Устройство для цифровой передачи звуковых сигналов Советский патент 1986 года по МПК H03M3/00 H04B1/64 

разователя 10, декодер 2 состоит из входного регистра 17, первого экспан- дирующего преобразователя 18, циф- роаналогового преобразователя 21 и сглаживающего фи.пьтра 28. Введение в кодер 1 (декодер 2) второго экспан- дирующего преобразователя 8 (19), коммутатора 9 (20), запоминающего регистра 11 (22), цифрового компаратора 12 (23), RS-триггера 13 (24), дешифратора 14 (25), таймера 15 (26) и элемента 16 (27) ИЛИ обеспечиваИзобретение относится к технике электросвязи и вычислительной технике и может быть использовано в цифровых системах связи.

Цель изобретения - повьшение качества передачи без увеличения скорости кодирования.

На чертеже изображена блок-схема, предлагаемого устройства.

Устройство для цифровой передачи звуковых сигналов содержит кодер 1 и декодер 2, соединенные каналом 3 связи. Кодер 1 состоит из блока 4 выборки и хранения, компаратора 5, регистра 6 последовательных приближений, первого и второго экспандиру- ющих преобразователей 7 и В, коммутатора 9, цифроаналогового преобразователя (ЦАП) 10, запоминающего регистра 1 1 , цифрового компаратора 12, RS- триггера 13, дешифратора 14, таймера 15 и элемента 16 ИЛИ.; Вход декодера 1 через блок 4 соединен с первым входом компаратора 5, второй вход которого соединен с выходом ЦАП 10, а выход подключен к входу регистра 6 и является выходом кодера 1. Декодер 2 состоит из входного регистра 17, первого и второго экс- пандирующих преобразователей 18 и 19, коммутатора 20, ЦАП 21,, запоминающего регистра 22, цифрового компаратора 23, RS-триггера 24, дешифратора 25, таймера 26, элемента 27 ИЛИ и сглаживающего фильтра 28.

Вход регистра 17 является входом декодера, а выход ЦАП 21 через сглаживающий фильтр 28 соединен с выходом декодера. Идентичньш элементы коет оптимальный режим кодирования (декодирования) сигнала. При этом в случае, когда передаваемый сигнал в выбранном диапазоне изменяется незначительно, кодер работает в линейном режиме с точностью до 10 двоичных разрядов, а когда изменения сигнала значительны или величина .его меньше половины выбранного диапазона, кодер переходит в нелинейный режим с 8-разрядной точностью измерения отсчетов входного сигнала. Гил. 2 табл.

дера и декодера имеют одинаковые соединения. Входы первого преобразователя 7 (18), запоминающего регистра 11 (22), дешифратора 14 (25) и таймера

15 (26) объединены с пёрвь ми входами второго преобразователя 8 (19) и цифрового компаратора 12 (23) и подключены к выходам регистра, 6 (17). Выходы преобразователей 7 и 8 (18 и

19) соединены с соответствующими входами коммутатора 9 (20), выходы которого подключены к входам ЦАП 10 (21). Вторые входы второго преобразователя 8 (19) и цифрового компаратора 12 (23) объединены и подключены к выходам запомииающего регистра 11 (22). Выходы дешифратора 14 (25) и таймера 15 (26) соединены с входами элемента 16 (27) ИЛИ. Выходы цифрового компаратора 12 (23) и элемента 16 (27) ИЛИ подключены к перво- и второму входам.RS-триггера 13 (24), выход которого соединен с управляю- шями входами коммутатора 9 (20) и

запоминающего регистра 11 (22).

Устройство для цифровой передачи звуковых сигналов работает следующим образом.

Звуковой сигнал поступает на

вход блока 4 выборки-хранения кодера. 1, где фиксируются текущие значения этого сигнала. Полученный сигнал подается на первый вход компаратора 5, в котором каждое отсчетное

значение сравнивается с последовательностью значений эталонного сигнала, поступающего на его второй вход с выхода ЦАП 10. Двоичный сигнал, полученный в результате срав

нения, поступает на выход кодера 1 и на вход регистра 6 последовательных приближений, вьфабатывающего последовательность двоичных чисел, величина которых последовательно приближается к величине кодируемого значения сигнала. При кодировании сигналов звукового вещания регистр 6 вырабатьшает последовательность 10-разрядных двоичных чисел, которы подаются на входы экспандирующих преобразователей 7 и 8. Экспандиру- ющий преобразователь 7 преобразует Ю-раэрядные числа, представленные через порядок и мантиссу, в 1А-разрядные двоичные числа в соответствии с табл. 1, реализуя цифро.вую аппроксимацию квазилогарифметическо То закона А-87,6/13.

Через коммутатор 9 последовательность чисел подается на вход ЦАП 10 где преобразуется в последовательность значений эталонного сигнала, поступающего на второй вход компаратора 5. В этом режиме работы кодер 1 обеспечивает нелинейное кодирование, т.е. обеспечивает 8-разрядную

точность измерения величин отсчетов сигнала.

Выходной сигнал регистра 6 одновременно поступает на запоминающий регистр 11 и цифровой компаратор I2, с помощью которых производится сравнение порядка предыдущего числа с порядком последующего. Если эти порядки равны, то компаратор 12 вырабатьшает сигнал установки RS-триг- гера 13 в такое состояние, при котором его выходной сигнал запрещает запись в регистр 11 и с помощью коммута40 тора 9 подключает ЦАП 10 к выходу второго экспандирующего преобразователя В. Экспандирующий преобразователь 8 преобразует 14-разрядные числа, представленные порядком и мантис-45 зователь 7) и линейном (через экспансой, поступающие на его вход от регистра 6 последовательных приближений (разряды А, В, С, D, Е, F, G, Н, 1) и запоминающего регистра 11 (разряды А , в , С ) в 14-разрядные двоичные числа арифметического кода, как показано в табл. 2.

Как видно из таблицы, в этом случае кодер 1 обеспечивает кодирование с точностью до десяти двоичных разрядов в диапазоне уровней, ограниченном порядком числа, хранящимся в регистре 11, т.е. работает в линейном

дирующий преобразователь 8)-. Управление режимом осуществляется самим сигналом: линейный режим сохраняется, когда изменение уровня сигнала не

50 превышает +3 дБ, а нелинейный режим устанавливается, когда уровни сигнала меняются в более широких пределах. Взаимодействие кодера 1 с декодером 2 осуществляется через канал 3

55 связи. Декодер 2 работает синхронно с кодером 1, поскольку управление его режимом осуществляется тем же цифровым сигналом, поступающим с вьгхо

10

25

15

2414774

режиме. EcjiH очередное отсчетное значение входного сигнала дыходит за пределы этого .диапазона (перегрузка), то регистр 6 ;формирует число, содержащее единицы во всех разрядах. Эти числа обнаруживаются дешифратором 14, который вырабатывает сигнал, поступающий-через элемент 16 НПИ на второй вход RS-триггера 13, изменяя его состояние на обратное. При этом выходной сигнал RS-триггера I3 снимает запрет записи с регистра II и подключает с помощью коммутатора 9 входы ЦАП 10 к выходам экспандирую- щего преобразователя 7. Аналогичное переключение режима происходит и в случае, когда ютсчетные значения звукового сигнала в течение времени, заданного таймером 15, не выходят за пределы половины указанного диапазона (при недогрузке). Таймер (5 вырабатывает сигнал переключения, поступающий с его выхода на вход RS- триггера 13 через элемент 16.ИЛИ, если в течение задаваемого таймером 15 времени не происходит его установки в О. Установка в О осуществляется единицей при или нулем при в следующем за 8 разряде числа, что свидетельствует о том, что сигнал кодируется с максимальной точностью, используя весь динамический диапазон кодирования. При отсутствии сигналов установки в О на выходе таймера 15 формируется сигнал, который изменяет состояние RS-триггера 13, поступая на его вход через элемент 16 ИЛИ При этом кодер 1 переходит в нелинейный ре20

30

35

жим работы. Время, задаваемое таймером 15, выбирается в пределах 1-2 мс,

Таким образом, кодер 1 работает поочередно в двух режимах: нелиней- , ном (через зкспандирующий преобразователь 7) и линейном (через экспандирующий преобразователь 8)-. Управление режимом осуществляется самим сигналом: линейный режим сохраняется, когда изменение уровня сигнала не

превышает +3 дБ, а нелинейный режим устанавливается, когда уровни сигнала меняются в более широких пределах. Взаимодействие кодера 1 с декодером 2 осуществляется через канал 3

связи. Декодер 2 работает синхронно с кодером 1, поскольку управление его режимом осуществляется тем же цифровым сигналом, поступающим с вьгхо

f;a компаратора 5 кодера 1. Однако в отличие от последнего, где экспанди- рование осуществляется в цепи обратной связи и приводит к компандирова- нию передаваемого сигнала, в декодере 2 экспандированный сигнал поступает с выхода ЦДЛ 21 через- сглаживающий льтр 28 на выход устройства. При этом в устройстве обеспечиваются

I 1 1 1 1 О 1 О 1

1 U V , W xyzOOOOOO OluvwxyzOOOOO 00 luvwx.yzOOOO

1 OOuvwxyz l.OOOluvwxyzOO.O OilOOOOluvwxyzOO

010OOOOOluvwxyzO

001 OOOGOOluvwxyz

000OOOOOOOuvwxyz

1 I 1 I 1 a 1 01

1 1 1 1 1 1 luvwxyz 1 1 1 1 1 lOuvwxyz 1 1 1 1 lOuvwxyzl

lOOuvwxyzOl 1 1 lOuvwxyz 1 1 OillllOzvwxyzlll

010llOuvwxyz. 111

001lOuvwxyzlllll

Ov. 0 00 u V w X у z 1 1 1 1 1

Вход

1 т I lii..i 1 ... - - - | - p- - - -J- -- - -p--« - . 11 ..-.i|. I .-....

s- JA IB |c I s |c ID |Е|.Р IG н i s a |ь Ic jd je |f |g |h 111 j |k 11 U

11 1 t 0

те же параметры качества, что И1в коде с квазимгновенным компандированием. но для этого не требуется повьшения

скорости кодирования. Кроме того, для передачи порядка чисел не требуется и дополнит«утьной скорости передачи, поскольку этот порядок передается в моменты времени, когда устройство работает в нелинейном режиме.

. Таблица 1

Таблица 2

Выход

PQRwvwxyzOOOO OFQRuvwxjrzOOO

Вход

7 A jiqcfs- rf; I cy T PFF PF T rFf TbT irn:Trj;

I .., 1, J , ,.i, , J, ,t , ,

1 lOtNPQRuvwxyzNOOPQRwvwxyzOO

100OOOPQRuvwxyzO

0--OOOOPQRuvwxyz

I-- llllPQRuvwxyt

OillltPQRuvwxyzl

0 0 lONPQRuvw xyzN1 1 PQRuvwxyz II

001IPQRuvwxyzlll

booPQRuvwxyzlIll

Формула изобретения

Устройство для цифровой передачи звуковых сигналов, содержащее кодер, состоящий из компаратора, регистра последовательных приближений, первого экспандирующего преобразователя, цифроаналоговогй преобразователя и блока выборки и хранения, вход-которого является входом кодера, выход подключен к первому входу компаратора, второй вход которого соединен с выходом цифроаналогового преобразователя, а выход является выходом кодер и подключен к входу регистра последовательных приближений, выходы которого соединены с входами первого зкспандирующего преобразователя, выход кодера через канал связи соединен с декодером, состоящим из входного регистра, первого экспандирующего преобразователя и соединенных последовательно цифроаналогового преобразователя и сглаживающего фильтра выход которого является выходом декодера, входы первого экспандирующего преобразователя соединены с выхода- 1ми входного регистра, вход которого является вводом декодера, о т л иПродолжение табл.2 Выход

25

0

5

0

5

чающе еся тем, что, с целью повышения качества передачи без уве- личения скорости кодирования, в кодер и в декодер введены коммутатор, запоминающий регистр, дешифратор, таймер, цифровой компаратор, элемент ИЛИ, RS-триггер и второй экспандиру- ющий преобразователь, первые входы которого объединены с соответствугаци- ми первыми входами цифрового компаратора и соответствующими входами первого экспандирующего преобразователя, дешифратора, таймера и запоминающего регистра, выходы которого подключены к вторым входам второго экспандирующего преобразователя и цифрового компаратора, выход которого соединен с первым входом RS- триггера, выход которого подключен к управляющим входам запоминающего регистра и коммутатора, первые и вторые входы которого соединены с выходами соответствующих экспандирующих преобразователей, выходы коммутатора подключены к входам цифроаналогового преобразователя, выходы дешифратора и таймера соединены с входами элемента ИЛИ, выход которого подключен к второму входу RS-триггера.

Изобретение может быть использовано в цифровых системах связи. Изобретение позволяет повысить качество передачи .звуковых сигналов (например, через спутниковые ретрансляторы) без увеличения скорости кодирования . Устройство содержит кодер I и декодер 2, соединенные каналом 3связи. Кодер 1 состоит из блока 4хранения и выборки, компаратора 5, регистра 6 последовательных приближений, первого экспандирующего преобразователя 7 и цйфроаналогового преоб(Л to 4 u ч J