СИСТЕМА ЦИФРОВОЙ ПЕРЕДАЧИ ИНФОРМАЦИИ Российский патент 2011 года по МПК G08C19/28 

Изобретение относится к телеметрии, технике связи и может быть использовано в системах передачи информации по цифровым каналам связи.

Известна система цифровой передачи информации, содержащая: на передающей стороне - последовательно соединенные источник информации и аналого-цифровой преобразователь, выход которого подключен к входу канала связи, а на приемной стороне - последовательно соединенные цифроаналоговый преобразователь, вход которого подключен к выходу канала связи, и получатель информации [1].

На передающей стороне известной системы цифровой передачи информации источник информации формирует первичный сигнал S_п(t) с динамическим диапазоном D_п=2ⁿ значений. Сформированный первичный сигнал S_п(t) подают на вход аналого-цифрового преобразователя, на выходе которого формируют последовательность кодовых слов, содержащих n двоичных символов, путем аналого-цифрового преобразования первичного сигнала S_п(t), выполняемого с выбранным периодом T_д дискретизации с шагом квантования d=U_ш0/2ⁿ, в 2ⁿ раз меньшим шкалы U_ш0 значений первичного сигнала S_п(t).

Сформированную последовательность кодовых слов передают по каналу связи на приемную сторону. На приемной стороне с помощью цифро-аналогового преобразователя вначале формируют восстановленную последовательность выборок S_д(t)=∑S_п(t-iT_д) первичного сигнала, затем восстанавливают первичный сигнал S_п(t) путем фильтрации полученной последовательности восстановленных выборок S_д(t) первичного сигнала с помощью фильтра нижних частот с частотой среза F_ср=F_д/2=1/(2T_д), равной половине частоты дискретизации.

Динамический диапазон D_ц=2ⁿ значений кодовых слов, передаваемых по каналу связи в известной системе цифровой передачи информации, совпадает с динамическим диапазоном D_п=2ⁿ значений первичного сигнала. Количество информации на одну передаваемую по каналу связи в цифровом виде выборку первичного сигнала при этом составляет I_п=log₂(D_п)=n бит. Максимальное значение ε_макс погрешности квантования передаваемых по каналу связи в цифровом виде выборок равно шагу квантования ε_макс=d=U_ш0/2ⁿ. При этом максимальное значение δ_макс=ε_макс/U_ш0=1/2ⁿ относительной погрешности квантования при восстановлении на приемной стороне первичного сигнала обратно пропорционально динамическому диапазону D_п=2ⁿ значений первичного сигнала.

Недостатком известной системы цифровой передачи информации является недостаточная точность передачи информации при фиксированных динамическом диапазоне первичного сигнала и скорости передачи информации.

Наиболее близкой к предлагаемой является система цифровой передачи информации, содержащая: на передающей стороне - источник информации и последовательно соединенные вычитающее устройство, вход суммирования которого подключен к выходу источника информации непосредственно, а вход вычитания - через элемент задержки, и аналого-цифровой преобразователь, выход которого подключен к входу канала связи, а на приемной стороне - последовательно соединенные преобразователь код/амплитуда импульса, вход которого соединен с выходом канала связи, интегратор, фильтр нижних частот и получатель информации [2].

На передающей стороне известной системы цифровой передачи информации источник информации формирует первичный сигнал S_п(t) с динамическим диапазоном D_п=2ⁿ значений. Сформированный первичный сигнал S_п(t) подают на вход суммирования вычитающего устройства непосредственно, а на его вход вычитания - через элемент задержки. На выходе вычитающего устройства формируют разностный первичный сигнал S_Δ(t)=S_п(t)-S_з(t)=S_п(t)-S_п(t-Т_д) путем вычитания из первичного сигнала S_п(t) задержанного первичного сигнала S_з(t). Сформированный разностный первичный сигнал S_Δ(t) подают на вход аналого-цифрового преобразователя, на выходе которого формируют последовательность кодовых слов, содержащих n двоичных символов, путем аналого-цифрового преобразования разностного первичного сигнала S_Δ(t), выполняемого с выбранным периодом Т_д дискретизации с шагом квантования d=U_ш0/2ⁿ, в 2ⁿ раз меньшим шкалы U_ш0 значений первичного сигнала S_п(t).

Сформированную последовательность кодовых слов передают по каналу связи на приемную сторону. На приемной стороне с помощью преобразователя код/амплитуда импульса формируют восстановленную последовательность выборок S_Δ(t)=∑S_Δ(t-iT_д) разностного первичного сигнала, которую подают на вход интегратор. На выходе интегратора получают восстановленную последовательность выборок S_в(t)=∑S_в(t-iT_д) первичного сигнала, при этом значение S_в(t-iT_д) каждой восстановленной выборки первичного сигнала определяют путем суммирования значения S_в[t-(i-1)Т_д] предшествующей восстановленной выборки первичного сигнала и соответствующего значения SΔ(t-iT_д) восстановленной выборки разностного первичного сигнала. Затем восстанавливают первичный сигнал S_п(t) путем фильтрации полученной последовательности восстановленных выборок S_в(t) первичного сигнала с помощью фильтра нижних частот с частотой среза F_ср=F_д/2=1/(2T_д), равной половине частоты дискретизации.

Известная система цифровой передачи информации обеспечивает сокращение избыточности передаваемой информации за счет использования разностного представления передаваемых выборок. Однако при этом максимальное значение δ_макс=ε_макс/U_ш0=1/2ⁿ относительной погрешности квантования при восстановлении на приемной стороне первичного сигнала также обратно пропорционально динамическому диапазону D_п=2ⁿ значений первичного сигнала. Поэтому недостатком известной системы цифровой передачи информации также является недостаточная точность передачи информации при фиксированных динамическом диапазоне первичного сигнала и скорости передачи информации.

Технический результат состоит в повышении точности передачи информации при фиксированных значениях динамического диапазона значений первичного сигнала и скорости передачи информации.

Для достижения указанного технического результата в систему цифровой передачи информации, содержащую: на передающей стороне - источник информации, вычитающее устройство, вход суммирования которого подключен к выходу источника информации, и первый аналого-цифровой преобразователь, выход которого подключен к входу канала связи, а на приемной стороне - преобразователь код/амплитуда импульса, вход которого соединен с выходом канала связи, и последовательно соединенные интегратор, фильтр нижних частот и получатель информации, введены: на передающей стороне - усилитель и последовательно соединенные второй аналого-цифровой преобразователь и цифроаналоговый преобразователь, а на приемной стороне - определитель приращения значения выборки, преобразователь приращения значения выборки и формирователь пороговых уровней, при этом вход второго аналого-цифрового преобразователя подключен к выходу источника информации, выход цифро-аналогового преобразователя соединен с вычитающим входом вычитающего устройства, выход которого подключен через усилитель к входу первого аналого-цифрового преобразователя, выход преобразователя код/амплитуда импульса соединен через определитель приращения значения выборки с сигнальным входом преобразователя приращения значения выборки, выход которого подключен к входу интегратора, а первый, второй, третий и четвертый пороговые входы соединены соответственно с первым, вторым, третьим и четвертым выходами формирователя пороговых уровней.

В частном варианте выполнения системы цифровой передачи информации преобразователь приращения значения выборки содержит преобразователь значения выборки, блок сравнения и коммутатор, выход которого является выходом преобразователя приращения значения выборки, сигнальный вход которого подключен к сигнальному входу преобразователя значения выборки и к сигнальному входу блока сравнения, первый и второй выходы которого соединены соответственно с первым и вторым управляющими входами коммутатора, первый, второй и третий сигнальные входы которого соединены соответственно с первым, вторым и третьим выходами преобразователя значения выборки, первый и второй пороговые входы которого являются соответственно первым и вторым пороговыми входами преобразователя приращения значения выборки, третьим и четвертым пороговыми входами которого являются соответственно первый и второй опорные входы блока сравнения.

Предлагаемая система цифровой передачи информации обеспечивает уменьшение в 2ⁿ максимального значения относительной погрешности квантования при фиксированных значениях динамического диапазона значений первичного сигнала и скорости передачи информации.

Предлагаемая система цифровой передачи информации может быть реализована с помощью известных функциональных элементов.

На фиг.1 представлена структурная схема предлагаемой системы цифровой передачи информации, на фиг.2 - структурная схема преобразователя приращения значения выборки, в табл.1 показаны значения сигналов в разных сечениях предлагаемой системы цифровой передачи информации в разные моменты дискретизации (i=1,…,23) для частного случая n=4.

Система цифровой передачи информации на передающей стороне содержит источник 1 информации, первый аналого-цифровой преобразователь 2, цифро-аналоговый преобразователь 3 и последовательно соединенные вычитающее устройство 4, усилитель 5 и второй аналого-цифровой преобразователь 6, выход которого соединен с входом канала 7 связи. Выход источника 1 информации подключен к входу первого аналого-цифрового преобразователя 2 и к суммирующему входу вычитающего устройства 4. Выход первого аналого-цифрового преобразователя 2 соединен через цифро-аналоговый преобразователь 3 с вычитающим входом вычитающего устройства 4.

Система цифровой передачи информации на приемной стороне содержит последовательно соединенные преобразователь 8 код/амплитуда импульса, вход которого соединен с выходом канала 7 связи, определитель 9 приращения значения выборки, преобразователь 10 приращения значения выборки, первый, второй, третий и четвертый пороговые входы которого подключены соответственно к первому, второму, третьему и четвертому выходам формирователя 11 пороговых уровней, интегратор 12, фильтр 13 нижних частот и получатель 14 информации.

При этом преобразователь 10 приращения значения выборки содержит преобразователь 15 значения выборки, коммутатор 16 и блок 17 сравнения. Сигнальный вход преобразователя 10 приращения значения выборки подключен к сигнальному входу преобразователя 15 значения выборки и к сигнальному входу блока 17 сравнения. Первый и второй пороговые входы преобразователя 10 приращения значения выборки подключены соответственно к первому и второму пороговым входам преобразователя 10 приращения значения выборки. Третий и четвертый пороговые входы преобразователя 10 приращения значения выборки подключены соответственно к первому и второму опорным входам блока 17 сравнения, первый и второй выходы которого соединены соответственно с первым и вторым управляющими входами коммутатора 16. Первый, второй и третий сигнальные входы коммутатора 16 соединены соответственно с первым, вторым и третьим выходами преобразователя 15 значения выборки, а его выход - с выходом преобразователя 10 приращения значения выборки.

Система цифровой передачи информации функционирует следующим образом.

На передающей стороне с помощью источника 1 информации формируют первичный сигнал S_п(t) с динамическим диапазоном D_п=2ⁿ значений. Значения S_п(t-iT_д) первичного сигнала S_п(t) в различные моменты дискретизации (i=1,…,23) приведены в столбце 2 табл.1.

Сформированный первичный сигнал S_п(t) подают с выхода источника 1 информации на суммирующий вход вычитающего устройства 4 и на вход первого аналого-цифрового преобразователя 2. На выходе первого аналого-цифрового преобразователя 2 формируют последовательность S_ц(t)=∑S_ц(t-iT_д) кодовых слов (столбец 3 табл.1), содержащих n двоичных символов, путем аналого-цифрового преобразования первичного сигнала S_п(t), выполняемого с периодом Т_д дискретизации с шагом квантования d=U_ш0/2ⁿ, в 2ⁿ раз меньшим шкалы U_ш0 значений первичного сигнала S_п(t). Указанную последовательность S_ц(t) кодовых слов подают на вход цифро-аналогового преобразователя 3, на выходе которого формируют восстановленный первичный сигнал S_вц(t) (значения S_вц(t-iT_д) этого сигнала в различные моменты дискретизации приведены в столбце 4 табл.1) путем цифро-аналогового преобразования сформированной последовательности S_ц(t) кодовых слов. Восстановленный первичный сигнал S_вц(t) подают на вычитающий вход вычитающего устройства 4, на выходе которого формируют разностный первичный сигнал S_Δ(t)=S_п(t)-S_в(t) (значения S_Δ(t-iT_д) этого сигнала в различные моменты дискретизации приведены в столбце 5 табл.1) путем вычитания из первичного сигнала S_п(t) восстановленного первичного сигнала S_вц(t), при этом шкала U_шΔ=d значений разностного первичного сигнала S_Δ(t) равна шагу квантования d.

Сформированный разностный первичный сигнал S_Δ(t), имеющий физический смысл погрешности квантования первичного сигнала S_п(t), подают с выхода вычитающего устройства 4 на вход усилителя 5, который усиливает разностный первичный сигнал S_Δ(x) в 2ⁿ раз.

Усиленный в 2ⁿ раз разностный первичный сигнал S_Δу(t)=2ⁿ×S_Δ(t) (значения S_Δу(t-iT_д) этого сигнала в различные моменты дискретизации приведены в столбце 6 табл.1), шкала U_шΔу=2ⁿ×d=U_ш0 значений которого равна шкале U_ш0 значений первичного сигнала S_п(t), подают с выхода усилителя 5 на вход второго аналого-цифрового преобразователя 6, на выходе которого формируют последовательность S_Δуц(t)=∑S_Δуц(t-iT_д) кодовых слов (столбец 7 табл.1), содержащих n двоичных символов, путем аналого-цифрового преобразования усиленного в 2ⁿ раз разностного первичного сигнала S_Δу(t), выполняемого с частотой F_д=1/Т_д дискретизации с шагом квантования d=_шΔу/2ⁿ, в 2ⁿ раз меньшим шкалы U_ш0 значений первичного сигнала S_п(t).

Сформированную последовательность SΔ_уц(t) кодовых слов передают с передающей стороны по каналу 7 связи на приемную сторону.

На приемной стороне восстанавливают последовательность выборок S_ву(t-iT_д) усиленного в 2ⁿ раз первичного сигнала S_ву(t) путем преобразования последовательности SΔ_уц(t) кодовых слов, полученных из канала 7 связи.

Для этого полученную из канала 7 связи последовательность S_Δуц(t) кодовых слов подают на вход преобразователя 8 код/амплитуда импульса, на выходе которого формируют последовательность выборок S_вΔу(t)=∑S_вΔу(t-iT_д) (столбец 8 табл.1) восстановленного усиленного в 2ⁿ раз разностного первичного сигнала S_вΔу(t).

Указанную последовательность выборок S_вΔу(t) подают на вход определителя 9 приращения значения выборки, на выходе которого получают последовательность выборок ΔS_вΔу(t)=∑ΔS_вΔу(t-iT_д) (столбец 9 табл.1), значение ΔS_вΔу(t-iT_д)=S_вΔу(t-iT_д)-S_вΔу[t-(i-1)T_д] каждой из которых равно приращению значения S_вΔу(t-iT_д) каждой принятой выборки восстановленного усиленного в 2ⁿ раз разностного первичного сигнала относительно значения S_вΔу[t-(i-1)T_д] предшествующей принятой выборки восстановленного усиленного в 2ⁿ раз разностного первичного сигнала.

Последовательность выборок ΔS_вΔу(t) приращений значений ΔS_вΔу(t-iT_д) выборок восстановленного усиленного в 2ⁿ раз разностного первичного сигнала с выхода определителя 9 приращения значения выборки подают на сигнальный вход преобразователя 10 приращения значения выборки.

При этом на первый пороговый вход преобразователя 10 приращения значения выборки с первого выхода формирователя 11 пороговых уровней подают сигнал первого порогового уровня U_п1=+2ⁿ×d=U_ш0, значение которого равно значению шкалы U_ш0 значений первичного сигнала S_п(t).

На второй пороговый вход преобразователя 10 приращения значения выборки с второго выхода формирователя 11 пороговых уровней подают сигнал второго порогового уровня U_п2=-2ⁿ×d=-U_ш0, значение которого противоположно значению шкалы U_ш0 значений первичного сигнала S_п(t).

На третий пороговый вход преобразователя 10 приращения значения выборки с третьего выхода формирователя 11 пороговых уровней подают сигнал третьего порогового уровня U_п3=2^n-1×d=U_ш0./2, значение которого равно значению половины шкалы U_ш0 значений первичного сигнала S_п(t).

На четвертый пороговый вход преобразователя 10 приращения значения выборки с четвертого выхода формирователя 11 пороговых уровней подают сигнал четвертого порогового уровня U_п4=-2^n-1×d=-U_ш0./2, значение которого противоположно значению половины шкалы U_ш0 значений первичного сигнала S_п(t).

Преобразователь 10 приращения значения выборки функционирует следующим образом. С сигнального входа преобразователя 10 приращения значения выборки последовательность ΔS_вΔу(t) выборок приращений значений выборок восстановленного усиленного в 2ⁿ раз разностного первичного сигнала подают на сигнальный вход преобразователя 15 значения выборки и на сигнальный вход блока 17 сравнения.

При этом на первый и второй пороговые входы преобразователя 15 значения выборки с первого и второго пороговых входов преобразователя 10 приращения значения выборки соответственно подают значения первого и второго пороговых уровней U_п1=+2ⁿ×d=U_ш0 и U_п2=-2ⁿ×d=-U_ш0.

На первом выходе преобразователя 15 значения выборки получают суммарные значения S_∑1(t-iT_д)=[ΔS_вΔу(t-iT_д)+2ⁿ×d] приращений значений ΔS_вΔу(t-iT_д) выборок восстановленного усиленного в 2ⁿ раз разностного первичного сигнала и значений первого порогового уровня U_п1.

На втором выходе преобразователя 15 значения выборки получают значения ΔS_вΔу(t-iT_д) приращений значений выборок восстановленного усиленного в 2ⁿ раз разностного первичного сигнала.

На третьем выходе преобразователя 15 значения выборки получают суммарные значения S_∑2(t-iT_д)=[ΔS_вΔу(t-iT_д)-2ⁿ×d] приращений значений ΔS_вΔу(t-iT_д) выборок восстановленного усиленного в 2ⁿ раз разностного первичного сигнала и значений второго порогового уровня U_п2.

Преобразованные выборки со значениями S_∑1(t-iT_д), ΔS_вΔу(t-iT_д) и S_∑2(t-iT_д) соответственно с первого, второго и третьего выходов преобразователя 15 значения выборки подают соответственно на первый, второй и третий сигнальные входы коммутатора 16. При этом на первый и второй управляющие входы коммутатора 16 поступают управляющие сигналы соответственно с первого и второго выходов блока 17 сравнения.

На первый и второй опорные входы второго блока 17 сравнения с третьего и четвертого пороговых входов преобразователя 10 приращения значения выборки соответственно подают значения третьего и четвертого пороговых уровней U_п3=+2^n-1×d=U_ш0./2 и U_п4=-2^n-1×d=-U_ш0./2.

Блок 17 сравнения сравнивает значения ΔS_вΔу(t-iT_д) приращений значений выборок восстановленного усиленного в 2ⁿ раз разностного первичного сигнала со значением U_п3 третьего порогового уровня и формирует на первом выходе либо сигналы логических «1», если значения ΔS_вΔу(t-iТ_д) приращений значений выборок восстановленного усиленного в 2ⁿ раз разностного первичного сигнала превышают значение U_п3 третьего порогового уровня, либо сигналы логического «0», если значение U_п3 третьего порогового уровня превышает значения ΔS_вΔу(t-iT_д) приращений значений выборок восстановленного усиленного в 2ⁿ раз разностного первичного сигнала. Кроме того, блок 17 сравнения сравнивает значения ΔS_вΔу(t-iT_д) приращений значений выборок восстановленного усиленного в 2ⁿ раз разностного первичного сигнала со значением U_п4 четвертого порогового уровня и формирует на первом выходе либо сигналы логических «1», если значения ΔS_вΔу(t-iT_д) приращений значений выборок восстановленного усиленного в 2ⁿ раз разностного первичного сигнала превышают значение U_п4 четвертого порогового уровня, либо сигналы логического «0», если значение U_п4 четвертого порогового уровня превышает значения ΔS_вΔу(t-iT_д) приращений значений выборок восстановленного усиленного в 2ⁿ раз разностного первичного сигнала.

На выход коммутатора 16 проходят преобразованные выборки со значениями S_∑1(t-iT_д) с его первого входа, если на его первом и втором управляющих входах действуют сигналы логического «0». Если на втором управляющем входе коммутатора 17 действуют сигналы логической «1», то на его выход проходят либо преобразованные выборки с значением ΔS_вΔу(t-iT_д) с его второго входа, если на его первом управляющем входе действует сигнал логического «0», либо преобразованная выборка с значением S_∑2(t-iT_д) с его третьего входа, если на его первом управляющем входе действует сигнал логической «1».

В результате на выходе коммутатора 16 и на выходе преобразователя 10 приращения значения выборки получают преобразованную последовательность выборок ΔS_вΔупр(t-iT_д)=∑ΔS_вΔупр(t-iT_д) (столбец 10 табл.1) приращений значений выборок восстановленного усиленного в 2ⁿ раз разностного первичного сигнала, значение ΔS_вΔупр(t-iT_д) каждой из которых определяется по следующему правилу: при превышении значением модуля приращения значения каждой выборки восстановленного усиленного в 2ⁿ раз разностного первичного сигнала значения 2^n-1×d=U_ш0./2 половины шкалы U_ш0 значений первичного сигнала S_п(t) и при отрицательном значении указанного приращения ΔS_вΔу(t-iT_д) значение ΔS_вΔупр(t-iT_д) каждого преобразованного приращения значения выборки восстановленного усиленного в 2ⁿ раз разностного первичного сигнала определяют путем суммирования значения ΔS_вΔу(t-iT_д) соответствующего приращения значения выборки восстановленного усиленного в 2ⁿ раз разностного первичного сигнала и значения U_ш0=2ⁿ×d шкалы первичного сигнала S_п(t); при превышении значением модуля приращения значения каждой выборки восстановленного усиленного в 2ⁿ раз разностного первичного сигнала значения 2^n-1×d=U_ш0./2 половины шкалы U_ш0 значений первичного сигнала S_п(t) и при положительном значении указанного приращения ΔS_вΔу(t-iT_д) значение ΔS_вΔупр(t-iT_д) каждого преобразованного приращения значения выборки восстановленного усиленного в 2ⁿ раз разностного первичного сигнала определяют путем вычитания из значения ΔS_вΔу(t-iT_д) соответствующего приращения значения выборки восстановленного усиленного в 2ⁿ раз разностного первичного сигнала значения U_ш0=2ⁿ×d шкалы первичного сигнала S_п(t); при превышении значения 2^n-1×d=U_ш0./2 половины шкалы U_ш0 значений первичного сигнала S_п(t) значения модуля приращения значения каждой выборки восстановленного усиленного в 2ⁿ раз разностного первичного сигнала значение ΔS_вΔупр(t-iT_д) каждого преобразованного приращения значения выборки восстановленного усиленного в 2ⁿ раз разностного первичного сигнала равно значению ΔS_вΔу(t-iT_д) соответствующего приращения значения выборки восстановленного усиленного в 2ⁿ раз разностного первичного сигнала.

Преобразованную последовательность выборок ΔS_вΔупр(t) приращений значений выборок восстановленного усиленного в 2ⁿ раз разностного первичного сигнала подают с выхода преобразователя 10 приращения значения выборки на вход интегратора 12, на выходе которого формируют восстановленную последовательность выборок S_ву(t)=∑S_ву(t-iT_д) (столбец 11 табл.1) усиленного в 2ⁿ раз первичного сигнала путем преобразования преобразованной последовательности выборок ΔS_вΔупр(t) приращений значений выборок восстановленного усиленного в 2ⁿ раз разностного первичного сигнала, для чего значение S_ву(t-iT_д) каждой восстановленной выборки усиленного в 2ⁿ раз первичного сигнала определяют путем суммирования значения S_ву[t-(i-1)T_д] предшествующей восстановленной выборки усиленного в 2ⁿ раз первичного сигнала и соответствующего значения ΔS_вΔупр(t-iT_д) каждого преобразованного приращения значения выборки восстановленного усиленного в 2ⁿ раз разностного первичного сигнала.

Восстановленную последовательность выборок S_ву(t)=∑S_ву(t-iT_д) усиленного в 2ⁿ раз первичного сигнала подают с выхода интегратора 12 на вход фильтра 13 нижних частот с частотой среза F_ср=F_д/2, равной половине частоты дискретизации.

На выходе фильтра 13 нижних частот восстанавливают усиленный в 2ⁿ раз первичный сигнал S_ву(t)=2ⁿ×S_в(t), который подают на вход получателя 14 информации.

Предлагаемая система цифровой передачи информации, так же, как и известные системы цифровой передачи информации, обеспечивает формирование на передающей стороне первичного сигнала S_п(t) с динамическим диапазоном D_п=2ⁿ значений. В отличие от известных систем цифровой передачи информации предлагаемая система цифровой передачи информации предполагает восстановление на приемной стороне усиленного в 2ⁿ раз первичного сигнала S_ву(t)=2ⁿ×S_в(t) с динамическим диапазоном D_ву=2ⁿ×D_п=2²ⁿ значений.

При этом шаг d=U_ш0/2ⁿ квантования первичного сигнала S_п(t) равен шагу квантования усиленного в 2ⁿ раз разностного первичного сигнала S_Δу(t) и равен шагу квантования усиленного в 2ⁿ раз первичного сигнала S_ву(t), из которого восстанавливают усиленный в 2ⁿ раз первичный сигнал S_ву(t).

Поэтому максимальное значение δ_{макс.пр}=ε_макс/(2ⁿ×U_ш0)=1/2²ⁿ относительной погрешности квантования при восстановлении на приемной стороне первичного сигнала в предлагаемой системе цифровой передачи информации обратно пропорционально динамическому диапазону D_ву значений восстановленного первичного сигнала, что в 2ⁿ раз меньше, чем для известных систем цифровой передачи информации.

В случае необходимости восстановленный усиленный в 2ⁿ раз первичный сигнал S_ву(t) ослабляют в 2ⁿ раз с помощью соответствующего аттенюатора, включаемого между фильтром 13 нижних частот и получателем 14 информации. При этом на вход получателя 14 информации подают восстановленный первичный сигнал S_в(t)) (значения S_в(t-iT_д) этого сигнала в различные моменты дискретизации приведены в столбце 12 табл.1) с динамическим диапазоном D_в=D_п=2ⁿ значений и шагом d_в=U_ш0/2²ⁿ квантования. Поэтому максимальное значение δ_{макс.пр}=ε_макс/(2ⁿ×U_ш0)=1/2²ⁿ относительной погрешности квантования при восстановлении на приемной стороне первичного сигнала также в 2ⁿ раз меньше, чем в известных системах цифровой передачи информации.

Таким образом, достигается технический результат - повышение точности передачи информации при фиксированных значениях динамического диапазона значений первичного сигнала и скорости передачи информации.

Литература

1. Радиотехнические системы передачи информации: Учеб. Пособие для вузов / В.А.Борисов, В.В.Калмыков, Я.М.Ковальчук и др.; Под. ред. В.В.Калмыкова. - М.: Радио и связь, 1990, с.204-205.

2. Основы построения телекоммуникационных систем и сетей: Учебник для вузов / В.В.Крухмалев, В.Н.Гордиенко, А.Д.Моченов и др.; Под. ред. В.Н.Гордиенко и В.В.Крухмалева. - М.: Горячая линия. - Телеком, 2004, с.238-239.

Табл. 1 СИСТЕМА ЦИФРОВОЙ ПЕРЕДАЧИ ИНФОРМАЦИИ i Sп(t-iTд) Sц(t-iTд) Sвц(t-iTд) SΔ(t-iTд) SΔу(t-iTд) SΔуц(t-iTд) SвΔу(t-iTд) ΔSвΔу(t-iTд) ΔSвΔупр(t-iTд) Sву(t-iTд) Sв(t-iTд) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 0 0000 0 0 0 0000 0 -4 -4 0 0 2 0,4375 0000 0 0,4375 7 0111 7 7 7 7 0,4375 3 0,8125 0000 0 0,8125 13 1101 13 6 6 13 0,8125 4 1,25 0001 1 0,25 4 0100 4 -9 7 20 1,25 5 1,4375 0001 1 0,4375 7 0111 7 3 3 23 1,4375 6 1,125 0001 1 0,125 2 0010 2 -5 -5 18 1,125 7 0,75 0000 0 0,75 12 1100 12 10 -6 12 0,75 8 0,625 0000 0 0,625 10 1010 10 -2 -2 10 0,625 9 0,6875 0000 0 0,6875 11 1011 11 1 1 11 0,6875 10 0,9375 0000 0 0,9375 15 1111 15 4 4 15 0,9375 11 1,3125 0001 1 0,3125 5 0101 5 10 6 21 1,3125 12 1,75 0001 1 0,75 12 1100 12 7 7 28 1,75 13 1,375 0001 1 0,375 6 0110 6 -6 -6 22 1,375 14 1 0001 1 0 0 0000 0 -6 -6 16 1 15 1,3125 0001 1 0,3125 5 0101 5 5 5 21 1,3125 16 1,6875 0001 1 0,6875 11 1011 11 6 6 27 1,6875 17 2,0625 0010 2 0,0625 1 0001 1 10 6 33 2,0625 18 2,0625 0010 2 0,0625 1 0001 1 0 0 33 2,0625 19 2,0625 0010 2 0,0625 1 0001 1 0 0 33 2,0625 20 1,875 0001 1 0,875 14 1110 14 13 -3 30 1,875 21 1,4375 0001 1 0,4375 7 0111 7 -7 -7 23 1,4375 22 1 0001 1 0 0 0000 0 -7 -7 16 1 23 0,5625 0000 0 0,5625 9 1001 9 9 -7 9 0,5625 24 0 0000 0 0 0 0000 0 -4 -4 0 0

Изобретение относится к телеметрии, технике связи, а также к системам передачи информации по цифровым каналам связи. Технический результат состоит в повышении точности передаваемой информации при фиксированных значениях динамического диапазона значений первичного сигнала. Система цифровой передачи информации на передающей стороне содержит источник информации, первый аналого-цифровой преобразователь, цифроаналоговый преобразователь и последовательно соединенные вычитающее устройство, усилитель и второй аналого-цифровой преобразователь, соединенный с каналом связи. На приемной стороне система содержит последовательно соединенные преобразователь код/амплитуда импульса, который соединен с каналом связи, определитель и преобразователь приращения значения выборки, входы которого подключены к выходам формирователя пороговых уровней, интегратор, фильтр нижних частот и получатель информации. При этом преобразователь приращения значения выборки содержит преобразователь значения выборки, коммутатор и блок сравнения. 1 з.п.ф-лы, 2 ил., 1 табл.

1. Система цифровой передачи информации, содержащая на передающей стороне источник информации, вычитающее устройство, вход суммирования которого подключен к выходу источника информации, и первый аналого-цифровой преобразователь, выход которого подключен к входу канала связи, а на приемной стороне - преобразователь код/амплитуда импульса, вход которого соединен с выходом канала связи, и последовательно соединенные интегратор, фильтр нижних частот и получатель информации, отличающаяся тем, что введены на передающей стороне усилитель и последовательно соединенные второй аналого-цифровой преобразователь и цифроаналоговый преобразователь, а на приемной стороне - определитель приращения значения выборки, преобразователь приращения значения выборки и формирователь пороговых уровней, при этом вход второго аналого-цифрового преобразователя подключен к выходу источника информации, выход цифроаналогового преобразователя соединен с вычитающим входом вычитающего устройства, выход которого подключен через усилитель к входу первого аналого-цифрового преобразователя, выход преобразователя код/амплитуда импульса соединен через определитель приращения значения выборки с сигнальным входом преобразователя приращения значения выборки, выход которого подключен к входу интегратора, а первый, второй, третий и четвертый пороговые входы соединены соответственно с первым, вторым, третьем и четвертым выходами формирователя пороговых уровней.

2. Система цифровой передачи информации по п.1, отличающаяся тем, что преобразователь приращения значения выборки содержит преобразователь значения выборки, блок сравнения и коммутатор, выход которого является выходом преобразователя приращения значения выборки, сигнальный вход которого подключен к сигнальному входу преобразователя значения выборки и к сигнальному входу блока сравнения, первый и второй выходы которого соединены соответственно с первым и вторым управляющими входами коммутатора, первый, второй и третий сигнальные входы которого соединены соответственно с первым, вторым и третьим выходами преобразователя значения выборки, первый и второй пороговые входы которого являются соответственно первым и вторым пороговыми входами преобразователя приращения значения выборки, третьим и четвертым пороговыми входами которого являются соответственно первый и второй опорные входы блока сравнения.