Универсальный дельта-кодек Советский патент 1984 года по МПК H03K13/22 

2.Дельта-кодек по п,1, о т ли чающийся 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 входу элемента И и к одному из первых входов кододатчика, остальные входы которого подключены к соответствующим информационным входгЫ 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 ичающийся тем, что 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 соотI ветствукяцих элементов ИЛИ, а выхог

ды - с входами сложения и вычитания реверсивного счетчика соответственно, при этом установочный вход ре- , версивного счетчика подключен к одному из третьих входов управляемого счетчика, остальные входы которого соединены с первыми входами соответствующих элементов ИЛИ, вторые входы которьйх подключены к вторым входам управляемого счетчика.

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

мультиплексор, эаемент сравнения иэлемейт HJffl, первый вход которого соединен с одним из первых входов кодопреобразователя, другие входы которого соединены с входами регистра, выходцы которого подключены к информационным входам мультиплексора, причем выход старшего разряда регистра соединен с информационным вхдом старшего разряда элемента сравнения и BTOpfc04 входбм элемента ИХШ, выход которого подключен к управляющему входу мультиплексора, выходы которого соединены с первыми информационными входами элемента сравнения, вторые информационные вх ды которого подключены к вторым вхо.дам кодопреобразователя, 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, отличающийс я тем, что управляемый счетчик приемной части содержит реверсивный счетчик, элемент ИЛИ и 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 первыми 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 элементов 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.

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.

Изобретение относится к импульсной технике и технике связи и может Сыть использовано при построении аналого-цифройых и цифроаналоговых преобразователей для систем с импульсной модуляцией.

Известно устройство для аналогоцифрового преобразователя содержа щее последовательно соединенные линейный дельта-модулятор и цифровой преобразователь. Конструкция последнего определяет вид модуляции: имггульсно-кодовую модуляцию (ИКМ) ,

дельта-подуляцию (ДМ) и их разновидности, выбор которого завис.ит от характера передаваемой информации, требуемого качества обработки сигнала и эксплуатационных характеристик устройства l .

Однако устройство имеет ограниченные функциональные возможности: предполагает определенный режим работы и не обеспечивает оперативную перестройку алгоритма обработки сигнала, что в конечном итоге снижает эффективность средств свяэи.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является адаптивный дельта-кодек, состоящий из передающей части, содержащей компрессор, дельта-модулятор, управляемый 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 2 .

Недостатком устройства также являются ограниченные функциональные возможности: невозможность использования его в комбинированных системах связи с импульсно-кодовой модуляцией различных видов.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей.

Для достижения поставленной цели в универсальный дельта-кодек, состоящий из Передающей части, содержащей компрессор, дельта-модулятор, управляемый счетчик и генераторный блок, первый 1.ыход 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, 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 генераторного блока подключены к первым входам 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 вхоц которого соединен с линией связи.

При этом кододатчик содержит элемент И, мультиплексор, универсальный регистр и триггер, выходы которого соединены с вторыми выходами кододатчика, информационный вход триггера подключен к информационно0му входу гтаршего разряда универсального регистра, к первому вхс элемента И и к одному из первых дов кододатчика, остальные входы которого подключены к соответствую5щим информационным входам 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

0 управляющим входом универсального регистра, а третий с вторым управляющим входом универсального регистра и тактовым входом триггера, при этом выходы мультиплексора под5ключены к другим информационным входам универсального регистра, выход которого соединен с выходом кододатчика.

Управляемый счетчик передающей

0 части содержит два элемента ИЛИ, два элемента И и реверсивный счетчик, выходы которого соединены с соответствующими первыми выходами управляемого счетчика, первые входы

5 которого подключены к первым входам соответствукяцих элементов И, вторые входы которых соединены с выходами соответствующих элементов ИЛИ, а выходы - с входами сложения и вычи0тания реверсивного счетчика соответственно, при этом установочный вход реверсивного счетчика подключен к одному из третьих входов управляемого счетчика, остальные входы которо5-го соединены с первыми йходами соответствующих элементов ИЛИ, вторые входы кЪторых подключены к вторым входам управляемого счетчика, I

кодопреобразователь содержит.ре- ,

0

гистр, мультиплексор, элемент сравнения и элемент ИЛИ, первый вход которого соединен с одним из первых входов кодопреобразователя, другие входы которого соединены со входами ре5гистра, выходы которого подключены к информационным входам мультиплексора, причем выход старшего разряда регистра соединен с информационным входом старшего разряда элемента

0 сравнения и вторым входом элемента ИЛИ, выход которого подключен к управляющему входу мультиплексора, выходы которого соединены с первыми информационными входами элемента сравнения, вторые информационные

5 входы KOTOjjoro подключены к вторым входам кодсзпреобраэователя, при этом выходы элемента сравнения соединены с выходами кодопреобразователя, третий вход которого подключен к соответствующему входу регист ра. Управляемый счетчик приемной час ти содержит реверсивный счетчик, элемент ИЛИ и пять элементов И, при чем первые входы управляемого счетчика соединены соответственно с установочным входом реверсивного счетчика и первыми входами первого мента И и элемента ИЛИ, выход ко .юго подключен ко второму входу -Т элемента И, выход которого соединен с первыми входами второго и третьего элементов И, при этом вторые входы второго и третьего эле ментов И, а также второй вход элеме та ИЛИ и первые входы четвертого и пятого элементов И соединены с соответствующими, вторыми входами управляемого счетчика, первые выходы которого подключены к выходам второ го 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 управ ляемого счетчика. На фиг, 1 - 3 представлены функциональные cxeNM устройства. Универсальный дельта-кодек состо ит из передающей части 1, содержащей компрессор 2, соединенный череэ дельта-модулятор 3 с управляемым счетчиком 4, выход которого череэ кододатчик 5 соединен с генераторны блоком 6 и линией 7 саяэи, а также., приемной части 8, соде зжащей кодопреобразователь 9, соединенный с ге нераторным блоком 10 и уп1)арляемым счетчиком 11, выходы которого через интегратор 12 соединены с экспандером 13. Кододэтчик 5 содержит мультиплек сор 14, управляющий вход которого подключен к выходу элемента И 15, а выходы подключены к соответствующим разрядам универсального регистра 16 старишй разряд которого подключен к информационному входу триггера 17, Управляемый счетчик 4 содержит элементы ИЛИ 18 и 19, элементы К 20 и 21, входы которых подключены к вы водам элементов ИЛИ 18 и 19 и ревер сивный счетчик 22, выходы глементов И 20 и 21 .подключены к шинам сло жения и вычитания реверсивного счетчика 22. Кодопреобразователь 9 состоит из регистра 23, выходы которого годключены к входам мультиплексора 24, выходы которого соединены с информе;ционными входами элеме нта 25 сравнения, вход старшего разряда которого подключен к выходу последнего разряда регистра 23, и к первому входу элемента ИЛИ 26, выход которого подключен к управляющему входу мультиплексора 24. Управляемый счетчик 11 содержит элементИЛИ 27, подключенный выходом к входу элемента И 28, выход которого подключен к первым входам элементов И 29 и 30, выходы которых соединены с первыми рходами элементов И 31 и 32, выходы которых подключены к шинам сложения и шлчитания реверсивного счетчика 33. Устройство работает следующим образом. Аналоговый сигнал X (t) после сжатия в компрессоре 2 поступает на вход дельта-модулятора 3, в котором оптимальный режим обеспечивается соответствующим выбором величины шага квантования i и тактовой частоты Fg , формируемой в генераторном блоке 6 из условия X(i)su/F5. 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 череэ элементы 18-21 поступают на реверсивный счетчик 22. Выходы разрядов реверсивного счетчика 22 череэ мультиплексор 14 подключаются к универсальному регистру 16, реализующему функцию преобразователя параллельного койа в.последовательный для передачи в линий 7 связи. На входе кодопреобразователя 9 формируется кодовое слово, записанное в регистре 16 передающей части 1 таким образом, чтобы недостающим при передаче младшим разрядам б(хли присвоены значения 0. Сформированное таким образом кодовое число поступает через мультиплексор 24 на элемент 25 сравнения, на другие входы которого поступает кодовое число из реверсивного счетчика 33, управляемого элементами 27-31 таким образом, чтобы число, записанное в реверсивный счетчик 22 в течение такта передачи, переписалось в реверсивный счетчик 33 с точностью, определяемой условиями передачи. При этом числе положительных и отрицательных приращений, поступающих на реверЪивный счетчик 33 приемной части 8, с-заданной точностью будет эквивалентно числу приращений, поступающих на реверсивный счетчик 22 передающей части 1. Восстановление же исходного сигнала осуществляется в приемной части 8 на интеграторе 12, формирую щем то же количество приращений за такт, что и дeлj5тa7мoдyлятop 3, и в экспандере 13, Управление работой передающей части 1 осуществляется из генератор ного блока 6 по шести шинам. Соответственно в этот же режим переводится и приемная часть 8. Устройство универсальный дельта-кодек позволяет осуществлять различные режикея работы, отмеченные в таб лице. Одновременно электрическим путем можно задавать качество кодирования сигнала с соответствьуощим измен.ение скорости передачи, и организовать кодовое слово с передачей удиполярного либо биполярного ртсчета, приг чем режим работы устройства можно сделать либо фиксированнш4, либо автоматическ 194, устанавливаемым, например, по анализу цифрового линейного сигнала. Такая универсальность устройства позволяет в значительной мере облегчить создание перспективных комбинированных систем связи, в которых требованияд предъявляемые к каналу связи, зависящие от вида передаваемой информации и требуемого качества обработки сигнала, задаются только работой генераторного блока 6, который можно строить общим для всей систег-ш связи. Автоматический режим работы генераторного блока 6 позволяет осуществлять оптимальное кодирование сигнала независимо от вида пере даваемой информации. I При работе устройства в режиме импульсно-кодовой модуляции при орг низации четырехразрядного биполярно го кодового слова, в приемной 8 и пе редающей 1 частях использугатся шести разрядные реверсивные счетчики 22 и 33. Прямая и инверсная последовательности дельта-потока поступают соответственно на шину сложения и вычитания реверсивного счетчика 2 что обеспечивается подачеП логической Ч. При этом в реверсивном счетчике 22 отражается униполярный отсчет входного сигнала, выраженный в шагах квантования. Преобразование отсчета в биполярный осуществляется двухканальным мультиплексором 14, у равление которым осуществляется старшим разрядом реверсивного счетчика 22. Для передачи отсчета в линию 7 это число переписывается в тактовые моменты времени, определяемые .часто той РЛ дискретизации в регистр 23 и передается со скоростью определяе мой частотой Рд, начиная со старшег .разряда, так .как скорость считывани определяется частотой F (в нашем случае Рд 4Р«. ) , то в линию 7 будут передаваться только четыре старших . разряда. Младшим непереданным разрядам в приемной части 8 будут присваиваться . С выхода регистра 23 принятое кодовое слово поступает через мультиплексор 24 на элемент 25 сравнения, который откроет подачу импульсов с частотой Pg на реверсивный счетчик 33. Причем, если предыдущий отсчет реверсивного счетчика 33 меньше поступившего, то элемент 25 сравнения подключает импульсы на шину сложения, если больше то на шину вычитания. Как только значения отсчетов сравняются, подача импульсов на счетчик 33 прекращается до начала следующего такта. Аппроксимирующее напряжение функции восстанавливается на интеграторе 12 за счет изменения его величины на число приращений, определяемых количеством импульсов.. Для перевода устройства в режим ДИКМ достаточно сбрасывать обе части 1 И, 8 в О с тактовой частотой Pg , что позволит сократить число передаваемых разрядов, чтобы осуществлять оптимальное заполнение реверсивного счетчика 22. Дл14 простоты анализа рассматривается обработка того же фрагмента сигнала при использовании пятиразрядного реверсивного счетчика 22 с передачей в линию 7 униполярного сигнала. Для перевода устройства в режим ДМ необходимо отключить от реверсивного . счетчика 22 частоту сброса Fg., управле-г ние осуществлять по анализу таряиего разряда реверсивного счетчика 22, для чего необходимо подать логический . При этом в реверсивном счетчике 22 сформируется кодовое слово, в котором старший разряд отображает дельта-сигнал входной функции (t) с шагом квантования р-2 --ь,. -где п - число разрядов реверсивного счетчика 22;. А - шаг квантования дельта-модулятора, а младшие разряды определяют ошибку между аппроксимирующей функцией, восстановленной из дельта-сигнала и входной функцией Ot 2ftR(M-l) , где R.{h-l) - кодовое число, записанное в младших разрядах реверсивного счетчика 22. Следует отметить, что точность восстановления сигнала может быть повышена при одновременной переда1е всех разрядов реверсивного счетчика 22, работающего в режиме ДМ,

Такой режим работы устройства называется унифицированная ДМ (УДМ). Отмеченный режим работы устройства позволяет восстанавливать исходный сигнал X с той же точностью, что и при ДИКМ, но имеет перед ней следующие преимущества.

При передаче сигнала в режиме ДИКМ необходимо при сбоях в линии 7 яащищать все разряды кодового слова. В противном случае будет происходить накопление ошибки, В режиме же УДМ для устранения влияния линейных сбо-i ев достаточно защищать только старший разряд, так как ошибка квантования передается отсчетами ИКМ и в приемной части 8 не накапливается. Наличие информации об ошибке грубого представления ДМ сигнала поэволяет строить более совершенные алгоритмы адаптации как к мощности входного сигнала, так и его спектру.

Универсальный дельта-кодек может стать составным узлом единой цифровой сети связи, где в зависимости от вида передаваемой информации возможен комбинированный способ передачи

фиг. 2

I

I