Линейное кодирование в ЦСП

Цифровые сигналы передаются по разным линиям связи - кабельным (электрическим и волоконно-оптическим), радиорелейным и спутниковым. В зависимости от используемой среды распространения сигналам в линии придают различный вид, при котором параметры сигнала в наибольшей степени согласованы с параметрами линии связи. Эта операция называется линейным кодированием, при котором символы “1” и “0” информационного сигнала заменяются цифровым сигналом, характеристики которого в большей степени соответствуют параметрам линии. Полученный в результате линейного кодирования цифровой сигнал называется линейным кодом.

К линейным кодам предъявляются следующие требования:

- однозначность декодирования, т.е. из линейного цифрового сигнала должна однозначно формироваться исходная последовательность двоичных символов;

- в энергетическом спектре линейного цифрового сигнала должны быть ослаблены низкочастотные и высокочастотные составляющие;

- в линейном цифровом сигнале должна быть обеспечена высокая плотность импульсов, т.е. число импульсов, определяющих тактовые интервалы, должно быть существенно больше числа пробелов (“ нулей ” ).

В зависимости от используемой среды распространения применяют различные линейные коды. В радиорелейных и спутниковых линиях, например, используют различные виды фазовой или частотной манипуляции. В линиях связи электрических кабелей распространена

передача цифровых сигналов импульсами постоянного тока. При этом сигналы в линии могут быть двухуровневыми и многоуровневыми, из последних чаще всего применяются трехуровневые сигналы.. Двухуровневые сигналы могут принимать в процессе кодирования значения напряжения “+” или “-”, трехуровневые сигналы принимают значения “+”, “-” и “0” (пробел). Линейные коды цифровых волоконно-оптических систем передачи представляют двухуровневые сигналы, принимающие в процессе кодирования значения “+” или “0” (пробел).

В ряде случаев для исключения из цифрового сигнала длинных последовательностей одинаковых символов, а также периодически повторяющихся пачек символов исходный двоичный сигнал перед линейным кодированием подвергается дополнительному перекодированию, при котором ему придаются свойства случайного потока. Операция совершаемая при этом, называется скремблированием сигнала и состоит в суммировании по “модулю 2” с исходным сигналом псевдослучайных последовательностей (ПСП), содержащих определенное (равное 2^n-1 , где n - целое) число символов. Эти последовательности, будучи в действительности детерминированными, удовлетворяют трем критериям случайности:

1) в каждом периоде последовательности число символов “1” отличается от числа символов “0” не более, чем на единицу;

2) в течение периода последовательности половина серий единиц и нулей имеет длину 1, одна четверть -2, одна восьмая -3 и т.д. до тех пор, пока это продолжение имеет смысл. Серией называется последовательность одинаковых цифр:

3) если последовательность посимвольно сравнить с любым ее циклическим сдвигом в течение периода последовательности, то можно отметить, что число совпадений отличается от числа несовпадений не более, чем на единицу, а при сложении “по модулю 2” этой последовательности с ее циклическим сдвигом образуется новая циклическая перестановка исходной последовательности.

Например, при n = 4 псевдослучайная последовательность, удовлетворяющая указанным требованиям имеет вид 000100110101111. Число символов в этой последовательности равно 15. Число единиц в ней равно 8, число нулей - 7, что удовлетворяет первому критерию. Второй критерий также удовлетворяется, так как в этой последовательности имеется восемь различных серий, в том числе четыре серии единиц и четыре серии нулей. Из них две серии единиц и две серии нулей (4 из 8) имеют длину 1, по одной серии единиц и нуле имеют длину 2 (2 из 8) и одна серия из восьми содержит три нуля. Сдвинув последовательность на любое число символов и сравнив ее с исходной, можно убедиться в справедливости критерия 3. Так при сдвиге на три элемента

видим, что в этих строках символы совпадают 7 раз и не совпадают 8 раз. Сложение “по модулю 2” , приводит к образованию последовательности 111100010011010, которая является циклической перестановкой исходной последовательности. Псевдослучайные последовательности, удовлетворяющие указанным трем критериям, называются последовательностями максимальной длины и формируются с помощью регистров сдвига с обратными связями. Отметим, что обычно выбирают n> 10, что соответствует длине ПСП более 1023 символов.

Сигнал, образованный суммированием входного двоичного потока и периодически повторяемых последовательностей максимальной длины, сохраняет свойства псевдослучайного сигнала и называется скремблированием. Вероятности появления символов “0” и “1” в нем одинаковы, поэтому вероятность образования серии из k нулей подряд рана р= 0,5^k. При k=20 p₂₀ » 10^-6. Такой сигнал обладает достаточно хорошими свойствами для выделения из него сигналов синхронизации.

При декодировании линейного скремблированного сигнала происходит вычитание ПСП-составляющей из суммарного цифрового сигнала и восстановление за счет исходного цифрового потока.

В системах передачи на основе классической ИКМ с ВРК каждый отсчет (дискрет) входного квантованного сигнала кодируется независимо от всех остальных, т.е. кодируются произвольные случайные сигналы. Анализ речевых сигналов показывает, однако, что при переходе от одного дискрета к другому проявляется значительная избыточность. Степень корреляции между соседними дискретами довольно значительная (коэффициент корреляции не менее 0,85). Следовательно, избыточность при классической ИКМ указывает на возможность значительной экономии полосы передаваемых частот за счет более эффективных методов кодирования.

Кроме корреляции между соседними дискретами речевого сигнала, для уменьшения скорости передачи кодированного сигнала можно использовать и другие виды избыточности: неравномерное распределение амплитуд, корреляция , связанная с периодичностью в сигнале, корреляция между периодами основного тона; избыточность, связанная с неактивностью речи, неравномерностью усредненного спектра речи и кратковременностью спектра речи.

Дата добавления: 2014-08-04; просмотров: 1296; Нарушение авторских прав

Мы поможем в написании ваших работ!