УСТРОЙСТВО СЖАТИЯ И ВОССТАНОВЛЕНИЯ ШИРИНЫ СПЕКТРА ИНФОРМАЦИОННЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ С ОГРАНИЧЕННОЙ ПОЛОСОЙ ЧАСТОТ Российский патент 2003 года по МПК H04B1/66 

Текст описания в факсимильном виде (см. графическую часть) Тл

Изобретение относится к технике передачи информации и может использоваться в системах электросвязи. Устройство сжатия и восстановления ширины информационных электрических сигналов с ограниченной полосой частот содержит первый и второй преобразователи непрерывных сигналов в дискретные, первое и второе перекодирующие устройства, первое и второе устройства сравнения и выбора, с первой по пятую базы данных, первое и второе вычислительные устройства, первый и второй преобразователи дискретных сигналов в непрерывные и первое и второе устройства управления. Технический результат - сжатие ширины спектра сигналов и соответствующее уменьшение полосы частот без уменьшения скорости передачи, который достигается, в частности, за счет использования рекуррентного m-этапного алгоритма, позволяющего свернуть группу отсчетов исходного сигнала в один эквивалентный групповой отсчет-импульс, величина амплитуды и полярность которого отображают аналогичные параметры исходных импульсов-отсчетов соответствующей группы. 3 з.п.ф-лы, 4 табл., 1 ил.

1. Устройство сжатия и восстановления ширины спектра информационных электрических сигналов с ограниченной полосой частот, содержащее на стороне передачи первый преобразователь непрерывных сигналов с верхней частотой F₁ в последовательность дискретных сигналов с тактовыми интервалами T₁=1/2F₁, первый преобразователь дискретных сигналов с тактовыми интервалами T₂>T₁ в непрерывные сигналы с верхней частотой F₂<F₁ и первое устройство управления, а на стороне приема - второй преобразователь непрерывных сигналов с верхней частотой F₂ в последовательность дискретных сигналов с тактовыми интервалами Т₂=1/2F₂, второй преобразователь дискретных сигналов с тактовыми интервалами T₁<T₂ в непрерывные сигналы с верхней частотой F₁ и второе устройство управления, отличающееся тем, что в устройство введены первое и второе перекодирующие устройства, первая, вторая, третья, четвертая и пятая базы данных, первое и второе устройства сравнения и выбора, первое и второе вычислительные устройства, при этом на стороне передачи к выходу первого преобразователя непрерывных сигналов в дискретные для подачи последовательности двоичных кодовых комбинаций U₁(t), отображающих дискретные отсчеты входных непрерывных сигналов u(t) и следующих с тактовыми интервалами T₁, подключен вход первого перекодирующего устройства, предназначенного для преобразования каждой группы из n кодовых комбинаций u₁(t) в групповые кодовые комбинации ГКК_j (j=1, 2, 3,...) и их последующего преобразования в кодовые комбинации КК_эji (j=1, 2, 3,...; i=1, 2,.., m), подаваемые на первый вход первого устройства сравнения и выбора, второй, третий и четвертый входы этого устройства, предназначенные для параллельной подачи кодовых комбинаций KK_d, каждая из которых совпадает с одной из возможных кодовых комбинаций КК_эji, и соответствующих каждой КК_d сочетаний {x_di,, y_d2}_d информационных чисел x_di и y_d2, где d1=1, 2; d2=1, 2,..., D/2; d=1, 2,...,D, a D равно общему числу разных кодовых комбинаций КК_эji с наибольшим числом двоичных разрядов, соединены соответственно с первым, вторым и третьим выходами первой базы данных, предназначенной для хранения всех KK_d и {x_d1, y_d2}d и поочередного их вывода по командам первого устройства управления в первое устройство сравнения и выбора, предназначенное для последовательного сравнения каждой комбинации КК_эji с кодовыми комбинациями KK_d и при совпадении с КК_эji одной из комбинаций KK_d выделения соответствующего сочетания { x_d1, y_d2}_d для подачи х_i и у_i в формате x_d1 и y_d2 с первого и второго выходов первого устройства сравнения и выбора соответственно на четвертый и пятый входы первого вычислительного устройства, первый, второй и третий входы которого, предназначенные для подачи нормирующих коэффициентов С и k₁ при одном формате комбинаций КК_эji или С и k₂ при другом формате комбинаций КК_эji, соединены с одноименными выходами второй базы данных, предназначенной для хранения значений коэффициентов C, k₁ и k₂ и вывода С и k₁ или С и k₂ на каждом этапе с № i (i=1, 2,...,m) по командам первого устройства управления в первое вычислительное устройство, второй выход которого, предназначенный для подачи промежуточных значений Н_i (i=1, 2,..., m-1) групповых отсчетов ГО_j (j=l, 2, 3,...), соединен с шестым входом того же устройства, а его первый выход, предназначенный для подачи окончательных значений Н_m ГО_j, отображающих каждую группу из n кодовых комбинаций u₁(t), в форме импульсов той или иной амплитуды и полярности, следующих с тактовыми интервалами T₂>T₁, соединен со входом первого преобразователя дискретных сигналов в непрерывные сигналы с верхней частотой F₂<F₁, а на стороне приема к выходу второго преобразователя непрерывных сигналов в дискретные для подачи последовательности импульсов-отсчетов с тактовыми интервалами T₂=1/2F₂, соответствующих групповым отсчетам ГО_j (j=1, 2, 3,...) с величинами Н*_m, где звездочка * здесь и далее означает, возможное отличие в общем случае помеченных ею переменных величин от аналогичных величин на стороне передачи, подключен пятый вход второго вычислительного устройства, первый, второй и третий входы которого для подачи на каждом этапе с № i (i=m, m-1,..., 1) по командам второго устройства управления нормирующих коэффициентов С и k₁ или С и k₂ соединены с одноименными выходами третьей базы данных, идентичной второй базе данных, шестой, седьмой и восьмой входы второго вычислительного устройства, предназначенные для параллельной подачи данных о границах, центрах всех используемых областей и соответствующих им значений у_i, соединены с выходами соответственно первым, вторым и третьим четвертой базы данных, предназначенной для хранения указанных данных, а также для их вывода на каждом этапе с № i (i=m, m-1,...,1) по командам второго устройства управления на второе вычислительное устройство, в котором первый выход для подачи значений Н*_i (i=m-1,..., 1) соединен с четвертым входом, а второй и третий выходы для подачи информационных чисел х*_i и у*_i, (i=m, m-1,..., 1) соединены со входами соответственно первым и вторым второго устройства сравнения и выбора, третий, четвертый и пятый входы которого для параллельной подачи по командам второго устройства управления KK_d, x_d1 и y_d2 соединены соответственно с первым, вторым и третьим выходами пятой базы данных, идентичной первой базе данных, второе устройство сравнения и выбора предназначено для последовательного сравнения каждой комбинации чисел {х*_i, у*_i}, поступающих из второго вычислительного устройства, с сочетаниями чисел {х_d1, y_d2}_d, поступающими одновременно с кодовыми комбинациями KK_d из пятой базы данных, и при совпадении с {х*_i, у*_i} одного из сочетаний {x_d1, y_d2}_d выделения соответствующей кодовой комбинации КК_d, совпадающей с одной из кодовых комбинаций KK*_эji, для подачи ее с выхода второго устройства сравнения и выбора на вход второго перекодирующего устройства, предназначенного для преобразования каждых m кодовых комбинаций КК*_эji в групповую кодовую комбинация ГKK*_j, a последнюю в n двоичных кодовых комбинаций, следующих с тактовыми интервалами T₁ и образующих последовательность u*₁(t), подаваемую с выхода второго перекодирующего устройства на вход второго преобразователя дискретных сигналов в непрерывные сигналы с верхней частотой F₁.2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в качестве первого преобразователя непрерывных сигналов в дискретные использован аналого-цифровой преобразователь (АЦП), в качестве первого преобразователя дискретных сигналов в непрерывные - фильтр нижних частот (ФНЧ), в качестве второго преобразователя непрерывных сигналов в дискретные - устройство дискретизации по времени (УД) и в качестве второго преобразователя дискретных сигналов в непрерывные - цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП).3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в первом вычислительном устройстве для вычисления значений групповых отсчетов ГО_j (j=1, 2, 3,...) применен m-этапный рекуррентный алгоритм.

H_i=x_ik[H_i-1+С(1+2у_i)], i=1, 2,..., m,

где H_i (i≠m) промежуточное значение ГO_j, H_m - окончательное значение ГО_j, в качестве Н₀ (Н_i-1 при i=1) можно использовать значение одного из отсчетов сигнала u(t), входящих в j-ю группу, или некоторое поверочное число, по которому можно проверять правильность восстановления u(t) на стороне приема, или другие информационные числа;

х_i - двоичное число ±1, которое соответствует одному из значений х_d1, x_i отображает в КК_эji символы "1","0" и несет часть информации об амплитуде и (или) знаке очередного отсчета исходного сигнала или другую информацию;

k - положительное дробное десятичное число (<1), выполняющее роль нормирующего коэффициента для ограничения области изменения значений H_i;

С - нормирующий коэффициент (положительное десятичное число), его назначение делать величину [Н_i-1+С(1+2у_i] всегда положительной;

у_i - целое или дробное десятичное число, которое соответствует одному из значений у_d2, y_i указывает ту или иную область значений |H_i|/k=[H_i-1+C(1+2y_i)] (|H_i| - модуль H_i; ширина каждой области равна Δ=2С(1+2у_min); центр области соответствует величине С(1+2у_i); число областей равно М и несет полную или частичную информацию о параметрах (знаке и амплитуде) одного или нескольких отсчетов исходного сигнала (или другую информацию), у_i отображает кодовую комбинацию из r_i; двоичных разрядов; на каждом i-м этапе формирования ГO_j у_i может принимать одно из М=2^ri значений (позиций); различные значения y_i от у_min до y_max изменяются с одинаковым шагом δ, например, у_i={0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7} (здесь δ=1; М=8; r_i=log₂8=3) или у_i={0,5; 2,5; 4,5; 6,5} (здесь δ=2; М=4; V_i=log₂4=2); с учетом х_i комбинация {х_i, у_i} несет информацию, представленную r_1j=(r_i+1) двоичными разрядами;

m - число этапов формирования ГО.