8.2.4. Методы разностного квантования аналоговых сигналов

Между соседними отсчетами речевого сигнала имеется значительная корреляция, которая слабо убывает по мере увеличения интервала между отсчетами. Это означает, что речевой сигнал изменяется медленно и разность между соседними отсчетами будет иметь меньшую дисперсию, чем исходный сигнал, что позволяет применять методы разностного квантования речевого сигнала (Рис. 8.29), где z - входной сигнал; - оценка предсказанного значения входного сигнала; z - квантованный входной сигнал; d - ошибка предсказания; d - квантованная ошибка предсказания; e - ошибка квантования;

; . Учитывая, что и получим

Линейная дельта-модуляция (Рис. 8.30) использует одноразрядный (двухуровневый) квантователь и предсказатель 1 порядка .

При этом входной сигнал квантователя имеет вид .

Восстановление аналогового сигнала из сигнала линейной ДМ осуществляется суммированием шага квантования.

Линейная ДМ технически реализуется относительно просто, но обладает рядом недостатков:

• перегрузка по крутизне;
• шум дробления (шум незанятого канала).

Кроме того, для обеспечения приемлемого качества восстановления речевого сигнала требуется высокая скорость преобразования (передачи) - порядка 200 кбит/с.

Адаптивная ДМ. Шаг квантования меняется в зависимости от крутизны исходного сигнала от минимального до максимального значения. Возможны различные схемы (алгоритмы) адаптивной модуляции. Отслеживается выходной поток квантователя - при чередовании 0 и 1 шаг уменьшается, при последовательных 0 или 1 шаг увеличивается. Данный вид модуляции не получил широкого применения.

Рис. 8.29. Структурная схема кодера разностного квантования

Рис. 8.30. Линейная дельта-модуляция: аналоговый сигнал (кривая 1) и сигнал квантователя линейной ДМ (кривая 2)

Дальнейшим развитием систем разностного квантования является адаптивная дифференциальная ИКМ. Методы адаптации распространяются как на квантователь, так и на предсказатель. Осуществляется передача цифровых представлений адаптивного шага и коэффициентов предсказателя. Удовлетворительные результаты при скорости передачи 32 и 24 кбит/с. МСЭ-Т стандартизировал данный вид модуляции в Рекомендации G.726 для скорости передачи 32 кбит/с.