Система передачи и приема сигналов с дифференциальной импульсно-кодовой модуляцией

Система передачи и приема сигналов с дифференциальной импульсно-кодовой модуляцией

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

«н758513

I (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 040878 (21) 2655014/18-09 с присоединением заявки Йо(23) Приоритет

Опубликовано 230880.Бюллетень М 31

Дата опубликования описания 23.0830 (511 М. Кп.

Н 03 К 13/22

Н 04 L 25/40

Государственный комитет

СССР но дедам изобретений и открытий (5З) УДК 621. 394..4(088.8) (72) Авторы изобретения

М. М. Биндер и Ю. А. Блохин (71) Заявитель (54) СИСТЕМА ПЕРЕДАЧИ И ПРИЕМА СИГНАЛОВ

С ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОЙ ИМПУЛЬСНОКОДОВОЙ МОДУЛЯЦИЕЙ

Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться для образования телефонных каналов в циФровых системах связи.

Известна система передачи и приема сигналов с дифференциальной импульсно-кодовой модуляцией, содержащая на передающей стороне последовательно соединенные первый сумматор и кодер, первый выход которого подключен к первым входам декодера и входного формирователя сигналов, второй вход которого соединен со входом экстраполятора, выход которого подключен к первым вМодам второго и третьего сумматора, выход которого соединен со вторйм входом декодера, выход которого через фильтр подключен к первому входу первого сумматора, на второй вход которого подан входной сигнал, при этом второй вход второго ..сумматора соединен со вторым выходом кодера, а на приемной стороне — выходной формирователь сигналов, первый выход которого подключен ко входу экстраполятора, выход которого соединен с первым входом сумматора, выход которого подключен к первому входу декодер;., второй вход которо- 30 го соединен со вторым выходом выходного формирователя сигналов, причем выход декодера подключен ко входу фильтра $1) .

Однако известная система обладает недостаточной помехоустойчивостью.

Цель изобретения — повышение помехоустойчивости.

Для этого в систему передачи и приема сигналов с дифференциальной импульсно-кодовой модуляцией, содержащую на передающей стороне последовательно соединенные первый сумматор и кодер, гервый выход которого подключен к первым входам декодера и входного формирователя сигналов, второй вход которого соединен со входом экстраполятора, выход которого подключен к первым входам второго и третьего сумматора, выход которого соединен со вторым входом декодера, выход которого через Фильтр подключен к первому входу первого сумматора, при этом второй вход второго сумматора соединен со вторым выходом кодера, а на приемной стороне — выходной формирователь сигналов, первый выход которого подключен ко входу экстраполятора, выход которого соединен с первым вхо758513

S5 дом сумматора, выход которого подклю чен к первому входу декодера, второй вход которого соединен со вторым выходом выходного формирователя сигналов, причем выход декодера подключен ко входу фильтра, на передающей стороне введены блок логического квантования и формирователь кода, выход которого подключен ко второму входу третьего сумматора, а выход второго сумматора через блок логического квантования соединен со вторым входом входного формирователя сигналов и входом формирователя кода, на приемной стороне введен формирователь кода, вход и выход которого соединены соответственно с первым 15 выходом выходного формирователя сигналов и вторым входом сумматора.

На чертеже приведена структурная электрическая схема предлагаемой системы. 20

Система передачи и приема сигналов с дифференциальной импульснокодовой модуляцией содержит на передающей стороне первый, второй и третий сумматоры 1, 2 и 3, кодер 4, блок 5 логического квантования, входной формирователь б сигналов, экстраполятор 7, формирователь 8 кода, декодер 9 и фильтр 10, а на приемной стороне — выходной формирователь 11 сигналов, формирователь 12 ксда, экстраполятор 13, сумматор 14, декодер 15 и фильтр 16.

Система передачи и приема сиг-. налов с дифференциальной импульсно- 35 кодовой модуляцией работает следующим образом.

Несмотря на то,, что операции кодирования и декодирования могут быть распределены по времени, они выполняются мгновенно, в моменты диск40 ретизации, в порядке, который описан ниже. Кроме того, работа приемной стороны при декодировании сигналов воспроизводится в соответствующих узлах передающей стороны, так что 45 работу системы можно описать, рассматривая только передающую сторону. Состояние передающей стороны в этот момент характеризуется сигналом на выходе фильтра 10 и сигналом на вы- 50 ходе экстраполятора 7 ° Работа системы в момент дискретизации начинает.ся квантованием и кодированием сигнала на выходе первого сумматора 1:

e(t) x(t) - x (t)

Здесь t — некоторый момент дискретизации, x(t) означает отсчет входного сигнала системы, х (t) — сиг4 нал на выходе фильтра 10, e(t) сигнал с выхода первого сумматора в0

1. На выходе кодера 4 формируются сигнал знака ZSign Pe(t)) и код модуля компандированного сигнала е(с)- цифровой сигнал g (t) ф $)e(t)i), где ф означает характеристику ком- 65 пандирования кодера 4. Сигнал g(t) первоначально кодируется избыточно, например кодами 8 или 10 бит,но перед передачей в канал связи этот код сокращается блоком 5, например до

3 бит. Простейшим вариантом логического квантования является ограничение входящих чисел и отбрасывание их младших разрядов, которые замещаются в формирователе 8 некоторыми константами. В результате, если не учитывать работу формирователя 8, прохождение сигнала g(t) в передатчике получается таким же, как если бы грубое квантование этого сигнала осуществлялось непосредственно в кодере 4. В совокупности формирователь 8 и третий сумматор 3 служат для формирования кода оценки этого сигнала, которая, как и в основной схеме дифференциальной импульсно-кодовой модуляции, поступает вместе со знаковой посылкой на вход декодера 9 и, действуя на фильтр 10,.обеспечивает формирование сигнала предсказания следующего отсчета входного сигнала. При этом вторичное квантование сигнала

g(t) неизбежно ведет к ошибкам его передачи.

Но существенной особенностью рассматриваемой системы является то, что вторичному квантованию подвергается разностный сигнал, формируемый вторым сумматором 2:

s(t) - g(t) - u(t) где И (с) - сигнал с выхода экстраполятора 7;

s(t) — сигнал на выходе второго сумматора 2.

Принципиально сигнал s(t) может быть и больше сигнала g(t), но подбором элементов экстраполятора 7 удается существенно сократить диапазон изменения этого сигнала так, что при определенном шаге вторичного квантования он перекрывается сеткой с относительно небольшим числом уровней. Поскольку точный анализ систем с нелинейным предсказанием практически невозможен, включение и вид экстраполятора 7 выбраны исходя из самых общих условий: а) Экстраполятор 7 должен включаться вслед за блоком 5, что обеспечивает точное воспроизведение сигналов предсказания на приемной, стороне без передачи каких-либо дополнительных сигналов. б) Лучшие результаты можно ожидать от применения инерционного нелинейного экстраполятора 7; сочетание в нем нелинейного безынерционного и линейного фильтрующего звена является. простейшим из возможных. для сигналов со значительной динамикой уровней, таких, как речевые сигналы, наибольший эффект

758513 может дать предсказание абсолютных значений сигналов, причем компандированных абсолютных значений.

Технико-экономическая эффективность системы заключается в снижении разрядности кодов, передаваемых по каналу связи, и соответственно скорости передачи, что достигается в системе вторичным квантованием и сокращенным кодированием абсолютных величин сигналов, первоначально избыточно квантованных кодером 4.

При этом вторичное квантование и сокращенное кодирование не увеличивают шумы квантования потому, что вторичному квантованию в блоке 5 подвергаются не сами абсолютные величины сигналов с выхода кодера 4, а разности между этими величинами и их оценками, формируемыми к моментам вторичного квантования экстраполятором 7. Вторичному квантованию подвергаются, таким образом, погрешности оценивания, разброс которых меньше разброса абсолютных величин сигналов без учета предсказания, так что сетка вторичного квантования может иметь меныаий диапазон, и соответственно, меньшее число уровней. Существенно, что на передающей стороне вместе со вторичным квантованием осуществляется оценивание переданных абсолютных значений, которое необходимо для замыкания контура линейного предсказания дифференциальной импульсно-кодовой модуляциие

15

25

35

Существенно также включение экстраполятора 7 вслед за блоком 5. Такое включение обеспечивает воспроизве- 40 дение на приемной стороне сигналов предсказания, формируемых на пере- . дающей стороне, что является условием наиболее точного оценивания пере- 45 данных сигналов на приемной стороне.

Формула изобретения

Система передачи и приема сигналов с дифференциальной импульсно-кодовой модуляцией, содержащая на передающей стороне последовательно соединенные первый сумматор и кодер, первый выход которого подключен к первым входам декодера и входного формирователя сигналов, второй вход которого соединен со входом экстраполятора, выход которого подключен к первым входам второго и третьего сумматора, выход которого соединен со вторым входом декодера, выход .которого через фильтр подключен к первому входу первого сумматора, при этом второй вход второго сумматора соединен со вторым выходом кодера, а на приемной стороне — выходной формирователь сигналов, первый выход которого подключен ко входу экстраполятора, выход которого соединен с первым входом сумматора, выход которого подключен к первому входу декодера, второй вход которого соединен со вторым выходом выходного формирователя сигналов, причем выход декодера подключен ко входу фильтра, отличающаяся тем, что, с целью повыаения помехоустойчивости,на передающей стороне введены блок логического квантования и формирователь кода, выход которого подключен ко второму входу третьего сумматора, а выход второго сумматора через блок логического квантования соединен со вторым входом входного формирователя сигналов и входом формирователя кода, на приемной стороне введен формирователь кода, вход и выход которого соединены соответственно с первым выхо-ом выходного формирователя сигналов и вторым входом сумматора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Кэтермоул К. В. Принципы импульсно-кодовой модуляции. М., Связь, 1974, с. 188-207 (прототип).

758513

Составитель А. Сагадиев

Редактор М. Ликович Техред Т. Левадская Корректор Н. Стец

Заказ 5767/20 Тираж 995 Подписное

ЦНИИПИ 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