Неравномерное квантование позволяет получить постоянное отношение сигнал/шум в достаточно широком диапазоне входного сигнала по сравнению с равномерным квантованием (рис.2).

По техническому заданию в данной курсовой работе задан квантователь АИКМ. Возможны следующие реализации:

1. С адаптацией по входу:

а) С переменным шагом квантования

б) С переменным коэффициентом усиления

2. С адаптацией по выходу:

а) С переменным шагом квантования

б) С переменным коэффициентом усиления

Главным недостатком систем с адаптацией по выходу является необходимость передавать по каналу связи еще либо коэффициент усиления, либо шаг квантования. Поэтому будем использовать адаптацию по выходу с переменным коэффициентом усиления, ее проще реализовать аппаратно.

Структурная схема выглядит следующим образом:

Квант - квантователь, Код - кодер, Адапт - адаптация, Декод - декодер, ЛС - линия связи

Дискретизация входного сигнала осуществляется по выходному квантованному сигналу или по последовательности кодовых слов.

Недостатком данной схемы является высокая чувствительность к ошибкам в кодовых словах. Эти ошибки ведут к неправильной установке коэффициента усиления.

Исследование этой схемы показало, что по сравнению с - квантователем достигается выигрыш не менее 5 дБ при том же динамическом диапазоне сигнала. Но этот выигрыш зависит от ФПВ сигнала и от его динамического диапазона.

Рассчитаем сколько нужно разрядов, для того чтобы выполнить условие отношения сигнал/шум равным 35дБ. Представим квантованный сигнал в виде:

, где е(n) - шум квантования.

В дальнейшем предполагаем что шум квантования является стационарным белым шумом, некоррелированным с входным сигналом и имеющим равномерное распределение в интервале в этом случае дисперсия шумов квантования:

Для равномерной ФПВ дисперсия составляет: , т.к

Шаг квантования определяется по формуле: ;

Отношение С/Ш квантования определяется по формуле:

АИКМ дает преимущество по сравнению с равномерным квантователем порядка 3 дб. Величина выигрыша зависит от величины корреляции между отсчетами.

Следовательно разрядность квантователя В определяется как:

q-6=6В+4,8 В=

По заданию на курсовой проект ОСШ q=35дб,следовательно

В= Возьмем В=4

Адаптивная коммутация

Адаптивная коммутация представляет собой способ уменьшения частоты опроса датчиков в соответствии со скоростью изменения входного сигнала. Очередность передачи информации от различных датчиков может производиться с такими характеристиками:

1) Наибольшая текущая погрешность аппроксимации.

2) Экстремальное значение входных сигналов и их производных

3) Отклонение параметров от нормы.

Система позволяет учитывать приоритет отдельных сообщений по отношению к источникам, а так же передавать информацию в каналах связи в реальных масштабах времени. В данной системе производиться предварительный опрос всех каналов, выявляется канал с наибольшей погрешностью аппроксимации и информация этого канала поступает в линию связи. Обобщенная структурная схема системы (рис. 4)

K1

Д1 П П А А Ц П Б С

K_N

Д_N П П А

Г И А П

Рис. 4

ГИ - генератор импульсов; ППА - преобразователь погрешности аппроксимации; АП - анализатор помех; БС - блок считывания; К - ключ

В каждом канале есть преобразователь погрешности аппроксимации (ППА). Анализатор погрешности (АП), путем последовательного опроса ППА, выделяет канал с наибольшей погрешностью аппроксимации и открывает ключ этого канала. После АЦП сигнал в параллельном коде поступает в блок считывания (БС) куда поступает и адрес канала. В БС производиться преобразование параллельного кода в последовательный. После выдачи сигнала в линию связи из БС, в АП поступает сигнал «конец» и срабатывает АП. Затем все повторяется снова.

Рассмотрим возможности построения блока анализатора помех. Известно параллельное, последовательное и параллельно-последовательное построение блока АП. Наибольшим быстродействием обладает схема АП при параллельном анализе погрешности. (Рис. 5)

Д1

П П А

Д_N М К А Ц П Б С

С

П П А

З

Г Т И

В М С

Рис. 5

С - сигнал считывания; З - сигнал запрета; МК - мультиплексор; ВМС - выявитель максимального сигнала; ГТИ - генератор тактовых импульсов.

Сигналы от датчиков поступают на входы ППА и мультиплексора. Мультиплексор находиться в закрытом состоянии и открывается с поступлением тактовых импульсов с генератора тактовых импульсов (ГТИ). Мультиплексор - это устройство, предназначенное для передачи сигнала с любого из входов на одну общую выходную шину. Вход, с которого сигнал поступает на выход, выбирается в зависимости от вида параллельного двоичного кода, который подается на управляющие входы. Сигналы с выхода ППА анализируются в блоке ВМС, который представляет собой схему сравнения на n входов. На выходе ВМС формируется параллельный двоичный код, соответствующий номеру канала с наибольшей погрешностью аппроксимации. При поступлении на МК тактового импульса с ГТИ на выход проходит сигнал канала двоичный код номера которого воздействовал на управляющие входы МК. Сигнал датчика и адрес канала в параллельной форме записываются в БС. При поступлении импульсов считывания с ГТИ происходит преобразование параллельного кода в последовательный, и сигнал передается в линию связи.

Наиболее оптимальная [1] по программно-аппаратным затратам является АИКМ4 которую и возьмем. Алгоритм вычисления которой:

Рассмотрим простейшую схему выделения максимального сигнала с использованием диодных сборок, т.е. диодных схем «И» и операционных усилителей, выходной сигнал которых является двоичным кодом канала с максимальной погрешностью аппроксимации. Использование диодных сборок основано на том, что между операциями алгебры логики и операциями выделения максимума и минимума существует определенная аналогия:

Для получения на выходе на выходе схемы выделения максимального сигнала, соответствующего кода необходимо на выходы этой схемы подключить по определенным правилам к инверсным и прямым входам операционные усилители.

- подключение к инверсному входу, - подключение к прямому входу.

Простейшая схема ВМС на 4 входа имеет вид:

Рис. 6

При достаточном усилении операционных усилителей, когда напряжение на прямом входе больше, чем на инверсном, операционный усилитель находится в режиме насыщения, т.е. на выходе «1». Если наоборот, то операционный усилитель находится в режиме отсечки, т.е. на выходе «0». Для получения хороших результатов, необходимо, что бы характеристики диодов были одинаковыми, а усиление ОУ было больше 1000.

Структурная схема и описание системы уплотнения

Рис. 8 Структурная схема передающей части адресного уплотнения

При кодовом (адресном) разделение сигнал состоит из двух частей: адреса и самих данных. Адрес содержит информацию о номере канала, которому принадлежит данные. Рассмотрим работу передающей части. Сигналы с каналов запоминаются в блоке памяти (БП) и с приходом тактового импульса первым последовательно на выходе БП появляется СИ, а за ним появляется код адреса канала и данные этого канала из БП. Дальше это модулируется и излучается передатчиком.

Рис. 9 Структурная схема приемной части.

ГТИ - генератор тактовых импульсов.

ГНК - генератор несущего колебания.

ПРМ - приемник.

ДМ - демодулятор.

Д - демультиплексор.

После приемника сигнал детектируется и при получении синхросигнала запускается схема декодирования адреса, которая преобразует из последовательной формы в параллельную и управляет демультиплексором который перенаправляет сигнал данных в нужный канал схемы сжатия.

Структура группового сигнала