1.8 Характеристика нерівномірної шкали квантування типу А

 

На практиці широке розповсюдження отримали сегментні нерівномірні шкали квантування. Головна їх перевага – легко реалізуються на цифровій основі й забезпечують добре вирівнювання захищеності сигналу від шумів квантування у всьому діапазоні зміни рівня сигналу.

Шкала квантування складається з 16-ти сегментів (8 для позитивного й 8 для негативного вхідного сигналу). У межах кожного сегмента кроки квантування однакові, а їхня кількість дорівнює 16-ти. У сегментах з номерами 0 й 1 для сигналів позитивної й негативної полярності кроки квантування однакові й мінімальні за величиною ( ). У цьому випадку говорять про 13-сегментну характеристику (4 сегменти з однаковими кроками квантування вважають за один сегмент). У наступних сегментах з номерами від 2-х до 7-ми крок квантування від сегмента до сегмента подвоюється. Таким чином, величина кроку квантування в і-му сегменті (i=1...7) визначається співвідношенням  .

Основні параметри розглянутої характеристики наведені в табл. 1.2, а її графік у позитивній області вхідних сигналів наведений на рис. 1.11. На цьому ж рис. 1.11 наведено графік  для лінійного квантування ().

 

 

Рисунок 1.11

 

Таблиця 1.2

 

№ сег-мента	Код сег-мента	Величина кроку квантування	Кількість рівнів при нелінійному квантуванні	Кількість рівнів при лінійному квантуванні	Верхня межа сегмента
7	111		128	2048	1
6	110		112	1024	1/2
5	101		96	512	1/4
4	100		80	256	1/8
3	011		64	128	1/16
2	010		48	64	1/32
1	001		32	32	1/64
0	000		16	16	1/128

 

У складі 8-розрядної кодової комбінації, якою закодований симетричним кодом відлік АІМ сигналу, перший розряд (S) відображує полярність сигналу (S=1, якщо U_ВХ>0 й S=0, якщо U_ВХ<0), три розряди (розряди 2,3 й 4) – номер сегмента й чотири розряди (5,6,7 й 8) відображують номер рівня сегмента. Рівню обмеження відповідають кодові комбінації 11111111 для позитивної полярності й 01111111 – для негативної.

Розглянемо приклад. Визначити структуру кодової комбінації ІКМ сигнала для U_c = –1,71В, якщо DU₀=2 мВ. Тому що U_c,<0, то значення S=0. Абсолютній величині сигналу 1,71В відповідає число рівнів при лінійному квантуванні . Така величина сигналу відповідає шостому сегменту (тому що 512<835<1023). Тому значення 2, 3, і 4-го розрядів рівні відповідно 110.

Номер рівня сигналу в i-ому сегменті (i=0,1...7) визначається співвідношенням . У розглянутому прикладі i=6; ΔU₆ = 32ΔU₀; U_c=N_рів·ΔU₀=855ΔU₀; U_{н i} =512ΔU₀ (нижчий рівень 6-го сегмента), тому номер рівня сигналу у шостому сегменті . Тому значення 5, 6, 7 і 8-го розрядів відображаються у вигляді 1011. Таким чином, структура кодової групи для  має вигляд 01101011. Значення рівня закодованого сигналу визначається із наступного співвідношення:

 . Помилка за рахунок квантування знаходиться у межах  У розглянутому прикладі різниця між значеннями квантованого сигналу дорівнює 1,728 – 1,71 = 0,018В (18 мВ).