10. Погрешности передискретизации во времени
Передискретизация во времени (изменение тактовой частоты) дискретных во времени (непрерывных или дискретных по уровню) сигналов приводит к появлению дополнительных погрешностей. В системах связи передискретизация во времени может, например, быть связана с перекодировкой из параллельного кода в последовательный на передающей стороне и наоборот, из последовательного в параллельный на приемной стороне.
11. Погрешности передискретизации по уровню
Передискретизация (повторная дискретизация) по уровню, также приводит к дополнительным погрешностям. В цифровых системах связи этот вид погрешностей может быть связан со следующими причинами: с изменением стандартов представления чисел в процессе передачи или обработки сигналов; с повторными преобразованиями из аналоговой формы в цифровую или обратно; с перекодировкой с линейной на функциональную или нелинейную форму квантования по уровню. В последнем случае высота ступенек квантования из постоянной величины преобразуется в переменную.
12. Дифференциальные нелинейности
Дифференциальные нелинейности преобразований в АЦП и ЦАП приводят к появлению специфических погрешностей. За счет неточной и потому разной величины ступенек квантования по уровню меняется статистика появления квантованных уровней, характеризующих величину отсчетных значений. Все это приводит к нарушению общих статистических свойств исходных процессов x(t) y(t) [6-8]. Расчеты показывают, что если исходный процесс x(t) подвергнуть нелинейному преобразованию вида z(x), то в результате этого плотность вероятности w(z) преобразованного процесса будет определяться следующим выражением
. (5)
Для линейного квантователя по уровню дифференциальную нелинейность d в процентах количественно можно оценить по формуле
, (6)
где max min mid – соответственно максимальное, минимальное и среднее значения высоты ступенек квантования по уровню.
Литература
Гоц С.С. Анализ погрешностей цифровой обработки звуковых сигналов. - Материалы докладов 7-й международной конференции “Цифровая обработка сигналов и ее применение”, М.: 2005. С. 131-133
Гоц С.С. Классификация основных видов искажений при цифровой обработке сигналов в телекоммуникационных системах. - Материалы докладов 9-й международной конференции “Цифровая обработка сигналов и ее применение”, М.: 2007. С. 65-68
Гоц С.С. Основы построения и программирования автоматизированных систем цифровой обработки сигналов. 3-е издание. - Уфа, 2006. 212 с
Сергиенко А.Б. Цифровая обработка сигналов.-СПб.:Питер, 2003, 608 с
Гоц С.С. Системы и сети передачи дискретных сообщений. – Уч. пособие. – Уфа, 2001, 82 с.
Гоноровский И.С. Радиотехнические цепи и сигналы. - М.: Радио и связь, 1986. 512 с.
Баскаков С.И. Радиотехнические цепи и сигналы. - М.: Высшая школа, 2003, 463 с.
Гоц С.С. Основы описания и компьютерных расчетов характеристик случайных процессов в статистической радиофизике. Уфа, 2005, 166 с
Иващенко Н.Н. Автоматическое регулирование. – М.: Машиностроение, 1973. 607 с.
Гальперин М.В. Автоматическое управление. – М.: ФОРУМ: ИНФРА-М, 2004. – 224 с.
Остем К., Виттенмарк Б. Системы управления с ЭВМ. – М.: Мир, 1987. 480 с
Первачев С.В. Радиоавтоматика. – М.: Радио и связь, 1982. – 296 с.
С выхода АИМ дискретизированный во времени сигнал поступает на аналоговый вход аналого-цифрового преобразователя (АЦП), в котором происходит преобразование непрерывного сигнала дискретного времени в дискретный сигнал дискретного времени, т.е. в цифровую форму. С преобразованием сигнала в АЦП связано появление трех видов погрешностей: шумов квантования (погрешность 2), дифференциальной и интегральной нелинейности преобразования (погрешность 12) и дрожание фазы или джиттер (погрешность 7). В частности, появление джиттера может быть обусловлено непостоянством времени аналого-цифрового преобразования в некоторых конструкциях АЦП.
С выхода АЦП цифровой сигнал поступает на вход кодера, в котором происходит его преобразование в форму, оптимальную для дальнейшей передачи через передатчик Прд по информационной линии связи (ИЛС). Канал синхронизации может быть совмещенным по линии связи с информационным каналом или раздельным, как это показано на рис.1.
В зависимости от метода кодирования в кодере могут проявляться следующие виды искажений: краевые искажения (погрешность 4); эффект частокола (погрешность 6); джиттер (погрешность 7), дополнительные задержки (погрешность 8); искажения, связанные с компрессией сигнала (погрешность 9); искажения, связанные с передискретизацией сигнала по частоте при несовпадении тактовых частот тактовых генераторов ТГ1 и ТГ2 (погрешность 10); погрешности передискретизации по уровню (погрешность 11).
В информационной линии связи ИЛС и в канале синхронизации проявляются дополнительные задержки сигнала (погрешность 8) и джиттер (погрешность 7). При одноканальной передаче информации величина этих погрешностей в ИЛС, как правило, сопоставима с аналогичными параметрами в аналоговых линиях связи.
С выходов ИЛС и линии синхронизации сигналы через приемник Прм поступают на блок синхронизации (БС) и решающее устройство РУ или декодер. В блоке синхронизации основной погрешностью является джиттер (погрешность 7). В РУ проявляются те же погрешности, что и в кодере, а именно: краевые (погрешность 4); эффект частокола (погрешность 6); джиттер (погрешность 7), дополнительные задержки (погрешность 8); искажения, связанные с компрессией сигнала (погрешность 9).
Декодированный цифровой сигнал с выхода РУ накапливается в буферном запоминающем устройстве БЗУ. Накопление информации в БЗУ необходимо для правильного функционирования некоторых алгоритмов декодирования, подавления джиттера, хотя это и приводит к дополнительным задержкам (погрешность 10). Тактирование БЗУ осуществляется тактовыми импульсами, поступающими с выхода блока синхронизации БС2. Для БС2 характерно наличие джиттера (погрешность 7).
С выхода БЗУ цифровой информационный сигнал поступает на вход ЦАП, в котором происходит преобразование цифрового кода в аналоговый по уровню, но ,вообще говоря, на дискретизированный во времени сигнал. Окончательное преобразование сигнала в аналоговую форму происходит в интерполяторе И. С функционированием И связано появление погрешностей интерполяции (погрешность 5). С выхода ЦАП сигнал через УАС поступает на выход телекоммуникационного устройства (сигнал Y(t)).