Процесс кодирования первичного сигнала.
8 – сегментная характеристика компрессии.
- знак, m = 7, 
= 64
| № сегмента | Этап кодирования | Код сегмента | Нижняя граница сегмента | Эталонные значения шагов квантования | ||||||
| Q2 | Q3 | Q4 | Q5 | Q6 | Q7 | |||||
  8 | 512δ | |||||||||
 7 | 256 δ | |||||||||
   6 | 128 δ | |||||||||
 5 | 64 δ | |||||||||
   4 | 32 δ | |||||||||
| 3 | 16 δ | |||||||||
  2 | 8 δ | |||||||||
| 0 δ |
Например, 
= 651 Þ = 1(знак)
1. 
651> 
(= 64) Þ 
= 1
2. 651> 
(= 256) Þ 
= 1 номер сегмента
3. 651> 
(= 512) Þ 
= 1
4. 
= - = 651-512 = 139 Квантованная разность
Сравниваем с наибольшим эталонным сигналом:
5. 139 < 256 Þ 
= 0
6. 139 > 128 Þ 
= 1, следовательно 
= 139 – 128 =11.
7. 
11 < 64 Þ 
=0
Получаем код: 1 1 1 1 0 1 0
Основной эталонный сигнал – 512. Шаг квантования внутри сегмента одинаков. Для каждого сегмента величина шума квантования своя и равна половине 
ширины интервала, на которые разбит сегмент. Для седьмого сегмента ширина шага квантования 
.
. 512+128 = 640.
Отличаются от уровня 651 по абсолютному значению на 11 единиц.
, следовательно разность не превышает половины шага квантования.
10. Выбор типа линейного кода ЦСП
Линейный цифровой сигнал (ЛЦС) формируется на основе линейного кода и должен отвечать следующим требованиям:
· энергетический спектр сигнала должен быть сосредоточен в узкой полосе частот, не содержать постоянную составляющую, высокочастотные и низкочастотные составляющие должны быть значительно ослаблены. Выполнение этих условий позволяет уменьшить межсимвольные искажения, обусловленные ограничением полосы частот линейного тракта как в области верхних частот так и области нижних частот;
· структура ЛЦС должна обеспечивать выделение тактовой частоты в каждом линейном регенераторе;
· должна быть обеспечена возможность постоянного и простого контроля коэффициента ошибок в линейном тракте;
· обеспечивать возможность использования тактовой частоты передаваемого сигнала по сравнению с исходной двоичной последовательностью;
· ЛКС должен быть достаточно простым и не приводить к размножению ошибок.
Для симметрических и коаксиальных кабелей используют след. ЛЦС:
Рис.17. Типы линейных кодов ЦСП.
 |
АБС – абсолютный биимпульсовый сигнал. “1” двоичного сигнала соответствует , «0» соответствует длительностью 2 
, т.е. передаются двухполярные посылки.
АБС имеет высокую помехозащищенность, простоту преобразования двоичного сигнала в АБС, возможность выделения тактовой частоты вне зависимости от статистических свойств (т.е. независимо от нулевых символов между ними) исходного двоичного сигнала, пороговое напряжение линейного регенератора =0. Но, частота следования импульсов АБС приводит к удвоению тактовой частоты.
Алфавитные коды типа nBkM, где n-число символов в группе линейного М-уровневого кода; В - означает, что в исходной последовательности используется двоичное основание счисления; М – кодовое основание счисления (Т- третичная; Q- четверичная).
Наиболее простым является код вида 1В1Т (n=1, k=1, М=3), т.е. один символ двоичного кода преобразуется в один символ троичного кода. Такой код называется кодом чередования полярности импульсов ЧПИ (англ. AMI ):
«1»- передается изменением полярности сигнала на каждой единице,
«0» - передается отсутствием сигнала (формируется двухполярный трехуровневый код).
В данном случае любая ошибка, появившаяся при передаче (например, + или – вместо нуля, пробел кодового импульса) вызывает нарушение закона чередования полярности и легко обнаруживается.
Достоинства:простота формирования и декодирования. Энергетический спектр не содержит постоянной составляющей. Основная энергия сигнала концентрируется в области 
(полу тактовой частоты исходной двоичной последовательности).
Избыточность- характеристика алфавит кодов:
Для нашего примера r=1-1/1*log23=0,37=37 %. Следовательно, код 1В1Т имеет высокую степень избыточности.
Недостаток:трудность выделения тактовой частоты (которая необходима для устойчивой работы регенераторов), т.к. длинные серии нулей в исходной двоичной последовательности приводят к длинной серии пробелов в ЛЦС, а это недопустимо.
От этих недостатков в некоторой степени свободны модифицированные коды ЧПИ, т.н. биполярные коды с высокой плотностью единиц порядка N –HDB-N. В кодах HDB-N, N- допустимое число следующих подряд нулей. Каждая группа из N+1 последовательных нулей заменяется группой символов той же длины вида B…V или D…V, где В- импульс, сохраняющий правило кодирования ЧПИ, а V- импульс, нарушающий это правило.
Полярность импульса В, ¯ предыдущему импульсу, а полярность V повторяет предыдущий. Когда на приеме происходит восстановление исходного сигнала, замещающая комбинация обнаруживается при анализе структуры линейного сигнала и заменятся соответствующим числом пробелов. Наибольшее распространение получил код HDB-3.
Разновидностью кодов HDB являются коды B3ZS (Bipolar with 3 Zero Substitution)- биполярный код с подстановкой альтернативных блоков “OOV” или “BOV” (аналог HDB-2). Выбор одной из указанных комбинаций (“OOV” или “BOV”) выполняется с таким расчетом, чтобы число импульсов вида В между соседними импульсами вида V было нечетным.
Код вида CMI (Coding Mark Inversion):
1 ® +1+1 или -1-1 и происходит их чередование;
0 ® +1-1
Рис.18
Существует парно-избирательный троичный код (ПИТ), в котором символы двоичной последовательности группируются попарно и преобразуются в троичный сигнал в соответствии с таблицей кодирования:
таблица 7
| Двоичный сигнал | ||||
| ПИТ- код | +10 | 0-1 | +1-1 | -1+1 |
Смена кодовых групп при замещении двоичных пар 01 и 10 исходной последовательности производится попеременно так, чтобы было обеспечено равенство числа + и – импульсов третичной последовательности.
Широкое распространение получили алфавитные коды типа nBkT, где n-символов исходной двоичной последовательности замещаются k-символами троичного кода.
|
Рис.19
Для формирования таких кодов используется несколько вариантов алфавитов, т.е. одна и та же группа двоичных символов может быть представлена различными группами 4В3Т.
Задание:Обосновать целесообразность применения в ЦСП квазитроичных кодов. Изобразить заданную двоичную последовательность символов в кодах с ЧПИ и КВП-3. Указать основной недостаток кода с ЧПИ. Рассчитать и построить временную диаграмму сигнала на выходе корректирующего усилителя регенератора (в ТРР), соответствующую заданной последовательности символов в коде КВП-3. На этой диаграмме указать пороги решения и моменты времени, в которые они выносятся. Доказать, что при отсутствии помех регенерация происходит без ошибок.
Цифровой сигнал в кабельной линии связи должен удовлетворять следующим основным требованиям:
1) энергетический спектр сигнала должен быть как можно уже, в нём должна отсутствовать постоянная составляющая и ослаблены низкочастотная и высокочастотная составляющие.
2) должна быть обеспечена высокая и почти постоянная плотность токовых импульсов.
3) должна быть обеспечена возможность контроля достоверности передачи в процессе эксплуатации без прерывания связи.
4) уменьшение при необходимости тактовой частоты передаваемого сигнала по сравнению с исходным двоичным сигналом.
Перечисленные требования могут быть удовлетворены введением кодирования с основанием больше двух. В современных ЦСП применяются линейные сигналы с символами +1,0,–1, которые называются квазитроичными. Простейшим квазитроичным кодом является код с чередованием полярности импульсов ЧПИ, в котором полярности ненулевых импульсов чередуются. Недостатком кода с ЧПИ является возможность появления длинной последовательности нулевых символов в групповом сигнале, что приводит к уменьшению содержания основной гармоники тактовой частоты и может вызвать сбой выделителя тактовой частоты.
В связи с этим в ЦСП с числом каналов более 30 применяется коды с высокой плотностью единиц КВП-n, где n – максимальная длина последовательности нулей в групповом сигнале. Для кода КВП-3 каждая последовательность из четырех нулей замещается одной из комбинаций, приведенных в таблице 8, в зависимости от числа импульсов, принятых после предыдущей замены.
таблица 8
| Полярность последнего импульса перед заменой | Вид замещающей комбинации для числа импульсов после последней замены | |
| нечетного | четного, включая ноль | |
| – | 000– | +00+ |
| + | 000+ | –00– |
Изобразим заданную последовательность в кодах с ЧПИ и КВП-3 (рис.20).
Рис.20. Временная диаграмма заданной последовательности в кодах ЧПИ и КВП-3
Рис.21. Временная диаграмма регенерации искаженного сигнала
Поскольку символы, предшествующие заданной последовательности не определены, возможны два варианта образования кода КВП-3, в зависимости от того, четное (1) или нечетное (2) количество импульсов принято после предыдущей замены.
Для построения временной диаграммы сигнала на выходе КУ, определяем значения отклика в фиксированные моменты времени. В курсовом проекте, согласно рекомендациям, используем отклик, описываемый выражением:
Его эффективная длительность (по основанию) равна 
. Значения отклика рассчитаны в таблице 9.
таблица 9
 | 0,2 | 0,4 | 0,6 | 0,8 | 1,0 | 1,2 | 1,4 | 1,6 | 1,8 | 2,0 | |
 | 0,9 | 0,65 | 0,35 | 0,12 | -0,03 | -0,01 | 0,006 | 0,007 |
По рассчитанным значениям строим временную диаграмму сигнала на выходе КУ в ТРР (рис.21). Диаграмма построена для заданной кодовой комбинации в коде КВП-3. Отклики на каждый элемент изображены пунктирной линией, сумма всех откликов изображена голубым цветом. Из временной диаграммы очевидно, что при отсутствии помех, несмотря на наличие межсимвольных искажений, в моменты тактовых импульсов с выделителя тактовой частоты мгновенные уровни сигнала отличаются от порогового уровня на величину, достаточную для принятия однозначного и правильного решения.