка, но и устраняется.

Кодирование может быть линейным и нелинейным. Линейным кодированием называется кодирование равномерно квантованного сигнала, а нелинейным – неравномерно квантованного сигнала.

Кодирование может осуществляться как на уровне индивидуального квантованного АИМ сигнала, так и на уровне группового квантованного АИМ сигнала. В первом случае кодек является индивидуальным, а во втором – групповым. Но и в том и другом способах кодирования обязательно формируется групповой ИКМ сигнал, определенный на периоде дискретизации Т д, называемого циклом.




Поделиться с друзьями:


Дата добавления: 2014-01-15; Просмотров: 1116; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы!


Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет



studopedia.su - Студопедия (2013 - 2024) год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! Последнее добавление




Генерация страницы за: 0.021 сек.