Способ сокращения избыточности непрерывных сигналов

(51)М. Кл.б 08 С 13/02 С 08 С 1928 с присоединением заявки РйВвУДерствевй юагвт ВОВР( 088.8) Дата опубликования описания 07.0 Ге Л Ькланов и А. С. голубе;овИзобретение относится к информаци-онно-измерительной технике и может быть использовано в автоматизированных системах сбора и обработки измеритель ной информации.Известен способ сокращения избыточности непрерывных сообщений, имеющих неоптимальное распределение вероятностей, основанный на перераспределении вероятностей исходного сообщения. Устройство, реализующее етот способ, содержит нелинейный четырехполюснкк с заданной характеристикой, определяемой исходными и требуемым распределениями вероятностей. Указанный способ не может быть использован в условиях априорной неопределенности в отношении исходного сообщения 1,Известен способ сокращения избыточности непрерывных сообщений декорреляцией с использованием предсказания и раэностного представления сигналов Щ . Эффективное использование этого способа требует полной статистической определеккостк в спксаккк исходного сообще" нкя, ОднакР в веальных условиях функеф ционкровапкя информационно-кэмерктель ных систем таганктуацкя -исто не имеет места.Наиболее близким к заявленному является известный спссоб сокращения избыточности.:.:.". р;.рывных сигналов, осно ванный на лреэбраэованик исходного непрерьнкого скгк;"ла в сигнал квантованный по уровню, В кзвестном способе используют разностную обработку текущего значения исходного сигнала с испольэо ван:юм скгнала с ратной связи, формируемого кнтегркрованием квантованных по ровню дкскретов раэностного сигнала, подвергаемых также кодированию Ц,Известный способ имеет недостаточную эффективность в условиях априорной неопределенности по следующим причинам, Во-первых. не устраняется избыточность, обусловленная отличием реального закона распределения вероятностей сообщения от равномерного, ро адающего наи 3 72045 большей энтропией при ограниченной шкеле. Во-вторых, несоответствие шкалы сс- общения шкапе информационного канала приводит либо к избыточности передаваемых данных и увеличиненному значению5 погрешности передачи сообщения по сравнению с погрешностью, вносимой каналом (когда шкале сообщения меньше шкалы канале), либо к потере информации за счет срезания части сигнала (когда шка ла сообщения больше шкалы канала).Цель изобретения - повышение информативности преобразования путем оптимизации распределения вероятностей непрерывных сигналов и согласования шкал 15 сообщения и канале в условиях априорной неопределенности.Поставленная цепь достигается тем, чтр формируют непрерывный сигна ошибки квантования путем вычитания из ис ходного непрерывного сигнале сигнала, квантованного по уровню, при этом контролируют число используемых ургвней квантования и при отклонении этсго числе От зеданнОГО изменяют шаГ кВантовасния и соотгетствен 10 изменяОт амплитуду непрерывно о сцггала оц ибки квантоваНИЯеДостижемость поставленной цели вытекает из следующего. Еспц шкапа сообщения псинос ю укладывается в шкалу информационного канала, то ошибка квантования сообщения по уровню функциональ но однозначно связана с текушим значением сообпения 3,Г.= КС,- Х ПРИ К. )4К- Е) Ьгде с, - сшибка квантования,- номер интервала. квантования,с(, - шаг квантоване 1- текущее значение сообше 1 ця.Известно, что число используемых приквантовании уровней может служить характеристикой равномерности плотностивероятности ошибки квантования ц степени корреляции ошибки квантования с исходным сообщением. Чем больше это число, тем более близка плотность ьероятности ошибки квантования к равномернойплотности вероятности, тем менее коррелирована ошибка квантования с исходнымсообщением. При этом на плотность вероятности цсхопного сообщения накладываются достаточно слабые ограничения -непрерывность ц убывание со скоростьюне меньшей, ем, при больших значениях х, часто выполняемые в условиях априорной неопределенности. Задев 1 ис.определенным значением числ. - спопьзуемых уровней, можго с Гарентцрсэвчной точностью считать сигнал оц ки квантования, несущий цнформаци 0 об исходном процессе, имеющие равномерную плотность ВероятОсти и не еОррелировенньм с цс ходым сообщением. чостаточная дпя пректики точность приближения достигается при 1 спопьзовение Восьми уровнец квантОВания, КвантЯ цсхОдньй сиГ:" нвл с шагом, ВелцчиОторо о изменяется таким образом, чтобы Обеспечить использование заданного числа уровней кВантоьения нолучаОТ сиг 1 ял 0:Ее;ки квантования ( льг.; "е.Ее м Ес Е -: е г .:;ен ного си Гнала цз цсх Дс ГО б а ла 0".щий ндибо 1 ьшей энтропией пр О ра.1 ичен 10 й шкале. Согласуя еа.-у сц: н-лв 011 Е" кц со шкалой канала пе:естройкгЕ аас. тебе сиГнйлв В за.и.,1,Ости От из зне.:нця шага квантования, дополнцтел а ок-" ращеют цзбьтсчность цегедаввемх 0 непрерывном ссобшец даИвХ 10 ВЕ,евот гсчеос-.- .Оредачц сключаот потери цнф;рмадиц Возникаюцце прц несовнаде 1 ЦИ ШКВЛ.а чертеже лра.Естаьлен Один цз Возмо)еьех Вареа 1 тов реалезвцец 1 Гед 1 ожен ного способа.Контролируемый п 1 раметр 1 подается не Вход первичного преобразоггателя 2, Выход которого Вязан с01 а:Е: ц Ехсдвмц Оезнсстпой схеы 3Хьантовтефля 4. Зьехор, квантователя с 0-лецсч со ВходОм бОкакотроля че с,: .СЕ 0 ль= зуемых у 01 Ее квантоани н,горым входом разностной схемы, ахход кстсрой через: ЕасЕт нруюшцй блок 6 и копер 7 соедчнен с трактом псредачц. 131:ход блока 5 сд.оединен ко входу схемы г;ерестройки масштаба сигналов 8 и ко входу схемы изменения шага квантования 3 ВыхОД которой подключен ко Втощ рому входу квантопвтеля и второму входу кодера. :Еыход схемы перестройки масштаба сигналя 8 связан со входом масштабирующего блока 6.;Контролируемыйпараметр 1 Отображается первичным преобразователем 2 в непрерывеЕ;й исходн Ей с 1 евл, кот 1 рй в процессе изменения его теку;его зе чения преобразуется квантовале . а ступенчатую функцию, Теушее зна е".: сигнала ошибки квентованея с выхода разностной схемы 3 через масетабчр.ю:. ший блок 8 поступает на кодер , ".Ог.- да коли 1 ество используем,х уро 1 ней7204,квантования, контролируемое блоком 5, соответствует заданному числу, обеспе- чивающему оптимальное распределение вероятностей кодируемого сигнала и согласование шкал сообщения и канала,5 квантование осуществляется с постоянным шагом. Если же дисперсия исходного сигнала изменится настолько, что число используемых уровней квантования будет несоответствовать заданному, то про- о изойдет изменение шага квантования, направленное на восстановление требуемой точности приближения плотности распределения ошибки квантования к равномерной. При этом информация о величине от 15 кдонения с выхода блока 5 контроля числа используемых уровней квацтования поступит в схему изменения шага квантования 9 и схему перестройки масштаба сигнала 8,2 О Б соответствии с геличиной отклонения дискретно изменяется шаг квантования и масштаб кодируемого сигнала, Данные об измененном шаге квантования поступают не только на вход квантователя, но25 и на вход кодера для передачи по тракту Переданные данные используются для восстановления исходного сообщения с требуемой точностью. Соответствукицим изменением масштаба си."нада компенсирует 30 ся измен-ние шага квантования и тем самым обеспечивается согласование шкал сообщения и канада. 59оПредложенный способ позволяет в условиях априорной неопределенности повысить информативность передаваемого сообщения,Формула изобретения Способ сокращения избыточности непрерывных сигналов, основанный на преобразовани исходного непрерывного сигнала в квантованный по уровню сигнал, о тдичающийся тем,что,сцелью повышения информативностипреебразования, путем оптимизации распределения вероятностей непрерывных сигналов формируют непрерывный сигнал ошибки кванто вания путем вычитания из исходного непрерывного сигнала сигнала квантованно го по уровню, при этом контролируют число используемых уровней квантования при отклонении этого числа от заданного изменяют шаг квантования и соответственно изменяют амплитуду непрерывногосигнала ошибки квантования.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Харкевич А, А. Теория информации.Опознавание образов, И., Наука", 1973,с. 83, 89.2. Вснедиктова М. Д. и др. Дельта. -модуляция. Теория и применение, МСвязь, 1976, с. 26-27 (прототип)10223/36 Тираж +Д ЦНИИГ И Государственно по дедам изобретений 113035, Москва, Ж, РаушПодписо комитета СССРоткрытийская набд, 4/5 лиад ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная Составитель Н. Лысенкоактор Д, Милитеев Техред И, Асталош Корректор В, Синицк