Универсальный дельта-кодек

Универсальный дельта-кодек

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

1. УНИВЕРСАЛЬНЫЙ ДЕЛЬТАКОДЕК , состоящий из передающей части , содержащей компрессор, дельтамодулятор , управляемый счетчик и генераторный блок, первый выход которого соединен с первым входом дельтамодулятора , выходы которого подключены к первым входам управляемого счетчика, а второй вход - к выходу компрессора, вход которого соединен с входной шиной, и приемной части, содержащей экспандер, выход которого подключен к выходной шине, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей , в передающую часть введен кододатчик , первый вход которого соединен с выходом управляемого счетчика, .первый выход - с линией связи, а вто рые выходы подключены к вторым входам управляемого счетчика, при этом вторые выходы генераторного блока подключены к вторым входам кододатчика , а третий выходы - к третьим входам управляемого счетчика, а в приемную часть введены кодопреобразсратель , управляемый счетчик, генераторный блок и интегратор, выход которого соединен с входом экспандеi ра, причем первые выходы генераторного блока подключены к первым йхо (Л дам кодопреобразователя, а вторые выходы - к первым входам управляемого счетчика, вторые входы которого соединены с выходами кодопреобразователя , первые выходы подключены к входам интегратора, а вторые выходы - к вторым входам кодопреобразователя, третий вход которого соединен с линией связи.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) )(51) Н 0 3 К 1 3/ 2 2

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР по.делАм изОБРетений и ОтнРытий (21) 3533068/18-21 (22) 31.12.82 (46) 07.03.84. Бюл. )) 9 (72) В.В.Кузнецов, И.В.Ситняковский и В.П.Кокошкин (71) Новосибирский электротехнический институт связи и Государственный научно-исследовательский институт радио (53) 681 ° 325.621.3.049.77 (088.8) (56) 1. Патент CUR М 3652957, кл. Н 03 К 13/22, 16. 12.70.

2. Авторское свидетельство СССР

9 930664, кл. Н 03 К 13/22, 24. 09. 80. (54 ) (57 ) 1. УНИВЕРСАЛЬНЫЙ ДЕЛЬТАКОДЕК, состоящий иэ передающей части, содержащей компрессор, дельтамодулятор, управляемый счетчик и генераторный блок, первый выход которого соединен с первым входом дельтамодулятора, выходы которого подключены к первым входам управляемого счетчика, а второй вход — к выходу компрессора, вход которого соединен с входной шиной, и приемной части, содержащей экспандер, выход которого подключен к выходной шине, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в передающую часть введен кододатчик, первый вход которого соединен с выходом управляемого счетчика, .первый выход — с линией связи, а вторые выходы подключены к вторым входам управляемого счетчика, при этом вторые выходы генера торного блока подключены к вторым входам кододатчика, а третий выходы — к третьим входам управляемого счетчика, а в приемную часть введены кодопреобраэсратель, управляемый счетчик, генераторный блок и интеrpaтор, выход которого соединен с входом экспандера, причем первые выходы генератор- щ ного блока подключены к первым Входам кодопреобразователя, а вторые выходы — к первым входам управляемого счетчика, вторые входы которого соединены с выходами кодопреобразова теля, первые выходы подключены к вхо-ф дам интегратора, а вторые выходы — к вторым входам кодопреобразователя, третий вход которого соединен с линией связи.

1078612

2. Дельта-кодек по п.1, о т л и ч а ю шийся тем, что кододатчик содержит элемент И, мультиплексор, универсальный регистр и триггер, выходы которого соединены с вторыми выходами кододатчика, информационный вход триггера подключен к информационному входу старшего разряда универсального регистра, к первому вхо- ду элемента И и к одному иэ первых входов кододатчика, остальные входы которого подключены к соответствующим информационным входами| мультиплексора, )управляющий вход которого соединен с выходом элемента И, второй вход которого соединен с первым из вторых входов кододатчика, второй вход которого соединен с первым управляющим входом универсального регистра, а третий — с вторым управляющим входом универсального регистра и тактовым входом триггера, при этом выходы мультиплексора подключены к другим информационным входам универсального регистра, выход которого соединен с выходом кододатчика..

3. Дельта-кодек по пп. 1 и 2, о тл ич ающи и с я тем, что управляемый счетчик передакщей части содержит два элемента ИЛИ, два элемента И и реверсивный счетчик, выходы которого соединены с соответствующими первыми выходами управляемого счетчика, первые входы которого подключены к первым входам соответствующих элементов И, вторые входы которых соединены с выходами соот1 ветствующих элементов ИЛИ, а выхо-.. ды — с входами сложения и вычитания реверсивного счетчика соответственно, при этом установочный вход реверсивного счетчика подключен к одному из третьих входов управляемого счетчика, остальные входы которого соединены с первыми входами соответствующих элементов ИЛИ, вторые входы которых подключены к вторым входам управляемого счетчика.

4. Дельта-кодек по пп, 1 — 3, отличающийся тем, что кодопреобразователь содержит регистр

Изобретение отйосится к импульсной технике и технике связи и может .быть использовано при построении аналого-цифровых и цифроаналоговых преобразователей для систем с импульсной модуляцией.

Известно устройство для аналогОцифрового преобразователя, содержа мультиплексор, эаемент сравнения и элемент ИЛИ, первый вход которого соединен с одним из первых входов кодопреобраъавателя, другие входы которого соединены с входами регистра, выходы которого подключены к информационным входам мультиплексора, причем выход старшего разряда регистра соединен с информационным вхо-! дом старшего разряда элемента срав- нения и вторым входбм элемента ИЛИ, выход которого подключен к управляющему входу мультиплексора, выходы которого соединены с первыми информационными входами элемента сравнения, вторые информационные вхо ды которого подключены к вторым вхо- .дам кодопреобразавателя, при этом выходы элемента сравнения соединены с выходами кодопреобразователя, тре» тий вход которого подключен к соответствующему входу регистра.

5. Дельта-кодек по пп. 1 — 4, отличающийся тем, что управляемый счетчик приемной части содержит реверсивный счетчик, элемент ИЛИ н пять элементов И, причем первые входы управляемого счетчика соединены соответственно с установочным входом реверсивного счетчика и первыми входами первого элемента И и элемента ИЛИ, выход которого подключен к второму входу первого элемента И, выход которого соединен с пеэвыми входами второго и третьего элементов И, при этом вторые входы второго и третьего элементов И, а также второй вход элемента ИЛИ и первые входы четвертого и пятого эле ментов И соединены с соответствующими вторыми входами управляемого счетчика, первые выходы которого подключены к выходам второго и третьего элементов И и вторым входам четвертого и пятого элементов И соответственно, кроме того, выходы четвертого .и пятого элементов И соединены соответственно с входами сложения и вычитания реверсивного счетчика, выходы которого соединены с вторыми выходами управляемого счетчика. щее последовательно соединенные линейный дельта-модулятор и цифровой преобразователь. Конструкция послед

Hего определяет вид модуляции: импульсно-кодовую модуляцию (ИКМ), дельта-г;одуляцию (ДИ) и их разновидч ности, выбор которого зависит от характера передаваемой информации, требуемого качества обработки сиг1078612 нала и эксплуатационных характерис- тик устройства (1) .

Однако устройство ыиеет ограниченные функциональные воэможности: пр дполагает определенный режим ра- 5 боты и не обеспечивает оперативную перестройку алгоритма обработки сигнала, что в конечном итоге снижает эффективность средств связи.

J 10

Наиболее близким техническим ре4 шением к предлагаемому является адаптивный дель та-кодек, состоящий иэ передающей части, содержащей компрессор, дельта-модулятор управ- 15 ляемый счетчик и генераторный блок, первый выход которого соединен с первым входом дельта-модулятора, выходы которого подключены к первым входам управляемого счетчика, а второй вход — к выходу компрессора, вход которого соединен с входной шиной, и приемной части, содержащей экспандер, выход которого подключен к выходной шине (2J .

Недостатком устройства также яв- 25 ляются ограниченные функциональные возможности: невозможность использования его в комбинированных системах связи с импульсно-кодовой модуляцией различных видов, 30

Цель изобретения — расширение функциональных воэможностей. для достижения поставленной цели в универсальный дельта-кодек, состоящий из передающей части, содержащей 35 компрессор, дельта-модулятор, управ.ляемый счетчик и генераторный блок, первый: ыход которого соединен с первым входом дельта-модулятора, выходы которого подключе ны к первым вхо- 40 дам управляемого счетчика, а второй вход — к выходу компрессора, вход которого соединен с входной шиной, и приемной части, содержащей экспандер, выход котоРого подключен к вы- 45 ходной шине, в передающую часть введен кододатчик, первый вход которого соединен с выходом управляемого счетчика, первый выход — с линией связи, а вторые выходы подключены к вторым входам управляемого счетчика, при этом вторые выходы генераторного блока подключены к вторым входам кододатчика, а третьи выходы - к третьим входам управляемого счетчика, а в приемную часть введены кодопреобразователь, управляемый счетчик, генераторный блок и интегратор, выход которого соединен с входом экспандера, причем первые выходы генератор. ного блока подключены к первым вхо- 60 дам кодопреобразователя, а вторые выходы — к первым входам управляе.мого счетчика, вторые входы которого соединены с выходами кодопреоб. разователя, первые выходы подключе- б5 ны к входам интегратора, а вторые выходы — к вторым входам кодопреобразователя, третий вхоц которого соединен с линией связи.

При этом кододатчик содержит элемент И, мультиплексор, универсаль— ный регистр и триггер, выходы которого соединены с вторыми выходами кододатчика, информационный вход триггера подключен к информационному входу старшего разряда универсального регистра, к первому вхс элемента И и к одному из первых дов кододатчика, остальные входы которого подключены к соответствующим информационным входам мультиплексора, управляющий вход которого соединен с выходом элемента И, второй вход которого соединен с первым из вторых входов кододатчика,.вToрой вход которого соединен с первым управляющим входом универсального регистра, а третий с вторым управ— ляющим входом универсального регистра и тактовым входом триггера, при этом выходы мультиплексора подключены к другим информационным входам универсального регистра, выход которого соединен с выходом кододатчика °

Управляемый счетчик передающей части содержит два элемента ИЛИ, два элемента И и реверсивный счетчик, выходы которого соединены с соответствующими первыми выходами управляемого счетчика, первые входы которого подключены к первым входам соответствующих элементов И, вторые входы которых соединены с выходами соответствующих элементов ИЛИ, а выходы — с входами сложения и вычитания реверсивного счетчика соответственно, при этом установочный вход реверсивного счетчика подключен к одному из третьих входов управляемого счетчика, остальные входы которого соединены с первыми входами соответствующих элементов ИЛИ, вторые входы кЬторых подключены к вторым входам управляемого счетчика. !

Кодопреобразователь содержит регистр, мультиплексор, элемент сравнения и элемент ИЛИ, первый вход котоРОГО СОЕДИнеи с одииМ иэ ПерВЫХ ВХОдов кодопреобразователя, другие входы которого соединены со входами регистра, выходы которого подключены к информационным входам мультиплексора, г ричем выход старшего разряда регистра соединен с информационным входом старшего разряда элемента сравнения и вторым входом элемента ИЛИ, выход которого подключен к управляющему входу мультиплексора, выходы которого соединены с первыми информационными входами элемента сравнения, вторые информационные

1078612 входы которого подключены к вторым входам кодопреобразователя, при этом выходы элемента сравнения соединены с выходами кодопреобразователя, третий вход которого подключен к соответствующему входу регист ра.

Управляемый счетчик приемной части содержит реверсивный счетчик, элемент ИЛИ и пять элементов И, причем первые входы управляемого счет- 10 чика соединены соответственно с установочным входом реверсивного счетчика и первыми входами первого .мента И и элемента ИЛИ, выход ко>oro подключен ко второму входу 15 элемента И, выход которого соединен с первыми входами второго и третьего элементов И, при этом вторые входы второго и третьего элементов И, а также второй вход злемен- 0 та ИЛИ и первые входы четвертого и пятого элементов И соединены с соответствующими, вторыми входами управляемого счетчика, первые выходы которого подключены к выходам второ.

ro и третьего элементов И и вторым входам четвертого и пятого элементов И соответственно, кроме того выходы четвертого и пятого элементов И соединены соответственно с входами сложения и вычитания реверсивного счетчика, выходы которого соединены с вторыми выходами управляемого счетчика.

На фиг. 1 — 3 представлены функциональные схемы устройства.

Универсальный дельта-кодек состоит из neредающей части 1, содержащей компрессор 2, соединенный через дельта-модулятор 3 с управляемым счетчиком 4, выход которого через 40 кадодатчик 5 соединен с генераторным блоком 6 и линией 7 связи, а также.. приемной части 8, содержащей кодопреобразователь 9, соединенный с гекераторным блоком 10 и управляемым 45 счетчиком 11, выходы которого через интегратор 12 соединены с экспандером 13.

Кододатчик 5 содержит мультиплексар 14, управляющий вход которого 50 подключен к выходу элемента И 15, а выходы подключены к соответствующим разрядам универсального регистра 16, старший разряд которого подключен к информационному входу триггера 17.

Управляемый счетчик 4 содержит элементы ИЛИ 18 и 19, элементы И 20 и 21, входы которых подключены к выходам элементов ИЛИ 18 и 19 и реверсивный счетчик 22, выходы =-лемен- 0 тов И 20 и 21.подключены к шинам сло жения и вычитания реверсивного счетчика 22.

Кодопреобраз ов а тель 9 состоит из регистра 23, выходы которого годключены к входам мультиплексора 24, выходы которого соединены с информационными входами элемента 25 сравнения, вход старшего разряда которого подключен к выходу последнего pas— рада регистра 23, и к первому входу элемента ИЛИ 26, выход которого подключен к управляющему входу мультиплексора 24.

Управляемый счетчик 11 содержит элемент ИЛИ 27, подключенный выходом к входу элемента И 28, выход которого подключен к первым входам элементов И 29 и 30, выходы которых соединены с первыми входами элементов И 31 и 32, выходы которых подключены к шинам сложения и вычитания реверсивного счетчика 33.

Устройство рабстает следующим образом.

Аналоговый сигнал Х (t) после сжатия в компресссре 2 поступает на вход дельта-модулятора 3, в котором оптимальный режим обеспечивается соответствующим выбором величины шага квантования а и тактовой частоты F@, формируемой в генераторном блоке 6 из условия

)(() ñ cь/

На выходе дельта-модулятора 3 имеются две цифровые последовательности, одна из которых отражает информацию о положительных приращениях дельта-модулятора 3, а другая — об отрицательных приращениях, Эти последовательности через элементы 18-21 поступают на реверсивный счетчик 22. Выходы разрядов реверсивного счетчика 22 через мультиплексор 14 подключаются к универсаль— ному регистру 16, реализующему функцию преобраэователя параллельного кода в последовательный для передачи в линию 7 связи. На входе кодопреобразователя 9 формируется кодовое слово, записанное в регистре 16 передающей части 1 таким образом, чтобы недостающим при передаче младшим разрядам были присвоены значения 0, Сформированное таким образом кодовое число поступает через .мультиплексор 24 на элемент 25 сравнения, на другие входы которого поступает кодовое числа из реверсивного счетчика 33, управляемого элементами 27-31 таким образом, чтобы число, записанное в реверсивный счетчик 22 в течение такта передачи, перепнсалось в реверсивный счетчик 33 с точностью, определяемой условиями передачи. При этом числе положительных и отрицатель-. ных приращений, поступающих на ревер сивный счетчик 33 приемной части 8, с заданной точностью будет эквивалентно числу приращений, поступающих на реверсивный счетчик 22 передающей части 1. Восстановление же исхОдного

1078612

60 сигнала осуществляется в приемной части 8 на интеграторе 12, формирую- щем то же количество приращений за такт, что и дельта-,модулятор 3, и в экспандере 13, Управление работой передающей части 1 осуществляется из генератор. кого блока 6 по шести шинам.

Соответственно в этот же режим переводится N приемная часть 8.

Устройство универсальный дельта-кодек позволяет осуществлять различные режюиа работы, отмеченные s таблице.

Одновременно электрическим путем можно задавать качество кодирования сигнала с соответствующим изменением скорости передачи, и организовать кодовое слово с передачей униполяриого либо биполярного отсчета, причем режим работы устройства можно сделать либо фиксированным, либо автоматически, устанавливаемым, например, по анализу цифрового линейного сигнала. Такая универсальность устройства позволяет в значительной мере облегчить создание перспективных комбинированных систем связи, в которых требования предъявляемые к каналу связи, зависящие от вида передаваемсй информации и требуемого качества обработки сигнала, задаются только работой генераторного блока 6, который можно строить общим для всей системы связи. Автоматический режим работы генераторного блока 6 позволяет осуществлять оптимальное кодирование сигнала независимо от вида пере" ,даваемой информации. !

При работе устройства в режиме импульсно-кодовой модуляции при органиэации четырехразрядного биполярного кодового слова, в приемной 8 и передающей 1 частях испольэу.отся шестиразрядные реверсивные счетчики 22 и 33, Прямая и инверсная последовательности дельта-потока поступают соответственно на шину сложения и вычитания реверсивного счетчика 22, что обеспечивается подачей логической 1 . При этом в реверсивном счетчике 22 отражается униполярный отсчет входного сигнала, выраженный в шагах квантования, Преобразование отсчета в биполярный осуществляется двухканальным мультиплексором 14 управление которым осуществляется старшим разрядом реверсивного счетчика 22.

Для передачи отсчета в линию 7 это число переписывается в тактовые моменты времени, определяемые частотой F дискретизации в регистр 23 и передается со скоростью определяемой частотой F начиная со старшего разряда, так как скорость считывания определяется частотой F4 (в нашем случае F = 4F4„ ), то в линию 7 будут передаваться только четыре старших разряда. Младшим непереданным разрядам в приемной части 8 будут присваи.

5 ваться 0 . С выхода регистра 23 принятое кодовое слово поступает через мультиплексор 24 на элемент 25 сравнения, который откроет подачу импульсов с частотой F8 на реверсив10 ный счетчик 33, Причем, если предыдущий отсчет реверсивного счетчика 33 меньше поступившего, то элемент 25 сравнения подключает импульсы на шину сложения, если больше

)5 то на шину вычитания, Как только значения отсчетов сравняются подача импульсов на счетчик 33 прекращается до начала следующего такта. Аппроксимирующее на20 пряжение Функции восстанавливается иа интеграторе 12 за счет изменения его величины иа число приращений, определяемых количеством импульсов. .

Для перевода устройства в режим ДИКМ

25 достаточно сбрасывать обе части 1 И, 8 в 0 с тактовой частотой Р, что позволит сократить число передаваемых разрядов, чтобы осуществлять оптимальное заполнение реверсивного счетчика 22. Для простоты анализа рассматривается обработка того же

- фрагмента сигнала при использовании пятираэрядного реверсивного счетчика 22 с передачей в линию 7 униполярного сигнала.

Для перевода устройства в режим ДМ необходимо отключить от реверсивного счетчика 22 частоту сброса F<, управле.т ние осуществлять по анализу старшего

40 разряда реверсивного счетчика 22, для чего необходимо подать логический 0 . При этом в реверсивном счетчике 22 сформируется кодовое слово, в котором старший разряд отображает дельта-сигнал входной функции х(1) с шагом квантования где и — число разрядов реверсивного счетч нка 22;

4 — шаг квантования дельта-модулятора, а младшие разряды определяют ошибку между аппроксимирующей функцией, восстановленной из дельта-сигнала и входной функцией

02 4 A (tl-1), где R.(h-1) - кодовое число, записанное в младших разрядах реверсивного счетчи ка 22.

Следует отметить, что точность восстановления сигнала может быть повышена при одновременной переда"юе всех разрядов реверсивного счетчика 22, работающего в режиме ДМ.

1078612! !1! !! 1 1 ! 0

ИКМ биПОЛЯРНАЯ

Рл!!1!! 0 ! 1 ! 0

УДМ

FA = Ill

Такой режяч работы устройства наэывается унифицированная ДМ (УДИ).

Отмеченный режим работы устройства поэволяет восстанавливать исходный сигнал X с той же точностью, что и при ДИКИ, но имеет перед ней следующие преимущества.

При передаче сигнала в режиме

ДИКИ необходимо при сбоях в линии 7 защищать все разряды кодового слова.

В противном случае будет происходить накопление ошибки. В режиме же УДМ для устранения влияния линейных сбо ев достаточно эащищать только старИКМ УНИПОЛЯРная F> ший разряд, так как ошибка квантования передается отсчетами ИКИ и в приемной части 8 не накапливается.

Наличие информации об ошибке грубо5 го представления ДМ сигнала поэволяет строить более совершенные алгоритмы адаптации как к мощности входного сигнала, так и его спектру.

Универсальный дельта-кодек может

10 стать составным уэлом единой цифровой сети свяэи, где в эависимости от вида передаваемой информации возможен комбинированный способ передачи.

Fg

Fg

Fg

F@

1078 612

Составитель С.Кривуценко

Редактор Е.Лушникова ТехредМ.Гергель Корректор Л.Пилипенко

Заказ 984/52 Тираж 862 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035 Москва Ж-35р Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, г.ужгород, ул.Проектная, 4