3.2 Реализация дикм

Кодеры, а также декодеры с ДИКМ могут быть реализованы различным способом в за­висимости от того, как разделены функции обработки сигналов между цифровыми и аналоговыми схемами. В одном случае функции дифференцирования и интегрирования могут быть реализованы в аналоговых схемах, а в другом — в цифровых схемах с ис­пользованием обычных отсчетов ИКМ в качестве входного сигнала. На рис. 3.28 пред­ставлена блок-схема трех различных реализаций с различной степенью цифровой обра­ботки сигналов.

На рис. 3.28, а показана система, которая использует аналоговое дифференцирова­ние и интегрирование. Аналого-цифровое преобразование применяется к разностным сигналам, а цифро-аналоговое — в цепи обратной связи к кодам разности, имеющим ограниченный диапазон. Для интегрирования предварительно выполняется аналоговое суммирование и запоминание сигналов в схеме выборки-хранения.

На рис. 3.28, б представлена система, которая реализует интегрирование цифровым способом. Вместо непосредственного преобразования кода разности обратно в аналого­вую форму для обратной связи, этот код суммируется и запоминается в регистре дан­ных для генерации цифрового представления предыдущего отсчета на входе. Затем для получения аналогового сигнала из цепи обратной связи используется ЦАП на полный динамический диапазон сигнала. Отметим, что ЦАП на рис. 3.28, б работает с полным диапазоном амплитуд, тогда как ЦАП на рис. 3.28, а преобразует более ограниченный разностный сигнал.

На рис. 3.28, в дана система, все процессы обработки сигналов в которой проводят­ся в схемах цифровой логики. АЦП формирует кодовые слова полного амплитудного диапазона, которые сравниваются с цифровыми аппроксимациями предыдущего кода амплитуды. Отметим, что в этой системе АЦП должен работать со всем динамическим диапазоном входного сигнала, тогда как в остальных двух случаях он работает только с разностными сигналами.

Благодаря доступности элементной базы для устройств цифровой обработки сигна­лов, некоторые из которых содержат встроенные АЦП, цифровая обработка (как на рис. 3.28, в) становится все более эффективным средством реализации алгоритма ДИКМ. Фактически большинство приложений с ДИКМ включают обработку речевых сигналов, которые уже оцифрованы в стандартный формат ИКМ с частотой 64 кбит/с.

3.3 Адаптивная дикм

Относительно несложная реализация системы с ДИКМ позволяет сэкономить один-два бита при кодировании каждого отсчета по сравнению со стандартным кодированием с ИКМ. Можно, однако, добиться еще большей экономии добавлением адаптивной логики к базис­ному алгоритму ДИКМ, получая так называемую адаптивную дифференциальную ИКМ (АДИКМ).

Исследовано много видов АДИКМ для различных приложений. Наиболее из­вестны два приложения: голосовые извещения и цифровые схемы мультиплексирования (DCM) для увеличения числа речевых каналов в линиях передачи типа Т1. В расчете на бу­дущие приложения МСЭ-Т был установлен стандарт АДИКМ на скорости 32 кбит/с (реко­мендация G.721) [24]. Этот алгоритм, будучи встроенным во внутреннее сетевое оборудова­ние, подвергался расширенному тестированию и характеризуется как не слишком ухудшаю­щий качество каналов междугородной связи. При обсуждении этого стандарта были учтены:

• многократное каскадное кодирование и декодирование с ИКМ и аналоговым ин­терфейсом;

• качество речи, данных, передаваемых в речевом диапазоне, и факсимильных дан­ных, соответствующее качеству сквозного соединения;

• влияние случайных и пакетных ошибок в канале;

• характеристики аналогового сигнала, ухудшающиеся из-за потерь, шумов, ам­плитудных, фазовых и гармонических искажений;

• легкость совместимости с кодированием ИКМ по ц- и ^-законам.

Скорость кодирования 32 кбит/с означает, что в полосе канала достигается экономия 2:1 по сравнению со стандартной ИКМ. Значительным недостатком является то, что стан­дарт АДИКМ нарушает передачу сигналов модемов на скоростях кодирования больших 4800 бит/с [24]. Скорости кодирования речи 4800 кбит/с и ниже поддерживаются.

Так как система с АДИКМ на скорости 32 кбит/с обеспечивает хорошее качество при умеренной стоимости и потребляемой мощности, она используется в перечислен­ных ниже беспроводных телефонах и цифровых сотовых системах так называемого нижнего яруса*:

• коммуникационная система персонального доступа PACS (Personal Access Com­munication System) в Северной Америке;

• беспроводная телефония второго поколения СТ2 (Second Generation Cordless Telephones) в Европе;

• европейская цифровая беспроводная телефония DECT (Digital European Cordless Telephony) в Европе;

• система персональных мобильных телефонов PHS (Personal Handyphone System) в Японии.