Способ формирования цифрового дельта-потока импульсов в групповом передатчике сигналов управления и взаимодействия

Способ формирования цифрового дельта-потока импульсов в групповом передатчике сигналов управления и взаимодействия

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Использование: способы формирования цифрового дельта-потока импульсов. Сущность изобретения: устройство для реализации способа содержит генератор 1, коммутатор-мультиплексор 2, постоянное запоминающее устройство 3, коммутатор 4, регистр сдвига 5, коммутатор-демультиплексор 6, канальные оперативные запоминающие устройства 7, дельта-декодер 8. 1-2-3-4-5-6-7-8. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (!!)

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

Й/ с71>

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4820614/09 (22) 28.04.90 (46) 15.05.93. Бюл. hh 18 (71) Самарский электротехнический институт связи (72) И.С.Брайнина (56) Свиланс M.Ï. и др. Отчет по НИР Рига, Рижское отд. ЦНИИС (РОНИИС) отдел М 2, 1989 r. (54) СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ ЦИФРОВОГО ДЕЛЬТА-ПОТОКА ИМПУЛЬСОВ В

ГРУППОВОМ ПЕРЕДАТЧИКЕ СИГНАЛОВ

УПРАВЛЕНИЯ И ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ (57) Использование: способы формирования цифрового дельта-потока импульсов, Сущность изобретения:устройстводля реализации способа содержит генератор 1, коммутатор-мультиплексор 2, постоянное запоминающее устройство 3, коммутатор 4, регистр сдвига 5, коммутатор-демультиплексор 6, канальные оперативные запоминающие устройства 7, дельта-декодер 8, 1-2 — 3 — 4 — 5 — 6 — 7 — 8. 1 ил.

181581%

55

Иэобрете:ие относится к технике электросвязи и предназначено, в частности, для формирования в групповом N-канальном дельта-потоке сигналов управления и взаимодействия с целью сопряжения цифровых электронных АТС с адаптивной дельта-Модуляцией (ЭАТС-ЦА) с аналоговыми координатными АТС, Целью изобретения является повышение точности формирования цифрового дельта-потока импульсов, На чертеже изображена функциональная схема, реализующая предложенный способ.

Цифровой групповой передатчик сигналов управления и взаимодействия с адаптивной дельта-модуляцией содержит генераторное оборудование 1, коммутатормультиплексор 2 номера комбинации, постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) 3 дельта-потока, коммутатор 4 четверок дельта-отсчетов, регистр 5 сдвига, коммутатордемультиплексор 6 каналов, группу 7 канальных ОЗУ и группу 8 дельта-декодеров по числу Nканалов передачи,,в ПЗУ 3 дельта-потока записаны отрезки сигналов управления и взаимодействия с сохранением переходных процессов при нарастании шага квантования и с амплитудными предыскажениями в пользу низкочастотной составляющей двухчастотного сигнала, при этом на первый вход генераторного оборудования 1 поступает последовательность импульсов цикловой синхронизации Ец = 8 кГц, на второй вход генераторного оборудования 1, объединенный с тактовым входом регистра 5 сдвига, подается последовательность импульсов тактовой синхронизации

F> = 8 (N) кГц, первые!о92Й выходов генераторного оборудования 1 поступают на объединенные одноименные управляющие входы коммутатора-мультиплексора 2 номера комбинации и коммутатора-демультиплексора 6 каналов, выходы данных коммутатора-мультиплексора 2 номера комбинации поданы на первую группу адресных входов ПЗУ 3 дельта-потока, вторая группа адресных входов которого соединена с одноименными адресными входами группы 7 канальных ОЗУ и подключена ко вторым выходам генераторного оборудования 1, его третий и четвертый выходы соединены каждый с одноименными входами коммутатора 4 четверок дельта-отсчетов, его первая и вторая четверки входов подключены к одноименным выходам ПЗУ 3 дельта-потока, кодовые выходы коммутатора 4 четверок дельта-отсчетов поданы на одноименные входы регистра 5 сдвига, его выход связан со входом данных коммутато5

45 ра-демультинлексора б каналов, выходы которого поданы каждый на входы данных одноименных канальных ОЗУ в составе группы 7, их входы записи/считывания и выборки порознь обьединены и подключены соответственно к пятому и шестому выходам генераторного оборудования 1, выходы каждого иэ канальных ОЗУ группы 7 поданы на вход одноименного дельта-декодера группы 8, выходы группы 8 дельта декодеров по числу N каналов передачи являются выходами устройства, а N групп кодов (D1 — 0п ) на входах данных коммутатора-мультиплексора 2 номера комбинации являются информационными входами устройства.

Рассмотрим сущность предложенного способа формирования цифрового дельтапотока импульсов в групповом передатчике сигналов управления и взаимодействия на примере реализующего его устройства.

На входы данных коммутатора-мультиплексора 2 номера комбинации подаются

N-rpyonm-значныхдвоичных кодов(01 Dm), в каждом из которых отображается номер одной из 2 комбинаций сигналов управления и взаимодействия, К примеру, кодовая комбинация (00000) соответствует "режиму молчания" (паузе) — не передается ни одна из частотных составляющих, дельта-поток имеет вид: 101010... Комбинации (00001) соответствует цифра 1 набора номера, пара частот 700 —,900 Гц; комбинации 00010 (2) соответствует пара частот 700 1100 Гц и т,д., комбинации 01001 (9) — пара частот

1100+1500 Гц, 01010 (О) — 1300+1500 Гц. Комбинации 01011 (1 1) — 700 -1700 Гц; 01100 (12) — 900+1700 Гц; 01101 (13) — 1100+1700 Гц;

01110 (14) — 1300 1700 1 ; 01111 (15)—

1500 1700 Гц являются вспомогательными и резервными.

3а одночастотными сигналами закреплены оставшиеся шестнадцать комбинаций пятизначного двоичного кода, а именно комбинациям с 1000 (1 6) по 10011 (19) соответствует сигнал "зуммер" 425 Гц; комбинациям с 10100 (20) по 10111 (23) — сигнал

"АОН" 500 Гц; комбинациям с 11000 (24) по

11011(27) — "контроль сети" на частоте 700

Гц; комбинациям с 11100 (28) по 11111 (31)—

"контроль сети" на частоте 1100 Гц, Резервирование по четыре номера комбинаций за одночастотными сигналами обеспечивает передачу более длинных одночастотных

"посылок" (вплоть до Т1 =. 256 мс), тогда как двухчастотные знаки набора номера будут передаваться длительностью не более Т2 =

64 мс и такой же паузой (комбинация 00000) при номинальном значении Tg,

1815806

На управляющие входы коммутаторамультиплексора 2 номера комбинации поступают с первых !оц2Н выходов генераторного оборудования 1 импульсные последовательности смены номеров каналов с 1-го по й-й. Ка чертеже изображен пример N = 8, на три управляющих входа коммутатора — мультиплексора 2 поступают последовательности f = 32,16 и 8 кГц смены каналов для 8-ми-канальной группы сигна- 10 лов управления и взаимодействия с адаптивной дельта-модуляцией и частотой квантования в каждом канале f< = 32 кГц.

За время существования адреса данного канала AT э — 15,6 мкс в

1 15

2 32 10 групповом дельта-потоке 32N . 256 кБит/с передается одна четверка дельта-отсчетов

1» канала, один раз в течение цикла Тц =

fq

425 мкс.

При считывании в течение времени Ас выходов данных коммутатора-мультиплексора(2) номера комбинации на первую группу из пяти адресных входов ПЗУ (3) 25 дельта-потока поступает пятизначный двоичный код номера сигнала управления и взаимодействия, передаваемого в данном канале.

В ПЗУ (3) дельта-потока записаны 20 вариантов дельта-потока, соответствующих вышеперечисленным сигналам — "режиму молчания", 15-и двухчастотным сигналам и

4-м одночастотным.

Программирование ПЗУ {3) дельта-по- 35 тока осуществлялось путем моделирования на микро=ЭВМ адаптивного дельта-кодера, на вход которого, начиная с "режима молчания", поступала одна из 15-ти двухчастотных реализаций сигнала в течение времени

Т2 = 64 мс или одна из 4-х одночастотных реализаций сигнала в течение времени Т1 =

256 мс.

В процессе моделирования на микроЭВМ адаптивного дельта-кодера принима- 45 лись во внимание характеристики реального интегрального дельта-кодера, используемого в аппаратуре цифровой ЭАТС—

ЦА.

Закон изменения адаптивного шага квантования Н(п) íà и-ом такте в реальном дельта-кодере и в его модели определяется алгоритмом;

Н(п) = Н(п-1) — H*(n-1) 2 + Д {и), (1) где H(n-1) — шаг на предыдущем (и-1)-ом 55 такте;, Н*(п-1) — старшие 8 разрядов, соответствующие целой части 1Т-ти разрядного кода H(n-1);

Л(п) — приращение шага Н(п).

Если имеется поток("цуг") дельта-отсчетов одного знака длиной 4 (например

1111 или 0000), Л{п) = 2 и шаг квантования

Н(п) увеличивается на 2 относительных единицы по сравнению с предыдущим шагом

X(n-1), в противном случае при < 4, Л(п)О. Одновременно, независимо от наличия или отсутствия потока > 4, с каждым тактом, взятым с частотой квантования f< = 32 кГц, шаг Н(п) уменьшается примерно на 2 =

2 часть от предыдущего значения H(n1). При нарастании уровня сигнала на входе реального дельта-кодера (и его модели) код шага H(n) нарастает от минимального относительного значения Н ин (О) = 1 до некоторого установившегося: значения Ну„< 2"., Закон нарастания шага и время установления определяется алгоритмом 1 и зависит от пиковой крутизны сигнала (модуля его первой производной) и вида сигнала (одночастотный, двухчастотный, сложной формы), В любом случае, в процессе нарастания шага в дельта-кодере совершается переходный процесс, который развивается следующим образом: в начале, при Нм«(0) = 1 дельта-кодер сильно перегружен и на его выходе появляются длинные "цуги" дельтаотсчетов одного знака, вызывающие быстрый рост шага с каждым очередным тактом

Т = 1/f< на величину Л = 2. По мере роста шага Н(п) плотность потока четверок дельтаотсчетов одного знака начинает снижаться, рост шага постепенно замедляется, Наконец, наступает динамическое равновесие, при котором процессы роста и снижения шага приобретают равную интенсивность и взаимно компенсируются, Переходный процесс нарастания шага квантования в адаптивном дель1а-кодере завершается, при этом величина установившегося шага Куст и время установления оказываются прямо пропорциональными пиковой крутизне входного сигнала.

Спад шага квантования после пропадания сигнала совершается в соответствии с алгоритмом 1 зкспоненциально с постоян29 ной времени т, = = 16 мс, тогда как наfxe растание шага происходит на порядок быстрее и для сигналов средней крутизны практически завершается за время r =(1 2) мс.

При подаче дельта-потока, включающего в себя и переходный процесс установления шага, на дельта-декодер, в последнем начинают развиваться аналогичные переходные процессы, заканчивающиеся дости1815806

30 жени м тако;о же установившегося шага квантования ycr что и в кодере, Следовательно, информация об Нуп для декодера полностью заключена в продолжительности переходного процесса в дельта потоке, и чем выше эта продолжительность, тем больше величина

Нуп. Потеря информации о переходном процессе приводит к потере истинного значения Hyc a декодере, расположенном обычно на другом конце цифрового канала связи.

Таким образом, ПЗУ 3 дельта-потока необходимо запрограммировать с учетом переходного процесса, который для каждого из 20-ти видов сигналов управления и взаимодействия развивается после "режима молчания" по разному.

С целью компенсации подавления низких частот на фоне высоких из-за нелинейности дельта-кодера, необходимо принять меры по выравниванию крутизны каждой из двух частотных компонент сигнала на входе кодера при передаче двухчастотных знаков набора номера кодом "2 из 6", Поскольку для синусоидального сигнала U(t) = А з!пв t его производная (крутизна) имеет амплитуду В = А N, равенство в1= А wz приводит к "перекосу" амплитуд(А /А ) на входе дельта-кодера по закону (в /со1 ), т.е. обратнопропорционально частотам.

Подача на вход модели дельта-кодера двухчастотных сигналов набора номера с

"предыскажениями" по закону (щ /оз! ) и запись полученных дельта-потоков в течение времени T2 = 64 мс на дискету микро3ВМ позволяет производить затем программирование ПЗУ 3 дельта-потока по нужному закону. Аналогично производится программирование АЗУ (3) дельта-потока в одночастотном режиме, только при этом Т1=

= 4Т = 256 мс. Режиму "молчания" соответствует поток вида 101010...

Амплитуда А одночастотных сигналов, а также нижних частот в каждом двухчастотном варианте, выбиралась иэ условия, что уровень передачи Pp p =-7,3 дБ, или А =473 мВ. При моделировании дельта-кодера учитывалось, что минимальный шаг в "режиме молчания" составляет Нииар (О) = 0,5 мВ, в рабочем режиме Ниии =1мВ, Нмакс =255MB Л 2мВ

В зависимости от номера комбинации на первых пяти адресных входах ПЗУ (3) дельта-потока, выбирается одна из 20 возможных областей памяти ПЗУ 3. Непрерывная смена кодов на второй группе из 8-ми адресных входов ПЗУ 3 со вторых выходов генераторного оборудования 1 обеспечивает появление на выходах ПЗУ 3 четверок дельта-отсчетов очередного канала, Благодаря 8-ми разрядной органиэации выходного "слова" ПЗУ 3 дельта-потока имеется возможность программирования по одному адресу ПЗУ двух четверок дельта-отсчетов, соответственно четной и нечетной. Это позволяет снизить вдвое частоту смены адресов по второй группе на 8-ми адресных входов ПЗУ 3 и обеспечить в одном корпусе микросхемы ПЗУ типа К573РФ4 и обеспечить в одном корпусе микросхемы ПЗУ типа

К573РФ4 запись полного объема всех 20-TM отрезков дельта-потока нужной длительности. Смена кодов номеров отсчетов на второй группе адресных входов ПЗУ 3 дельта-потока происходит с частотой Fz = 2 кГц, время существования адреса двух очередных четверок информации (четной и нечетной) во всех N = 8 каналах составляет Т =

1/2Fz = 250 мкс, по Тц.= 25 мкс на каждую четверку, В то же время смена кодов на первой группе адресных входов ПЗУ 3 дельта-потока совершается с частотой F< = 32 кГц смены номеров каналов на управляющих входах коммутатора-мультиплексора 2 номера комбинации, информация о которой существует в течение времени Т = 1/2Г!=

=15,6 мкс прохождения четверки дельта-отсчетов данного канала. Коммутация четных и нечетных четверок дельта-отсчетов с выходов ПЗУ 3 дельта-потока совершается с частотой 2Гг = 4 кГц по инверсным входам управления 3 и 4 коммутатора 4 четверок дел ьта-отсчетов.

Регистр 5 сдвига, продвигаемый по своему тактовому входу частотой FT = NFq, преобразует четверку дельта-отсчетов на его параллельных информационнь|х входах в последовательной групповой дельта-поток на выходе (NFq) кБит/с, С помощью коммутатора-демультиплексора 6 каналов, управляемого по своим адресным входам с первых выходов генераторного оборудования 1, происходит распределение групповой информации по каждому из N-каналов. На вход данных каждого из канальных ОЗУ группы 7 поступает при записи в последовательном коде один раз за время цикла Тц = 125 мкс четверка дельта-отсчетов данного канала в течение времени ЛТ= 15,6 мкс. Адреса ячеек памяти ОЗУ 7 для записи и считывания информации задаются кодами со вторых выходов генераторного оборудования 1. При этом считывание четверки информации с момента окончания записи в каждом из ОЗУ 7 растягивается равномерно на время цикла

Тц = 125 мкс с частотой 4< = 32 к Гц, т.е, с той

1fe1! Щ6

Составитель И,Брайнина

Техред М,Моргентал Корректор H. Король

Редактор

Заказ 1644 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101 же скорое!ью. что и В одноканальном дел!та-кодере.

Режимы записи/считывания и выборки

ОЗУ 7 обеспечиваются соотвегственно с пятого и шестого выходов генераторного обо рудования 1.

С выходов группы 7 канальных 03У индивидуальные дельта-потоки поступают каждый на соответствующий дельта-декодер в составе группы 8 дельта-декодеров по числу N-каналов приема. На выходе каждого декодера появляется низкочастотный аналоговый сигнал управления и взаимодействия, передаваемый в данном канале.

Длительность Ti выходных сигналов I-го дельта-декодера определяется временем существования информации о номере той или иной комбинации по данному каналу из

20-и возможных на входах данных (D1i D5i) коммутатора-мультиплексора 2 номера комбинации. Как уже упоминалось, нормальная работа устройства обеспечивается при Т

64 мс для двухчастотных сигналов, а также при T> 256 мс для одночастотных сигналов. При невыполнении "этих условий по длительностям Т1 и Т, происходят "скачки" фазы в выходных аналоговых сигналах Т»

>Т ном и Т2 > Tg<» из-за скачкообразного изменения используемых областей памяти

ПЗУ 3 дельта-потока в моменты, кратные

Т1ном или T2sou. Следует заметить. однако, что приемники аналоговых сигналов управления и взаимодействия в составе коммутационного оборудования аналоговых координатных АТС реагируют в основном на огибающую сигнала и редкие "скачки" фазы практически не влияют на помехоустойчивость приема.

Выходы группы 8 дельта-декодеров по числу Й каналов передачи являются аналоговыми выходами устройства, подаваемыми в свою очередь на входы N аналоговых при5

40 емников сигналов управления и взаимодействия в составе координатной АТС. Таким образом осуществляется сопряжение цифровой ЭАТС вЂ” ЦЛ и аналоговой ЛТСК при передаче сигналов уп равления и взаимодействия от ЭАТС"--ЦА к АТСК, при этом оборудование сопряжения находится на АТСК, Предложенный цифровой групповой передатчик сигналов управления и взаимодействия построен на цифровых интегральных микросхемах, в основном KMOtl-структуры.

Передатчик на 8-каналов выполнен на одной печатной плате и содержит 20 корпусов микросхем серий К561 ° К537 и К573, а также

8 корпусов специализированных БИС дельта-декодеров, разработанных для ЭАТС—

ЦА. Потребление тока от источника питания, Е1=+5В «+5 не превышает I> = 100 мА, от источника питания БИС дельта-декодеров

Ez =+9В+ 5 — не более 50 мА.

Формула изобретения

Способ формирования цифрового дельта-потока импульсов в групповом передатчике сигналов управления и взаимодействия, заключающийся в формировании двухчастотных сигналов управления и взаимодействия, их адаптивной дельта-модуляции, запоминании результирующих дельта-модуляции импульсов, c последующим воспроизведением одного из них, отличающийся тем, что. с целью . повышения точности, перед адаптивной дельта-модуляцией осуществляют предыскажение амплитуды двухчастотных сигналов управления и взаимодействия обратно пропорционально их частотам, а при запоминании результирующих дельтамодуляции импульсов одновременно запоминают длительность интервала адаптации шага квантования двухчастотных сигналов управления и взаимодействия.