способ передачи и приема цифровой информации

Формула изобретения

СПОСОБ ПЕРЕДАЧИ И ПРИЕМА ЦИФРОВОЙ ИНФОРМАЦИИ, заключающийся в том, что на передающей стороне поток информации разбивают на фрагменты постоянного формата, каждый из которых преобразуют посредством ортогонального преобразования, в каждом из преобразованных фрагментов отфильтровывают несущественные значения и передают по каналу связи отфильтрованные фрагменты, а на приемной стороне восстанавливают фрагменты принятого потока информации с помощью обратного ортогонального преобразования, отличающийся тем, что, с целью повышения достоверности передачи, на передающей стороне преобразование каждого фрагмента потока информации осуществляют одновременно посредством ортогональных преобразований различных видов, для каждого отфильтрованного фрагмента осуществляют обратные ортогональные преобразования с одноименным видом преобразования, сравнивают каждый фрагмент входного потока информации и одноименные с ним фрагменты после соответствующего обратного ортогонального преобразования и по минимальному значению уровня искажения определяют вид и формируют сигнал признака ортогонального преобразования того отфильтрованного фрагмента, передачу которого осуществляют по каналу передачи вместе с сигналом признака соответствующего ему ортогонального преобразования, на приемной стороне по принятому сигналу признака ортогонального преобразования осуществляют восстановление фрагмента принятого потока информации.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к электросвязи и может использоваться в системах передачи цифровой информации со сжатием, например, для передачи сигнала телевизионного изображения.

Известен способ передачи цифровой информации с использованием дифференциальной кодоимпульсной модуляции, заключающийся в передаче по линии кодированной разности между мгновенным значением отсчета сигнала и значением, предсказанным по предыдущим отсчетам [1] .

Наиболее близким к заявляемому техническому решению является способ передачи цифровой информации, заключающийся в том, что на передающей стороне поток информации разбивается на фрагменты постоянного формата, определяется трансформанта ортогонального преобразования каждого фрагмента, отфильтровываются несущественные компоненты трансформанты и осуществляется канальное кодирование профильтрованной трансформанты для передачи по линии, на приемной стороне осуществляется декодирование принимаемого сигнала и восстановление фрагментов принятого потока информации с помощью обратного преобразования декодированного сигнала [2] .

Недостатком этого способа является низкая достоверность передачи конкретных потоков информации, так как каждый вид ортогонального преобразования наилучшим образом пригоден лишь для передачи потоков информации с конкретной структурой [3] , способ в целом обладает приемлемой достоверностью лишь в среднестатистическом плане.

Цель изобретения - повышение достоверности передачи цифровой информации.

Цель достигается адаптацией вида ортогонального преобразования к конкретным фрагментам потока информации. Для этого согласно способу передачи цифровой информации, заключающемуся в том, что на передающей стороне поток информации разбивается на фрагменты постоянного формата, определяется трансформанта ортогонального преобразования каждого фрагмента, отфильтровываются несущественные компоненты трансформанты и осуществляется канальное кодирование профильтрованной трансформанты для передачи по линии, а на приемной стороне осуществляется декодирование принимаемого сигнала и восстановление фрагментов принятого потока информации с помощью обратного ортогонального преобразования декодированного сигнала, на передающей стороне дополнительно определяются для каждого фрагмента n-1 трансформант ортогональных преобразований с различными наборами базисных функций, в каждой из n-1 трансформант отфильтровываются несущественные компоненты, для каждой из n профильтрованных трансформант осуществляется обратное ортогональное преобразование со своим набором базисных функций, вычисляются уровни искажения фрагмента входного потока информации после каждого обратного ортогонального преобразования профильтрованных трансформант и по минимальному значению уровня искажения определяется вид ортогонального преобразования, для профильтрованной трансформанты которого осуществляется канальное кодирование для передачи по линии, причем по линии передается также код номера выбранного вида ортогонального преобразования, а на приемной стороне по принятому коду номера выбранного вида ортогонального преобразования осуществляется выбор соответствующего набора базисных функций обратного ортогонального преобразования.

Определение трансформант ортогональных преобразований совместно с разбиением потока информации на фрагменты может быть реализовано, например, с помощью устройства.

Фильтрация несущественных компонент трансформант может осуществляться, например, по пороговому методу, т. е. обнулением компонент трансформанты, амплитуды которых ниже порогового уровня. Существуют и иные алгоритмы фильтрации.

Канальное кодирование может представлять собой обычную кодоимпульсную модуляцию или, например, адаптивное кодирование с переменной длиной кода.

Уровень искажений фрагмента может вычисляться, например, посредством определения среднеквадратического отклонения фрагмента входного потока информации после обратного ортогонального преобразования профильтрованной трансформанты от неискаженного фрагмента входного потока информации.

В качестве базисных функций ортогональных преобразований могут быть выбраны функции Уолша, Хаара, Фурье, Функции косинусного преобразования, слэнт-преобразования и т. д.

На фиг. 1 изображена схема передающей части системы; на фиг. 2 изображена блок-схема приемной части системы.

Передающая часть содержит регистр 1 сдвига, n каналов, каждый из которых состоит из последовательно соединенных блока 2 ортогонального преобразования, блока 3₁ фильтрации несущественных составляющих трансформанты, блока 4₁ обратного ортогонального преобразования и блока 5₁, оценки искажения информации, блок 6 сравнения, входы которого соединены с выходами блоков 5₁-5_n, мультиплексор 7, информационные входы которого подключены к выходам блоков 3₁-3_n, вход управления соединен с выходом блока 6 сравнения, кодер 8, информационный вход которого соединен с выходом мультиплексора 7, и делитель частоты 9, вход которого соединен с синхронизирующим входом регистра 1, выход подключен к синхронизирующим входам блока 6 сравнения и кодера 8, при этом выход регистра 1 сдвига соединен с входами блоков 2₁-2_n и вторыми входами блоков 5₁-5_n.

Приемная часть содержит декодер 10, демультиплексор 11, информационный вход которого соединен с выходом декодера 10, блоки 12₁-12_n обратного ортогонального преобразования, входы которых соединены с выходами демультиплексора 11, и мультиплексор 13, информационные входы которого подключены к выходам блоков 12₁-12_n, а управляющий вход объединен с управляющим входом демультиплексора 11.

Система, реализующая предложенный способ, функционирует следующим образом.

Передаваемая цифровая информация, поступающая на информационный вход регистра 1 сдвига, представляет собой поток дискретных сигналов (отсчетов) амплитуды некоторого изменяющегося во времени процесса. Отсчеты производятся через заданные тактовые интервалы времени и представляются в виде цифрового кода, например в виде кодоимпульсной модуляции. Сигнал тактовой частоты отсчетов поступает на синхронизирующий вход регистра 1 сдвига. Отсчеты могут, например, быть значениями яркости телевизионного изображения при строчно-кадровом его представлении.

В регистр 1 сдвига записывается фрагмент потока информации, состоящий из N отсчетов, где N - целое число. С помощью блоков 2₁-2_n ортогональных преобразований параллельно находятся трансформанты различных ортогональных преобразований. Блоки 3₁-3_n осуществляют отфильтрование несущественных значений трансформант, например, по пороговому методу, т. е. обнулением значений несущественных значений, амплитуды которых меньше порогового уровня. Таким образом, на выходах блоков 3₁-3_n присутствуют одновременно N/K кодовых значений существенных значений трансформант, где К - коэффициент сжатия, блоки 4₁-4_n осуществляют обратные ортогональные преобразования профильтрованных трансформант, формируя N/K отсчетов преобразованного потока информации.

Блоки 5₁-5_n оценивают для каждого типа ортогонального преобразования уровня искажения входного фрагмента потока информации в процессе фильтрации несущественных значений трансформант. Оценки производятся посредством сравнения одноименных отсчетов входного фрагмента с профильтрованными фрагментами и вычисления, например, среднеквадратичного отклонения.

Блок 6 осуществляет сравнение уровней искажения, вычисляемых блоками 5₁-5_n, и формирует на своем выходе код вида того i-го ортогонального преобразования, для которого выходной уровень блока 5₁ минимален. Сигнал на выходе блока 6 формируется в момент прихода фронта импульса с делителя 9 частоты, имеющего коэффициент деления равным. Таким образом, осуществляется параллельная обработка всего фрагмента входной информации.

Кодовый сигнал с выхода блока 6 устанавливает мультиплексор 7 в положение, когда на его выход проходит сигнал с выхода блока 3₁. Этот сигнал кодируется кодером 8 для передачи по каналу. При этом несущественные значения трансформанты не передаются.

На приемной стороне декодер 10 осуществляет декодирование принятого сигнала, формируя принятую отфильтрованную трансформанту фрагмента. С помощью демультиплексора 11 согласно коду, переданному с выхода блока 6, сигнал трансформанты подается на вход блока 12_i, в котором производится обратное ортогональное преобразование i-го вида. Результат восстановленного фрагмента потока информации через мультиплексор 13 поступает на выход системы.

Таким образом, согласно предложенному способу передачи информации осуществляется адаптация вида ортогонального преобразования, осуществляющего сжатие объема передаваемой информации, к конкретной структуре фрагмента потока входной информации. Тем самым за счет уменьшения уровня искажения фрагмента при сжатии повышается достоверность передачи информации. (57) 1. Птачек М. Цифровое телевидение. Теория и техника. М. ; Радио и связь, 1990, с. 138.

2. Там же, с. 210 (прототип).

3. Ахмед З. Н. , Рао К. Р. Ортогональные преобразования при обработке цифровых сигналов. М. : Связь, 1980, с. 194, 200.