В обработке сигналов предыскажение — это метод защиты от ожидаемого шума и потерь. Идея заключается в том, чтобы заранее усилить (и, следовательно, исказить) диапазон частот, который наиболее восприимчив к шуму и потерям, так, чтобы после шумного и потеряющего процесса (передача по кабелю, запись на ленту...) из этого диапазона частот можно было извлечь больше информации. Устранение искажений, вызванных предыскажением, называется снятием предыскажения , что позволяет выходному сигналу точно воспроизводить исходный входной сигнал.
Усиление обычно используется во многих местах, начиная от FM-вещания ( улучшение предыскажения ) и виниловых (например, LP ) записей до PCI Express . Например, высокочастотные компоненты сигнала могут быть усилены для получения более равномерного индекса модуляции для передаваемого частотного спектра, и, следовательно, лучшего отношения сигнал/шум для всего частотного диапазона .
В обработке электронных аудиосигналов предыскажение относится к системному процессу, предназначенному для увеличения (в пределах полосы частот ) величины некоторых (обычно более высоких) частот по отношению к величине других (обычно более низких) частот с целью улучшения общего отношения сигнал/шум путем минимизации неблагоприятных эффектов таких явлений, как искажение затухания или насыщение носителя записи в последующих частях системы. Операция зеркала называется де-искажением, а система в целом называется акцентированием.
Предварительное выделение достигается с помощью сети предварительного выделения, которая по сути является калиброванным фильтром . Частотная характеристика определяется специальными временными константами . Частота среза может быть рассчитана из этого значения.
Предыскажения обычно используются в телекоммуникациях , цифровой аудиозаписи , нарезке пластинок , в передачах FM-вещания и при отображении спектрограмм речевых сигналов. Одним из примеров является кривая выравнивания RIAA на виниловых пластинках со скоростью вращения 33 и 45 об/мин . Другим примером является система шумоподавления Dolby , используемая с магнитной лентой.
Предыскажения используются в передатчиках с частотной модуляцией или фазовой модуляцией для выравнивания мощности модулирующего сигнала с точки зрения коэффициента отклонения . Процесс демодуляции приемника включает обратную сеть, называемую сетью деискажения, для восстановления исходного распределения мощности сигнала.
В телекоммуникациях деэмфазис является дополнением к предыскажению в системе защиты от шума, называемой акцентированием. Деэмфазис — это системный процесс, предназначенный для уменьшения (в пределах полосы частот) амплитуды некоторых (обычно более высоких) частот по отношению к амплитуде других (обычно более низких) частот с целью улучшения общего отношения сигнал/шум путем минимизации неблагоприятных эффектов таких явлений, как искажение затухания или насыщение носителя записи в последующих частях системы.
Специальные постоянные времени определяют кривую частотной характеристики , из которой можно рассчитать частоту среза .
Хотя редко используется, существует возможность стандартизированного акцента в мастеринге компакт-дисков Red Book . Поскольку проигрыватели компакт-дисков изначально были реализованы с доступными 14-битными преобразователями, была включена спецификация для предварительного акцента, чтобы компенсировать шум квантования . После того, как экономия масштаба в конечном итоге позволила использовать полные 16 бит, шум квантования стал менее важным, но акцент остался опцией. Предварительный акцент описывается как фильтр первого порядка с усилением 10 дБ (при 20 дБ/декада) и постоянными времени 50 мкс и 15 мкс. [1]
При последовательной передаче данных акцент используется для улучшения качества сигнала на выходе канала связи . При передаче сигналов с высокой скоростью передачи данных среда передачи может вносить искажения, поэтому акцент используется для искажения передаваемого сигнала с целью исправления этих искажений. При правильном выполнении это дает принятый сигнал, который больше похож на исходный или желаемый сигнал, что позволяет использовать более высокие скорости передачи данных или производить меньше битовых ошибок. Большинство реальных каналов имеют потери, которые увеличиваются с частотой [2] : 6 (фактически фильтр нижних частот), поэтому акцент должен инвертировать этот эффект (функционируя как фильтр верхних частот). [2] : 8 Это делает акцент формой выравнивания , реализованной на передающей стороне канала.
Выделение может быть реализовано либо путем усиления высоких частот (предыскажение, увеличение амплитуды переходных битов), либо путем ослабления низких частот (де-выделение, уменьшение амплитуды непереходных битов). Оба имеют одинаковый чистый эффект создания более плоской частотной характеристики системы; де-выделение обычно удобнее делать в реальных схемах, поскольку оно требует только ослабления, а не усиления. [2] : 9 Известные стандарты последовательных данных, такие как PCI Express , SATA и SAS, требуют, чтобы передаваемые сигналы использовали де-выделение.
Одной из распространенных реализаций акцента в реальном SERDES [3] является 3-отводный эквалайзер прямой связи (FFE): вместо того, чтобы напрямую управлять выходным выводом с желаемым выходным напряжением, фактическое выходное напряжение представляет собой взвешенную сумму желаемого значения бита (главный курсор), предыдущего бита (посткурсор) и следующего бита, который должен быть передан (прекурсор). [2] : 10,24 Основной коэффициент курсора управляет номинальной амплитудой бита и всегда положителен (поскольку отрицательный коэффициент инвертирует значение бита). Прекурсорный коэффициент устраняет ISI на приемнике, вызванную битами, которые еще не поступили (например, связь полей через меандры в трассе с согласованной задержкой), и обычно равен нулю или очень небольшому отрицательному значению, так как это часто не является основным вкладом в общую ISI. Посткурсорный коэффициент устраняет ISI на приемнике, вызванную непосредственно предшествующим битом, и обычно является большим отрицательным значением, [2] : 16 с каналами с большими потерями, требующими большего значения отвода. [4] Возможно и большее количество ответвлений, но это увеличивает сложность схемы и, как правило, приводит к снижению отдачи [2] : 14, поэтому обычно не используется.
Эффекты акцентирования сигнала можно ясно увидеть в глазковой диаграмме . В следующей демонстрации мы рассматриваем тестовую диаграмму PRBS-31 10,3125 Гбит/с с модуляцией NRZ , типичную для тестирования 10-гигабитного Ethernet . Канал имеет вносимые потери примерно 2 дБ на основной частоте, 3 дБ на 2-й гармонике и 4 дБ на 3-й. Цель состоит в том, чтобы достичь хорошо выровненного отклика канала, в котором глаз максимально открыт без чрезмерного выброса . Чрезмерное выравнивание может ухудшить джиттер, увеличить выброс и привести к менее открытому глазу, чем правильно выровненный сигнал. [5]
В этой статье использованы материалы из Федерального стандарта 1037C. Администрация общих служб . Архивировано из оригинала 2022-01-22. (в поддержку MIL-STD-188 ).