СИСТЕМА ЦИФРОВОЙ ПЕРЕДАЧИ ИНФОРМАЦИИ
DIGITAL INFORMATION TRANSMISSION SYSTEM

Изобретение относится к телеметрии, технике связи и может быть использовано в системах передачи информации по цифровым каналам связи.
Известна система цифровой передачи информации, содержащая: на передающей стороне - последовательно соединенные источник информации и аналого-цифровой преобразователь, выход которого подключен к входу канала связи, а на приемной стороне - последовательно соединенные цифроаналоговый преобразователь, вход которого подключен к выходу канала связи, и получатель информации [1].
п
п
п
ц
n
п
о
ш0
ш0
п
ц
ц
д
п
о
п
o
п
д
cp
o
о
2n
2n
2n
*
*
*
*
На передающей стороне известной системы цифровой передачи информации источник информации формирует первичный сигнал S(t) с динамическим диапазоном D=2 значений. Сформированный первичный сигнал S(t) подают на вход аналого-цифрового преобразователя, на выходе которого формируют цифровой сигнал S(t) в виде последовательности кодовых слов, содержащих 2 двоичных символов, путем аналого-цифрового преобразования первичного сигнала S(t), выполняемого с выбранным периодом Т опроса с шагом квантования d=U/2, в 2 раз меньшим шкалы U значений первичного сигнала S(t). Сформированный цифровой сигнал S(t) передают по каналу связи на приемную сторону. На приемной стороне принимают цифровой сигнал S (t), затем с помощью цифроаналогового преобразователя формируют последовательность S(t)=ΣS (t-iT) восстановленных выборок S (t-iT) первичного сигнала, после чего восстанавливают первичный сигнал S (t) путем фильтрации полученной последовательности S(t) восстановленных выборок первичного сигнала с помощью фильтра нижних частот с частотой среза F=F/2=1/(2Т), равной половине частоты опроса.
п
n
ц
п
o
п
o
*
*
Известная система цифровой передачи информации обеспечивает передачу информации при заданном динамическом диапазоне D значений первичного сигнала. Однако из-за действия в канале связи нормального белого шума n(t) с нулевым математическим ожиданием и стандартным отклонением σ в словах принятого цифрового сигнала S (t) возникают ошибки, в результате чего значения S (t-jT) восстановленных выборок первичного сигнала на приемной стороне не совпадают с соответствующими значениями S(t-jT) выборок первичного сигнала на передающей стороне.
п
п
n
Поэтому недостатком известной системы цифровой передачи информации является недостаточная точность передачи информации при фиксированных значениях динамического диапазона D значений первичного сигнала S(t) и стандартного отклонения σ нормального белого шума n(t) в канале связи.
Наиболее близкой к предлагаемой является система цифровой передачи информации, содержащая: на передающей стороне - источник информации и последовательно соединенные вычитающее устройство, вход суммирования которого подключен к выходу источника информации непосредственно, а вход вычитания - через элемент задержки, и аналого-цифровой преобразователь, выход которого подключен к входу канала связи, а на приемной стороне - последовательно соединенные преобразователь код/амплитуда импульса, вход которого соединен с выходом канала связи, интегратор, фильтр нижних частот и получатель информации [2].
п
п
п
пp
п
з
п
п
д
п
з
пp
ц
пp
о
ш0
ш0
п
ц
ц
пр
пр
о
пр
о
в
п
о
п
о
п
д
пp
д
п
в
cp
o
о
2n
2n
2n
*
*
*
*
*
*
*
*
*
На передающей стороне известной системы цифровой передачи информации источник информации формирует первичный сигнал S(t) с динамическим диапазоном D=2 значений. Сформированный первичный сигнал S(t) подают на вход суммирования вычитающего устройства непосредственно, а на его вход вычитания - через элемент задержки. На выходе вычитающего устройства формируют передаваемый сигнал S(t)=S(t)-S(t)=S(t)-S(t-Т) путем вычитания из первичного сигнала S(t) задержанного первичного сигнала S(t). Сформированный передаваемый сигнал S(t) подают на вход аналого-цифрового преобразователя, на выходе которого формируют цифровой сигнал S(t) в виде последовательности кодовых слов, содержащих 2n двоичных символов, путем аналого-цифрового преобразования передаваемого сигнала S(t), выполняемого с выбранным периодом Т опроса с шагом квантования d=U/2, в 2 раз меньшим шкалы U значений первичного сигнала S(t). Сформированный цифровой сигнал S (t) передают по каналу связи на приемную сторону. На приемной стороне принимают цифровой сигнал S (t), затем с помощью преобразователя код/амплитуда импульса формируют принятый сигнал S (t)=ΣS (t-iT) в виде последовательности восстановленных выборок S (t-iT), которую подают на вход интегратора. На выходе интегратора получают последовательность S(t)=ΣS (t-jT) восстановленных выборок первичного сигнала, при этом значение S (t-jT) каждой восстановленной выборки первичного сигнала определяют путем суммирования значения S [t-(i-1)Т] предшествующей восстановленной выборки первичного сигнала и соответствующего значения S (t-iТ) восстановленной выборки принятого сигнала. Затем восстанавливают первичный сигнал S (t) путем фильтрации полученной последовательности S(t) восстановленных выборок первичного сигнала с помощью фильтра нижних частот с частотой среза F=F/2=1/(2Т), равной половине частоты опроса.
п
n
ц
пp
o
п
o
пp
o
п
o
*
*
*
Известная система цифровой передачи информации обеспечивает сокращение избыточности передаваемой информации при заданном динамическом диапазоне D значений первичного сигнала за счет использования разностного представления первичного сигнала. Однако из-за действия в канале связи нормального белого шума n(t) с нулевым математическим ожиданием и стандартным отклонением σ в словах принятого цифрового сигнала S (t) возникают ошибки, в результате чего значения выборок S (t-iT) принятого сигнала и соответствующие значения S (t-jT) восстановленных выборок первичного сигнала на приемной стороне не совпадают с соответствующими значениями выборок S(t-iT) передаваемого сигнала и с соответствующими значениями S(t-jT) выборок первичного сигнала на передающей стороне.
п
п
n
Поэтому недостатком известной системы цифровой передачи информации также является недостаточная точность передачи информации при фиксированных значениях динамического диапазона D значений первичного сигнала S(t) и стандартного отклонения σ нормального белого шума n(t) в канале связи.
Технический результат состоит в повышении точности передачи информации при фиксированных значениях динамического диапазона значений первичного сигнала и стандартного отклонения нормального белого шума в канале связи.
n
n
n
n
n
n
n
n
n-1
2n
n
n
n
n
2n
n
n
Для достижения указанного технического результата в систему цифровой передачи информации, содержащую: на передающей стороне - источник информации и первый аналого-цифровой преобразователь, выход которого подключен к первому входу канала связи, а на приемной стороне - первый преобразователь код/амплитуда импульса, вход которого соединен с первым выходом канала связи, и последовательно соединенные фильтр нижних частот и получатель информации, введены: на передающей стороне - первый формирователь пороговых уровней, последовательно соединенные преобразователь значения сигнала по модулю (2-1), первый усилитель в (2+1) раз и первый сумматор, последовательно соединенные преобразователь значения сигнала по модулю (2+1), первый усилитель в (2-1) раз, второй сумматор и второй аналого-цифровой преобразователь, а на приемной стороне - второй формирователь пороговых уровней, последовательно соединенные первое вычитающее устройство, квантователь на (2+1) уровней и второй усилитель в (2+1) раз, последовательно соединенные второй преобразователь код/амплитуда импульса, второе вычитающее устройство, квантователь на (2-1) уровней и второй усилитель в (2-1) раз, последовательно соединенные третий сумматор, усилитель в (2) раз и преобразователь значений выборок по модулю (2-1), при этом первая и вторая группы пороговых выходов первого формирователя пороговых уровней соединены с соответствующими пороговыми входами преобразователя значения сигнала по модулю (2-1) и преобразователя значения сигнала по модулю (2+1), информационные входы которых подключены к выходу источника информации, первый и второй опорные выходы первого формирователя пороговых уровней подключены к вторым входам соответственно первого и второго сумматоров, а выход второго аналого-цифрового преобразователя соединен с вторым входом канала связи, второй выход которого подключен к входу второго преобразователя код/амплитуда импульса, выход первого преобразователя код/амплитуда импульса соединен с первым входом первого вычитающего устройства, первый и второй опорные выходы второго формирователя пороговых уровней подключены к вторым входам соответственно первого и второго вычитающих устройств, первая и вторая группы пороговых выходов - к соответствующим пороговым входам соответственно квантователя на (2+1) уровней и квантователя на (2-1) уровней, а третья группа пороговых выходов - к соответствующим пороговым входам преобразователя значений выборок по модулю (2-1), выход которого соединен с входом фильтра нижних частот, выходы второго усилителя в (2+1) раз и второго усилителя в (2-1) раз подключены соответственно к первому и второму входам третьего сумматора.
n
n
n
n
п1
п
п2
п
п
n
Предлагаемая система цифровой передачи информации обеспечивает передачу по каналу связи первого и второго цифровых сигналов, последовательности кодовых слов которых соответствуют в моменты опроса усиленным соответственно в (2+1) и (2-1) раз значениям первого и второго передаваемых сигналов с динамическими диапазонами D=D/(2-1) и D=D/(2+1) их значений соответственно. Это позволяет в среднем в соответствующее число раз после соответствующей обработки на приемной стороне уменьшить значение ε погрешности значений первого и второго принятых дискретных сигналов, что и обеспечивает положительный технический результат - повышение точности передачи информации при фиксированных значениях динамического диапазона D значений выборок первичного сигнала и стандартного отклонения σ нормального белого шума n(t) в канале связи.
Предлагаемая система цифровой передачи информации может быть реализована с помощью известных функциональных элементов.
макс
ш0
макс
2n
На фиг.1 представлена структурная схема системы цифровой передачи информации, в табл.1 и табл.2 представлены значения сигналов в сечениях данной схемы в разные моменты опроса (j=1, …, 25) при допустимом значении погрешности ε=1 и шкале значений первичного сигнала U=(2×ε)=256 для частного случая n=4.
n
n
n
n
n
n
n
n
Система цифровой передачи информации на передающей стороне содержит источник 1 информации, последовательно соединенные преобразователь 2 значения сигнала по модулю (2-1), первый усилитель 4 в (2+1) раз, первый сумматор 6 и первый аналого-цифровой преобразователь 9, последовательно соединенные преобразователь 3 значения сигнала по модулю (2+1), первый усилитель 5 в (2-1) раз, второй сумматор 7 и второй аналого-цифровой преобразователь 10, а также первый формирователь 8 пороговых уровней, первая и вторая группы пороговых выходов которого соединены с соответствующими пороговыми входами преобразователя 2 значения сигнала по модулю (2-1) и преобразователя 3 значения сигнала по модулю (2+1), а первый и второй опорные выходы подключены к вторым входам соответственно первого и второго сумматоров 6 и 7. Информационные входы преобразователя 2 значения сигнала по модулю (2-1) и преобразователя 3 значения сигнала по модулю (2+1) подключены к выходу источника 1 информации, а выходы первого и второго аналого-цифровых преобразователей 9 и 10 соединены соответственно с первым и вторым входами канала 11 связи.
n
n
n
n
n-1
2n
n
n
2n
n
n
Система цифровой передачи информации на приемной стороне содержит последовательно соединенные первый преобразователь 12 код/амплитуда импульса, первое вычитающее устройство 14, квантователь 16 на (2+1) уровней и второй усилитель 18 в (2+1) раз, последовательно соединенные второй преобразователь 13 код/амплитуда импульса, второе вычитающее устройство 15, квантователь 17 на (2-1) уровней и второй усилитель 19 в (2-1) раз, последовательно соединенные третий сумматор 20, усилитель 21 в (2) раз, преобразователь 22 значений выборок по модулю (2-1), фильтр 24 нижних частот и получатель 25 информации, а также второй формирователь 23 пороговых уровней, первый и второй опорные выходы которого подключены к вторым входам соответственно первого и вычитающих устройств 14 и 15, первая и вторая группы пороговых выходов - к соответствующим пороговым входам соответственно квантователя 16 на (2+1) уровней и квантователя 17 на (2-1) уровней, а третья группа пороговых выходов - к соответствующим пороговым входам преобразователя 22 значений выборок по модулю (2-1). Входы первого и второго преобразователей 12 и 13 код/амплитуда импульса соединены соответственно с первым и вторым выходами канала 11 связи, а выходы второго усилителя 18 в (2+1) раз и второго усилителя 19 в (2-1) раз подключены соответственно к первому и второму входам третьего сумматора 20.
Система цифровой передачи информации функционирует следующим образом.
п
п
ш0
макс
макс
п
о
п
o
2n
2n
2n
На передающей стороне с помощью источника 1 информации формируют первичный сигнал S(t) с динамическим диапазоном D=2 значений, шкала U=(2×ε) значений которого в 2 раз превышает максимально допустимое значение ε погрешности. Значения S(t-jT) первичного сигнала S(t) в различные моменты jT времени (j=1, …, 25) приведены в столбцах 2 табл.1 и табл.2.
п
1пp
2пp
Далее преобразуют первичный сигнал S(t) в первый и второй передаваемые сигналы S(t) и S(t).
1пp
п
Первый передаваемый сигнал S(t) формируют путем преобразования первичного сигнала S(t) следующим образом.
п
1i
макс
ш0
п
1i
1iмакс
п
1iмaкc
1пм
п
1iмакс
1пм
o
o
n
n
n
n
n
n
n
n
Первичный сигнал S(t) подают на информационный вход преобразователя 2 значения сигнала по модулю (2-1), на пороговые входы которого с первой группы пороговых выходов первого формирователя 8 пороговых уровней поступают (2+1) пороговых уровней, значения U=i(2-1)×ε, [i=0,2], которых равномерно распределены в пределах шкалы U значений первичного сигнала. С помощью преобразователя 2 значения сигнала по модулю (2-1) сравнивают значение S(t) первичного сигнала со значениями U всех (2+1) пороговых уровней, определяют значение U(t) максимального из превышенных пороговых уровней и преобразуют значение S(t) первичного сигнала путем вычитания из него значения U(t) максимального из превышенных пороговых уровней. В результате на выходе преобразователя 2 значения сигнала по модулю (2-1) формируют первый преобразованный по модулю (2-1) сигнал S(t)=S(t)-U(t), значения S(t-jT) которого в различные моменты jT времени приведены в столбце 3 табл.1.
n
n
n
n
1пм
1пмy
п
1iмакс
1пмy
o
o
Первый преобразованный по модулю (2-1) сигнал S(t) подают с выхода преобразователя 2 значения сигнала по модулю (2-1) на вход первого усилителя 4 в (2+1) раз, на выходе которого получают первый усиленный преобразованный сигнал S(t)=[S(t)-U(t)](2+1), значения S(t-jT) которого в различные моменты jT времени приведены в столбце 5 табл.1.
1пмy
макс
1пp
п
1iмакс
макс
1пp
o
o
n
n
n
n
Первый усиленный преобразованный сигнал S(t) подают с выхода первого усилителя 4 в (2+1) раз на первый вход первого сумматора 6, на второй вход которого с первого опорного выхода первого формирователя 8 пороговых уровней поступает первый опорный сигнал, значение которого постоянно и в (2-1)/2 раз превышает максимально допустимое значение ε погрешности. На выходе первого сумматора 6 получают первый передаваемый сигнал S(t)={[S(t)-U(t)] (2+1)+ε(2-1)/2}, значения S(t-jT) которого в различные моменты jT времени приведены в столбце 7 табл.1.
2пp
п
Второй передаваемый сигнал S(t) формируют путем преобразования первичного сигнала S(t) следующим образом.
п
2i
макc
ш0
п
2i
2iмакс
п
2iмакс
2пм
п
2iмакс
2пм
o
o
n
n
n
n
n
n
n
n
Первичный сигнал S(t) подают на информационный вход преобразователя 3 значения сигнала по модулю (2+1), на пороговые входы которого с второй группы пороговых выходов первого формирователя 8 пороговых уровней поступают (2-1) пороговых уровней, значения U=i(2+1)×ε, [i=0,(2-2)], которых равномерно распределены в пределах шкалы U значений первичного сигнала. С помощью преобразователя 3 значения сигнала по модулю (2+1) сравнивают значение S(t) первичного сигнала со значениями S всех (2-1) пороговых уровней, определяют значение U(t) максимального из превышенных пороговых уровней и преобразуют значение S(t) первичного сигнала путем вычитания из него значения U(t) максимального из превышенных пороговых уровней. В результате на выходе преобразователя 2 значения сигнала по модулю (2+1) формируют второй преобразованный по модулю (2+1) сигнал S(t)=S(t)-U(t), значения S(t-jT) которого в различные моменты моменты jT времени приведены в столбце 4 табл.1.
n
n
n
n
2пм
2пму
п
2iмакс
2пму
o
о
Второй преобразованный по модулю (2+1) сигнал S(t) подают с выхода преобразователя 3 значения сигнала по модулю (2+1) на вход первого усилителя 5 в (2-1) раз, на выходе которого получают второй усиленный преобразованный сигнал S(t)=[S(t)-U(t)](2-1), значения S(t-jT) которого в различные моменты jТ времени приведены в столбце 6 табл.1.
2пму
макс
2пp
п
2iмакс
макс
2пр
o
o
n
n
n
n
Второй усиленный преобразованный сигнал S (t) подают с выхода первого усилителя 5 в (2-1) раз на первый вход второго сумматора 7, на второй вход которого с второго опорного выхода первого формирователя 8 пороговых уровней поступает второй опорный сигнал, значение которого постоянно и в (2+1)/2 раз превышает максимально допустимое значение ε погрешности. На выходе второго сумматора 7 получают второй передаваемый сигнал S(t)={[S(t)-U(t)](2-1)+ε(2+1)/2}, значения S(t-jT) которого в различные моменты моменты jT времени приведены в столбце 8 табл.1.
1пp
2пp
o
o
1ц
1ц
o
2ц
2ц
o
1ц
o
2ц
o
1ц
o
2ц
o
1ц
2ц
o
2n
Сформированные первый и второй передаваемые сигналы S(t) и S(t) подают с выходов первого и второго сумматоров 6 и 7 соответственно на входы первого и второго аналого-цифровых преобразователей 9 и 10, с помощью которых осуществляют аналого-цифровое преобразование указанных сигналов путем их дискретизации с выбранной частотой F=1/T опроса, квантования значений полученных в результате дискретизации выборок на 2 уровней и кодирования значений полученных квантованных выборок равномерным двоичным безызбыточным кодом. В результате на выходах первого и второго аналого-цифровых преобразователей 9 и 10 получают первый и второй цифровые сигналы S(t)=ΣS(t-jT) и S(t)=ΣS(t-jT) в виде последовательностей двоичных слов S(t-jT) и S(t-jT), состоящих из 2n разрядов (значения символов двоичных слов S(t-jT) и S(t-jT) сформированных цифровых сигналов S(t) и S(t) в различные моменты jT времени приведены в столбцах 9 и 10 табл.1).
1ц
2ц
Сформированные с помощью первого и второго аналого-цифровых преобразователей 9 и 10 первый и второй цифровые сигналы S(t) и S(t) передают по каналу 11 связи на приемную сторону.
1ц
2ц
1ц
o
2ц
o
1
2
1ц
2ц
n
макс
o
В процессе передачи цифровых сигналов S(t) и S(t) в результате воздействия нормального белого шума происходит искажение символов передаваемых двоичных слов S(t-jT) и S(t-jT), поэтому на выходе канала 11 связи могут возникать ошибки. Случайные векторы ошибок N(t) и N(t) в словах передаваемых цифровых сигналов S(t) и S(t) при нулевом математическом ожидании и стандартном отклонении σ=3ε нормального белого шума в различные моменты jT времени приведены соответственно в столбцах 11 и 12 табл.1 и в столбцах 3 и 4 табл.2.
1ц
2ц
1ц
o
2ц
o
1ц
2ц
o
п
1ц
2ц
*
*
*
*
*
*
*
*
*
На приемной стороне принимают полученные искаженные первый и второй цифровые сигналы S (t) и S (t) (значения искаженных символов двоичных слов S (t-jT) и S (t-jT) принятых цифровых сигналов S (t) и S (t) в различные моменты jT времени приведены в столбцах 13 и 14 табл.1 и в столбцах 5 и 6 табл.2), после чего восстанавливают последовательность S (t) выборок первичного сигнала путем преобразования принятых из канала 7 связи искаженных цифровых сигналов S (t) и S (t). Осуществляют это следующим образом.
1ц
2ц
1ц
o
2ц
o
1ц
2ц
1пр
o
2пр
o
o
1пр
1пр
o
2пр
2пр
o
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
Полученные первый и второй цифровые сигналы S (t) и S (t) подают с первого и второго выходов канала 11 связи на входы соответственно первого и второго преобразователей 12 и 13 код/амплитуда импульса. С помощью первого и второго преобразователей 12 и 13 код/амплитуда импульса осуществляют преобразование значений двоичных слов S (t-jT) и S (t-jT) (см. столбцы 13 и 14 табл.1 и столбцы 5 и 6 табл.2) первого и второго принятых цифровых сигналов S (t) и S (t) в значения выборок S (t-jT) и S (t-jT) (значения этих выборок в различные моменты jT времени приведены в столбцах 7 и 8 табл.2) соответственно первого и второго принятых дискретных сигналов S (t)=ΣS (t-jT) и S (t)=ΣS (t-jT).
1пр
2пр
макс
1пму
1пр
макс
2пму
2пр
макс
1пму
o
2пму
o
o
*
*
n
n
*
*
n
*
*
n
*
*
Первый и второй принятые дискретные сигналы S (t) и S (t) подают с выходов первого и второго преобразователей 12 и 13 код/амплитуда импульса на первые входы соответственно первого и второго вычитающих устройств 14 и 15, на вторые входы которых с первого и второго опорных выходов второго формирователя 23 пороговых уровней подают первый и второй опорные сигналы, значения которых постоянны и в (2-1)/2 и в (2+1)/2 раз соответственно превышают максимально допустимое значение ε погрешности. На выходах первого и второго вычитающих устройств 14 и 15 получают соответственно первый и второй уменьшенные принятые дискретные сигналы S (t)=S (t)-ε(2-1)/2 и S (t)=S (t)-ε(2+1)/2 значения S (t-jT) и S (t-jT) выборок которых в различные моменты jT времени приведены соответственно в столбцах 9 и 10 табл.2.
1пму
1i
макс
ш0
1пму
o
1пму
1i
1iмакс
o
1пм
o
1iмакс
o
1пм
1iмакс
o
1пмy
1пм
o
o
*
n
n
n
n
n
*
*
n
*
*
n
*
*
Первый уменьшенный принятый дискретный сигнал S (t) подают с выхода первого вычитающего устройства 14 на информационный вход квантователя 16 на (2+1) уровней, на пороговые входы которого с первой группы пороговых выходов второго формирователя 23 пороговых уровней поступают (2+1) пороговых уровней, значения U=i(2-1)×ε,[i=0,2], которых равномерно распределены в пределах шкалы U значений первичного сигнала. С помощью квантователя 16 на (2+1) уровней сравнивают значение S (t-jT) каждой выборки (см. столбец 9 табл.2) первого уменьшенного принятого дискретного сигнала S (t) со значениями U всех (2+1) пороговых уровней, определяют значение U(t-jT) максимального из превышенных пороговых уровней и значение S (t-jT)=U(t-jT) каждой квантованной выборки первого уменьшенного принятого дискретного сигнала S (t) принимают равным соответствующему значению U(t-jT) максимального из превышенных пороговых уровней. В результате на выходе квантователя 16 на (2+1) уровней формируют первый квантованный уменьшенный принятый дискретный сигнал S (t), значения S (t-jT) выборок которого в различные моменты jT времени приведены в столбце 11 табл.2.
2пмy
2i
макс
ш0
2пмy
o
2пмy
2i
2iмакс
o
2пм
o
2iмакс
o
2пм
2iмакс
o
2пмy
2пм
o
o
*
n
n
n
n
n
*
*
n
*
*
n
*
*
Второй уменьшенный принятый дискретный сигнал S (t) подают с выхода второго вычитающего устройства 15 на информационный вход квантователя 17 на (2-1) уровней, на пороговые входы которого с второй группы пороговых выходов второго формирователя 23 пороговых уровней поступают (2-1) пороговых уровней, значения U=i(2+1)×ε, [i=0,(2-2)], которых равномерно распределены в пределах шкалы U значений первичного сигнала. С помощью квантователя 17 на (2-1) уровней сравнивают значение S (t-jT) каждой выборки (см. столбец 10 табл.2) второго уменьшенного принятого дискретного сигнала S (t) со значениями U всех (2-1) пороговых уровней, определяют значение U(t-jT) максимального из превышенных пороговых уровней и значение S (t-jT)=U(t-jT) каждой квантованной выборки второго уменьшенного принятого дискретного сигнала S (t) принимают равным соответствующему значению U(t-jT) максимального из превышенных пороговых уровней. В результате на выходе квантователя 17 на (2-1) уровней формируют второй квантованный уменьшенный принятый дискретный сигнал S (t), значения S (t-jT) выборок которого в различные моменты jT времени приведены в столбце 12 табл.2.
1пм
o
2пм
o
*
n
*
n
После этого значение S (t-jT) каждой выборки первого квантованного уменьшенного принятого дискретного сигнала усиливают с помощью второго усилителя 18 в (2+1) раз, а значение S (t-jT) каждой выборки второго квантованного уменьшенного принятого дискретного сигнала усиливают с помощью второго усилителя 19 в (2-1) раз.
n
*
n
*
n
n
*
*
n
*
n
*
1пм
o
2пм
o
Σпм
Σпм
o
1пм
o
2пм
o
Далее первый и второй усиленные квантованные уменьшенные принятые дискретные сигналы (2+1) S (t-jT) и (2-1)S (t-jT) подают с выходов второго усилителя 18 в (2+1) раз и второго усилителя 19 в (2-1) раз соответственно на первый и второй входы третьего сумматора 20, на выходе которого получают единую последовательность S (t) квантованных уменьшенных выборок со значениями S (t-jT)=(2+1) S (t-jT)+(2-l)S (t-jT).
n-1
*
*
n-1
*
пy
пy
o
Σпм
o
o
Затем с помощью усилителя 21 в (2) раз формируют единую последовательность S (t) усиленных восстановленных выборок первичного сигнала, значения S (t-jT)=(2)S (t-jT) которых в различные моменты jT времени приведены в столбце 13 табл.2.
2n
*
2n
2n
2n
2n
*
2n
*
2n
*
*
*
п
3i
макc
шо
пy
o
3i
3iмакс
о
пy
o
3iмакс
о
п
п
o
п
o
o
Наконец, с помощью преобразователя 22 значений выборок по модулю (2-1) формируют последовательность S (t) восстановленных выборок первичного сигнала. Для этого на соответствующие пороговые входы преобразователя 22 значений выборок по модулю (2-1) с третьей группы пороговых выходов второго формирователя 23 пороговых уровней подают (2-1) пороговых уровней, значения U=iε, [i=0, 2-2], которых равномерно распределены в пределах шкалы U значений первичного сигнала. При этом с помощью преобразователя 22 значений выборок по модулю (2-1) сравнивают значение S (t-jT) каждой усиленной восстановленной выборки первичного сигнала со значениями U всех (2-1) пороговых уровней, определяют значение U(t-nТ) максимального из превышенных пороговых уровней и преобразуют значение S (t-jT) каждой усиленной восстановленной выборки первичного сигнала путем вычитания из него значения U(t-jТ) максимального из превышенных пороговых уровней. В результате на выходе преобразователя 22 значений выборок по модулю (2-1) получают последовательность S (t)=ΣS (t-jT) восстановленных выборок первичного сигнала, значения S (t-jT) которых в различные моменты jT времени приведены в столбце 14 табл.2.
п
o
пв
п
*
2n
*
Последовательность S (t) восстановленных выборок первичного сигнала подают с выхода преобразователя 22 значений выборок по модулю (2-1) на вход фильтра 24 нижних частот с частотой среза, равной половине частоты F опроса. С помощью фильтра 24 нижних частот восстанавливают первичный сигнал S(t) путем фильтрации последовательности S (t) восстановленных выборок первичного сигнала.
пв
Восстановленный первичный сигнал S(t) с выхода фильтра 24 нижних частот подают на вход получателя 25 информации.
п
n
Основу изобретения составляет такой выбор типа преобразований первичного сигнала, при котором значение погрешности его восстановления на приемной стороне уменьшается в несколько раз при фиксированных значениях динамического диапазона D значений первичного сигнала и стандартного отклонения σ нормального белого шума n(t) в канале связи.
п
ш0
макс
1
2
1ц
2ц
1
2
n
макс
1
o
2
o
o
б
п
o
п
o
2n
*
*
*
Например, в приведенном примере (см. табл.1 и табл.2) реализации заявленной системы цифровой передачи информации при значении динамического диапазона значений первичного сигнала D=U/ε=2=256 (n=4) случайные векторы ошибок N(t) и N(t) в словах принимаемых цифровых сигналов S (t) и S  (t) возникают из-за действия в канале связи нормальных белых шумов n(t) и n(t) с нулевым математическим ожиданием и стандартным отклонением σ=3ε. При этом значения N(t-jT) и N(t-jT) векторов ошибок (см. столбцы 11 и 12 табл.1 и столбцы 3 и 4 табл.2) в различные моменты jT времени таковы, что примерно соответствуют вероятности ошибки на бит Р=0,2. Однако значения S (t-jT) восстановленных выборок (см. столбец 14 табл.2) первичного сигнала на приемной стороне совпадают с соответствующими значениями S(t-jT) выборок (столбец 2 табл.2) первичного сигнала на передающей стороне.
п
n
Таким образом, достигается технический результат - повышение точности передачи информации при фиксированных значениях динамического диапазона D значений выборок первичного сигнала и стандартного отклонения σ нормального белого шума n(t) в канале связи.
Литература
1. Радиотехнические системы передачи информации: Учеб. Пособие для вузов. / В.А.Борисов, В.В.Калмыков, Я.М.Ковальчук и др.; Под. ред. В.В.Калмыкова. - М.: Радио и связь, 1990, с.204-205.
2. Основы построения телекоммуникационных систем и сетей: Учебник для вузов. / В.В.Крухмалев, В.Н.Гордиенко, А.Д.Моченов и др.; Под. ред. В.Н.Гордиенко и В.В.Крухмалева. - М.: Горячая линия - Телеком, 2004, с.238-239.
СИСТЕМА ЦИФРОВОЙ ПЕРЕДАЧИ ИНФОРМАЦИИ
СИСТЕМА ЦИФРОВОЙ ПЕРЕДАЧИ ИНФОРМАЦИИ