книги / Методы помехоустойчивого приема ЧМ и ФМ сигналов

а в отдельных случаях даже превосходит помехоустой­ чивость передачи аналоговыми видами модуляции.

При всех расчетах, результаты которых приведены выше, предполагалось, что избыточность сигнала изо­ бражения не устраняется. Устранение избыточности сиг­ нала позволит сократить полосу канала связи в не­ сколько раз.

Все способы компрессии частотного спектра за счет сокращения избыточности видеосигнала изображения можно разделить на 2 основные группы:

1 ) предусматривающие искусственное уменьшение

точности воспроизведения изображения и учитывающие

элемента изображения сохраняется, но по каналу связи передаются только те элементы, которые существенно отличаются от предшествующих.

К первой группе следует отнести весьма перспектив­ ный в настоящее время способ адаптивного квантования видеосигнала, учитывающий свойства человеческого зре­ ния, которое допускает более грубое квантование высо­ кочастотных составляющих спектра видеосигнала. Раз­ рядность кода аналого-цифрового преобразователя мо­ жет автоматически изменяться в зависимости от часто­ ты следования новых элементов изображения, которые фиксируются промежуточной памятью. Расчет показыва­ ет, что для большинства видеотелефонных изображений с помощью адаптивного квантования можно снизить ско­ рость передачи информации не менее чем в 3—5 раз.

Ко второй группе следует отнести отмеченный выше способ дифференциального кодирования видеосигнала, использующий его межэлементную, межстрочную или межкадровую корреляцию. Если система ДИКМ с ис­ пользованием межэлементной корреляции позволяв! снизить скорость передачи на 2...3 бит на каждый отсчет по сравнению с обычной ИКМ [3], то системы, исполь­ зующие память на число элементов одной строки позво­ ляют снизить скорость передачи информации в 4...5 раз, а системы с памятью емкостью в один кадр (порядка 100 тыс. элементов, Г^дра = 1/25 с) — от 20 до 30 раз. Следует отметить, что сокращение избыточности повы­ шает эффективность канала связи, однако снижает его помехоустойчивость. Расчеты и эксперименты показыва­ ют, что для каналов связи с малым энергетическим по-

где Ё — частотное множество, охватывающее протяжен-

ность спектра сигнала на выходах системы.

Качество системы будем оценивать по квадрату нор­ мы матрицы погрешностей на выходах системы

чить на выходах системы. Здесь черта означает усред­

/= 1 , 2 , ..., m), не содержащая неразрешимых «оврагов».

Будем считать, согласованные фильтры оптимальны­

ми, если величина ||т)|| минимально возможная. Мини­ мум ||т]|| находится из условия

^ | М - = 0 ( v = l , 2 , g-, у = 1, 2, .... / л ) . (3)

Эти соотношения являются исходными при расчетах оп­ тимальных значений коэффициентов а*/1,

В теории синтеза адаптивных систем основным явля­ ется вопрос выбора алгоритма, гарантирующего получе­ ние глобального минимума заданной целевой функции. Таким алгоритмом формально может быть любой мате­ матический алгоритм поиска минимума функции многих переменных. Однако, исходя из требования простоты технической реализации, в этой статье рассматриваются два из этих алгоритмов: алгоритм последовательной оп­ тимизации (метод сечений) и алгоритм скорейшего спу­ ска (метод градиента) [5].

Метод сечений заключается в последовательной ми­ нимизации величины h II поочередной регулировкой ко­ эффициентов а</> (v — 1, 2 , ..., q; j — 1 , 2 , ..., m ). Для ре­

ализации этого метода на выходах у=1, 2, ..., т необхо­

димо включить устройство, указывающее значение ||т]||, например, схему рис. 2 .

Рис. 2

На вход канала /Ст (ю) подается пробный (зондиру­ ющий) сигнал в виде .периодической последовательности рабочих сигналов cpi(/), ср2(/), .... <р;Г|('7), сдвинутых отно­ сительно друг друга на интервал T (Т выбирается боль­

ше длительности каждого из указанных сигналов и до­ статочно большим, чтобы за время Т проявились стати­ стические свойства шума N-. (•/)). Электронные ключи

(ЭК) производят одновременную выборку сигналов на

де сумматора через квадратичный детектор КД и инте­ гратор, указывает величину ||т|||. Варьируя последова­ тельно коэффициенты <*</), добиваемся минимального

показания индикатора И, что из-за выпуклости и отсут­

ствия «оврагов» соответствует безусловной минимизации

M l.

Для IM (2 ) справедлива форма записи

т

взаимно независимые функции переменных a [ J). Поэто­

му можно настраивать каналы 1, 2, , т взаимно неза­ висимо, для чего на выходе каждого канала включается КД, генератор и индикатор, указывающий величину т);-,

= 1, 2, ..., q\ /= 1, 2, ..., m) соответственно на величины, пропорциональные компонентам градиента функции HTIII и противоположные им по знаку.

Градиент ||ril| определяется выражением

шего спуска изображена на рис. 3. На этом рисунке ука­ зан лишь /-й канал, так как все каналы аналогичны по конструкции и настраиваются взаимно независимо.

Как и в схеме рис. 2, на вход канала К х (со) подает­ ся периодический сигнал s { t ) . На выходах ЭК /-го канала

пульсы суммируются и усредняются в накопительных

устройствах Y, на выходах которых получаем управляй-*

щие сигналы с амплитудами, пропорциональными Х{;) =

т_____________

=2 ^ (р^.— рkj) Pfÿ. Управляющие сигналы изменяют

коэффициенты передачи регуляторов а*/* на величины a W \ где а — коэффициент пропорциональности. В ре­

зультате минимизируется величина ||т]|| методом скорей­ шего спуска. Описанная минимизация является безус­ ловной, т. е. мы описываем глобальный минимум ||т)||, поскольку ||i] || — выпуклая функция, не содержащая «оврагов».

Рис. 3

Адаптивные системы с корреляционным приемом. Многопозиционная система с корреляционным приемом изображена на рис. 4 [4], где g , (4) — импульсная реак­

ция параметрического канала с коэффициентом переда­ чи /Ст (ы); Ф/ ( ' 0 (7 = 1 , 2 , ..., т) — опорные сигналы, вы­ рабатываемые опорными 'генераторами Tj (/= -1 , 2 , ..., т). Каждый из опорных генераторов реализован в виде

/0— момент регистрации). Качество системы оценим так­ же по усредненному квадрату нормы матрицы погреш­ ностей на выходах интеграторов

не содержащая неразрешимых «оврагов». Поэтому для минимизации ||т)|| воспользуемся методом сечения и ме­ тодом градиента.

Метод сечений в системах с корреляционным при­ емом не отличается от этого же метода в системах с со­ гласованными фильтрами и осуществляется включением на выходах интеграторов устройства (рис. 4), определя­ ющего величину ||т]||, которое по конструкции аналогич­ но устройству рис. 2 .

Градиентная система, использующая алгоритм ско­ рейшего спуска, приведена на рис. 5, где для простоты

Описанные системы адаптируются по испытательно­ му сигналу. Это осуществляют либо в перерывах между сеансами связи, либо непосредственно в процессе пере-