Кодирующее устройство с дельта-модуляцией и импульсно-кодовой модуляцией Советский патент 1985 года по МПК H03M3/02 

Изобретение относится к средствам связи и может быть использовано при построении универсального кодера, имеющего выходы дельта-модулированной (ДМ), импульсно-кодомодулированной (ИКМ) и дифференциальной импульс но-кодомодулируемой (ДИКМ) последова тельности, при преобразовании ДМ-последовательности в ИКМ-сигнал. Цель изобретения - создание уни версального кодирующего устройства . для ДМ, ИКМ, ДИКМ-последовательностей, имеющего единьш закон компресси рования (например, ,6, линейноломаного типа), т.е. расширение функ циональных возможностей. На чертеже представлена функциональная схема предлагаемого устройст ва. Устройство содержит блок 1 разнос ти, выход которого через компаратор 2 соединен с входом ключа 3, другой вход которого подключен к первому вы ходу генератора 4 тактовой частоты, элементы 5-8 И, первые входы которых через соответствующие элементы 9 и 10 задержки соединены с выходами клю ча 3, выходы первого,, второго, третьего и четвертого элементов 5-8 И соединены с соответствующими входами первого реверсивного счетчика 11, пе вый триггер 12 знака, входы которого подключены к выходам соответствующих пятого и шестого элементов 13 и 14 И первый блок 15 совпаденияJ входы которого соединены с входами первого дискретизатора 16, цифроаналоговьш преобразователь 17 (ЦАП), делитель 1 напряжения, выходы которого соединены с первыми входами седьмого, восьмого и девятого элементов 19-21 И, вторые входы которого подключены к . выходам дешифратора 22, вход которого подключен к выходам второго реверсивного счетчика 23 переключатель 24, входы которого соединены с соответствующими выходами источника 25 эталонного напряжения, источник 26 аналогового напряжения; второй блок 27 совпадения, входы которого соединены с соответствующими выходами третьего и четвертого реверсивных счетчиков 28 тл 29 и входами второго дискретизатора 30, десятый, одиннадцатый, двенадцатый и тринадцатый элементы 31-34 И, входы которых подключены к соответствующим выходам второго триггера 35 знака, входы ко.1 812 торого соединены с выходами соответствующих тринадцатого и- четырнадцатого элементов 36 и 37 И и дополнительный элемент 38 задержки, вход которого подключен к выходу генератора тактовой частоты, а выход - к входам установки в нулевое состояние счетчиков 28 и 29. Устройство работает следующим образом. Линейно-ломаное компрессирование заключается в следующем. Для каждой полуволны имеется одинаковое число сегментов. В пределах каждого сегмента шаг квантования постоянен.При переходе на соседний сегмент, соответствующий большему уровню кодируемого сигнала, шаг квантования удваивается. Число шагов квантования в пределах каждого сегмента, как правило, одинаково. Кодовое число ИКМсигнала состоит из разряда-знака, трех разрядов номера сегмента и четырех разрядов номера шага (уровня квантования) в пределах сегмента. Для кодируемых мгновенных значений разной полярности, но одинакового абсолютного значения разница только в разряде знака. В дифференциальной ИКМ в моменты времени, определяемые в соответствии с требованиями теоремы Котельникова, передается не сам отсчет сигнала, а его приращение, что приводит к значительному сокращению волюма (динамического диапазона изменений) передаваемого сигнала. Например, для речевых сигналов, учитьшая тот факт, что плотность распределения вероятностей мгновенных значений показывает существенное преобладание малых значений сигнала-над большими, волюм передаваемого сигнала сокращается не менее, чем в два раза. Это позволяет в данном устройстве уменьшить число сегментов для передачи.приращения сигнала в дифференциальной ИКМ в два раза, а следовательно, кодировать номера сегментов двумя разрядами. Тогда кодовое слово ДИКМ-сигнала с законом компрессирования ,6 линейно-ломаного типа будет состоять из разряда знака приращения, двух разрядов номера сегментов и четырех разрядов номера шага (уровня квантования) в пределах сегмента. В уст.ройстве реверсивные счетчики 11 и 13, делитель напряжения 18, цифроаналоговый преобразователь 17 совместно с другими элементами участвуют в получении аппроксимирующего напряжения с заданным законом компрессирования, поступающего на второй вход блока 1 разности, а следователь но, и в создании дельта-модулированного сигнала. При подаче на первый вход блока 1 разности положительной полуволны аналогового напряжения триггер. 12 знака находится в исходном нулевом состоянии, при этом от1крыты элементы 5 и 8 И и элементы 31 и 32 И. Число, накапливающееся в реверсивных счетчиках 11 и 29 в каждое мгновение времени с точностью до шаг квантования, соответствует аналогово му сигналу. Если уровень этого сигна ла мал, то кодирование происходит на первом сегменте характеристики компрессирования, при этом реверсивные счетчики 23 и 28 находятся в нулевом состоянии. Дешифратор 22 открьшает элемент 19 И, соответствующий минимальному напряжению Ц,- снимаемому с делителя 18 эталонного напряжения. На этапонньй вход ЦАП 17 поступает минимальное эталонное напряжение. ЦАП 17 вьщает на своем выходе аппрок симирующее напряжение. При повышении уровня положительной полуволны аналогового сигнала число в счетчиках 11 и 29 растет, и последние переполняются. Допустим, в счетчиках 23 и 2 записывается единица. Это значит, что кодирование происходит на втором сегменте. С помощью дешифратора 22 открьшается элемент 20 И, на эталонный вход ЦАП 17 поступает эталонное напряжение 11 2U., т.е. на втором 1ЭТ грТ сегменте кодирование происходит с увеличенным вдвое шагом квантования и т.д. Если в реверсивных счетчиках 23 и 28 записьшается единица, а в ре версивных счетчиках 11 и 29 нуль, то на выходе ЦАП 17 обеспечивается необходимое напряжение (которое соот ветствует концу первого сегмента характеристики компрессирования) путем подачи сигнала с соответствующего вы хода дешифратора 22 на управляющие входы ЦАП 17. При повьш1ении числа, в счетчике 23 увеличивается и напряжение на выходе ЦАП 17 в соответствии с законом изменения уровней, соответ .ствующих концам сегментов характеристики компандирования. Когда триггер 12 знака находится в нулевом сос тоянии, это определяет такое положе- 81 4 ние переключателя 24, в котором к входу делителя 18 напряжения подается положительное эталонное напряжение Ej . В моменты времени, определяемые генератором 4 тактовых частот в соответствии с требоваьшями теоремы Котельникова, отпираются дискретизаторы 16 и 30 и на их выходах в параллельном коде появляются соответственно сигналы с ИКМ и ДИКМ. По истечении времени, определяемого элементом 38 задержки, реверсивные счетчики 28 и 29 устанавливаются в нулевое положение. Число, записанное в реверсивных счетчиках-28 и 29, точно соответствует разности чисел, записанных в счетчиках 23 и 11 в соседние моменты времени отсчета, поскольку закон компрессирования определяется общими для них элементами устройства. Счетчики 11 и 29 идентичны и только счетчики 23 и 28 номера сегмента отличаются числом разрядов. При нулевом состоянии счетчиков 28и 29 срабатьшает блок 27 совпадения и открьшает элементы 36 и 37 И. Если мгновенное значение аналогового сигнала положительной полуволны уменьшается до нуля, то импульсы на вход вычитания реверсивного счетчика 11 проходят через элемент 8 И, уменьшая до нуля число в реверсивном счетчике 23, а затем также уменьшая до нуля число в реверсивном счетчике 11. Если при уменьшении аналогового сигнала после очередного опрос-а дискретизатора в счетчиках 28 и 29 бьшо записано число возрастания аналогового сигнала, то импульсы на вход вычитания реверсивного счетчика 29-проходят через элементы 32 И, уменьшая до нуля число в счетчике 28,. а затем также уменьшая до нуля-число в счетчике 29. Если при уменьшении аналогового сигнала после очередного опроса состояния счетчиков 28 и 29были нулевые, то при нулевых состояниях счетчиков 11 и 23 срабатывает блок 15 совпадения и открывает элементы 13 и 14, а при нулевых состояниях счетчиков 28 и 29 срабатывает блок 27 совпадения и открьшает элементы 36 и 37 И. Если при этом величиваются отрицательные мгновенные значения аналогового сигнала, то появляется импульс на входе элемента 10 задержки и на входе элементов 14 и 37 И, а значит и на нулевых

вх(,дах триггеров 12 и 35 знаков. Пес ледние переходят в единичное состояние, закрывают элементы 5 и 8 И элементы 31 и 32 И и открьшают элементы / и 8 И и элементы 33 и 34 И. Импульс на выходе элемента 10 задержки проходит через элемент 7 И на вход сложения реверсивного счетчика 11, а через элемент 34 И импульс проходит на вход сложения реверсивного счетчика 29. При этом одинаковые по абсолютному значению положительные и отрицательные мгновенные значения аналогового сигнапа кодируются оди-наковыми комбинациями ячеек счетчи-HOMv .е по абсолютному значению положительные и отри5 Цательные приращения аналогового сигнала кодируются одинаковьии комбинациями ячеек счетчиков 28 и 29 Состояние триггеров 12 и 35 знака свидетельствует о знаке кодируемого 10 мгновенного значения (пpиpaщeLя значений). При единичном

чателГ24 18 ия входу делителя 18 напряжения источник отрицатель15 ного эталонного напряжения.

КОДИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО С ДЕЛЬТА-МОДУЛЯЦИЕЙ И ИЖУЛЬСНО-КОДОВОЙ МОДУЛЯЦИЕЙ по авт.св. № 661789, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в него введены третий и четвертый реверсивные счетчики, десятый, одиннадцатый, двенадцатый, тринадцатый, четьфнадцатый и пятнадцатьй элементы И, второй триггер знака, второй блок совпадения, второй дискретизатор и дополнительньй элемент задержки, первые входы десятого и двенадцатого, а также одиннадцатого и тринадцатого элементов И соответственно объединены и подключены к выходам соответствующих элементов задержки, вторые входы десятого и одиннадцатого, а также двенадцатого и тринадцатого элементов И соответственно объединены и подключены к единичному и нулевому выходам второго триггера знака соответственно, выходы десятого и тринадцатого, а также одиннадцатого и двенадцатого элементов И подключены соответственно к входам сложения и вычитания третьего реверсивного счетчика, выходы которого соединены с входами четвертого реверсивного счетчика, входы установки в нулевое состояние третьего и четвертого реверсивных счетчиков через дополнительный элемент задержки соединены с вторым выходом генератора тактовой частоты, а вь1ходы ячеек упомянутых счетчиков i подключены к соответствующим входам второго дискретизатора и второго СП С блока совпадения, выход которого соединен с первыми входами четырнадцатого и пятнадцатого элементов И, вторые входы которых подключены к соответствующим выходим ключа, а выходы - соответственно к единичному и нулевому входам второго тригге00 Isd ра знака, единичный выход которого соединен с другим входом второго Од дискретизатора, управляющий вход 00 которого подключен к выходу генератора тактовой частоты, а выходы являются выходами дифференциального сигнала в параллельной форме.

ЪГ9 . - О-L