Преобразователь импульсно-кодомодулированных сигналов в дельта-модулированные сигналы Советский патент 1986 года по МПК H03M7/32 

ю

о

4 00 4: Изобретение относится к вычисли тельной технике и предназначено для сопряжения цифровых импульсно-кодомодулированных (ИКМ) и дельта-модулированных (да) каналов передачи информации. Цель изобретения - повышение отношения сигнал/шум в выходном сигнале . На фиг.1 приведена блок-схема предлагаемого преобразователя; на фиг. 2 - формы аппроксимирующих на-г пряжений, соответствующие разным структурам выходного ДМ-сигнала; на фиг.З - временные диаграммы работы :устройства. Преобразователь ИКМ-сигналов в ДМ-сигналы содержит входной регистр 1, цифровой экспандер 2, регистр 3 памяти, вычитатель 4, кодопреобразо ватель 5, выходной регистр 6, регис 7 знака, формирователь 8 выходного сигнала, синхронизатор 9, информационньш вход 10, вход 11 синхрониза ции, тактовый вход 12 и выход 13. Кодопреобразователь 5 выполнен на программируемом блоке памяти, ад ресные входы которого являются инфо мационными входами кодопреобразователя 5. По каждому адресу в нем записано соответствующее распределение символов да-сигнала в параллель ном коде, разрядность которого опре деляется соотношением тактовых частот да- и ИКМ-сигналов. В случае, когда это соотношение равно шестнад цати, соответствие адресов и ДМ-сим волов следующее: 0001010101010101010 0011010101011010101 0101011010110110101 011. 1101101101101101 1001110111011101110 1011111011110111101 по1П1П01П111011 1111111111101111111 При этом учитьгоается что дельтамодуляция при четном числе СИМВОЛОР в сигнале не дает возможности за один цикл преобразования реализоват распределение символов, соответству щее нечетному числу шагов S квантования. Поэтому весь диапазон разнос тей входных ИКМ-выборок, определяемый вычитателем 4, разбит на восемь равномерных поддиапазонов, номер ка дого из которых соответствует двоич ному коду трех старших разрядов код 472 на выходах вьгчитателя 4, При подаче выходных сигналов кодопреобразователя 5 на интегратор- последующего дельта-демодулятора получаются аппроксимирующие напряжения, показанные на фиг.2, где числа по оси ординат равны разности числа единиц и числа нулей соответствующего распределения ДМ-символов. Формирователь 8 выходного сигнала может быть выполнен на элементе ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ. На фиг.З представлены следующие сигналы: а - тактовые импульсы f (t) на шестом выходе синхронизатора 9; б - сигнал N(t) на первом выходе регистра 1; в - сигнал Ч, (t) на первом выходе регистра 3; т - сигнал V (t) на одном из первых выходов вычитателя 4: д - сигнал (t) на втором. выходе вычитателя 4; е - л - сигхросигналы H(t), E(t), M(t), P(t), B(t) и Q(t) соответственно на втором, пер- BOM, третьем, седьмом, пятом и чет- вертом выходах синхронизатора 9; м сигнал D(t) на вькоде регистра 6; н .- сигнал S(t) на выходе регистра 7; о - выходной ДМ-сигнал U (t). Функционирование устройства рассматривается для случая, когда соотношение частот тактового сигнала f (t) на входе 12 и канального синхросигнала f (t) на входе 11 равно шестнадцати. Устройство работает следующим образом. Стандартньй уплотненный 32-к анальньш ИКМ-сигнал поступает с входа 10 на информационньй вход входного регистра 1 . Регистр 1 предназначен для преобразования последовательного кода каждой выборки ИКМ одного канала связи в параллельный код. Для осуществления записи на тактовый и управляющий входы входного регистра 1 подаются тактовые сигналы f(t) из аппаратуры ИКМ и сигнал E(t) из синхронизатора 9. Начало записи каждой в выборки ИКМ определяет начало цикла преобразования. После окончания за-с. писи кода выборки ИКМ на выходах входного регистра 1 появляются сигналы NP(t),...,N(t) в параллельном коде. Эта информация хранится во входном регистре 1 на протяжении всего цикла преобразования, т.е. до начала записи кода следующей выборки ИКМ. Так как аппаратура ИКМ имеет стандартную характеристику компрессии, то сигналы с выходов регистра 1 подаются на входы цифрового экспандера 2, с выходов которого снимаются коды выборок линейной ИКМ (сигналы N (t), .... N/t. Далее устройством осуществляется преобразование сигналов линейной ИКМ в сигналы линейной ДМ. Это проис ходит следующим образом. Коды выборок линейной ИКМ (N (t) , .. . ,N,,(t)) подаются как на первые входы вычитателя 4, так и на входы регистра 3 памяти. Регистр 3 памяти служит для .запоминания кода (1-1)й, т.е. предьздущей выборки линейной ИКМ. Таким образом, на первые входы вычитателя 4 подается код i-й выборки, а на вто рые входы вычитателя 4 - код (1-1)-й выборки, который снимается с выходов регистра 3 памяти в виде сигналов 4j,(t),..., Ч (t) . После поступления сигнала управления Q(t) из синхронизатора 9 на вычитатель 4 в нем произ водится вычитание кода ,,.., Ч(1)из кода N (t),...,N, (t). При этом учитываются знаки обеих выборок ИКМ. Так, при разных знаках этих . выборок;для правильного определения величины их разности вычитатель 4 осуществляет арифметическое суммирование кодов обеих выборок, а при оди наковых - вычитание. Опредяя разность, вычитатель 4 также определяет и знак этой разности. Разность кодов определяет величину наклона линейно изменяющегося напряжения на выходе линейного ДМ-декодера за время цикла ИКМ, а знак разности на том же ин- тервале времени определяет лишь направление изменения этого напряжения . Формирование ДМ-сигнала производ ся по циклам, равным циклу ИКМ. Раз ность одов i-й и (1-1)-й выборок в каждом цикле преобразования определяет одну из заранее записанных в кодопреобразователе 5 структур распределения символов ДМ-сигнала в параллельном коде. Каждая такая структура содержит одинаковое количество ДМ-символов. Это количество определяется отношением тактовых частот ДМ- и ИКМ-сигналов. Сигналы V, (t) ,.. . ,yj (t) с первым выходов вычитателя 4 поступают на входы кодопреобразователя 5 и определяют в двоичном коде- восемь адресов. По этим адресам на выходах кодопреобразователя 5 появляются сигналы D ,(t) ,... ,D(t) в параллельном коде. Эти сигналы и соответствуют одной из структур цифровых ДМ-символов. Для преобразования инфорг ации о структуре из параллельного кода в . последовательный служит выходной регистр 6. Конструктивно этот блок состоит из одного 16-разрядного параллельно-последовательного регистра, на выходе 16-го разряда которого подключен одноразрядный дополнительный регистр. Выход дополнительного регистра является выходом данного блока, с которого снимается цифровой ДМ-сигнал D(t). Все структуры ДМ-символов записаны в кодопреобразователе 5 таким образом, что они определяют лишь положительное направление изменения восстановленного аналогового сигнала. Чтобы получить отрицательное направление изменения этого сигнала, следует все символы данной структуры инвертировать. Эту задачу вьтолняет формирователь 8 выходного сигнала. Вычитатель 4, кроме разности кодов, определяет на своем втором выходе знак этой разности. знак разности положительный, то сигнал ф (t) имеет уровень О, а при отрицательном знаке разности сигнал Ф(t) имеет уровень 1. Сигнал Т(t) поступает на регистр 7 знака, в котором уровень сигнала T(t) запоминается и затем подается на второй вход формирователя 8 выходного сигнала одновременно с вторым тактовым сигналом каждого цикла преобразователя. Это связано с задержкой ДМ-сигнала в дополнительном разряде регистра 7. Таким .образом формируется цифровой сигнaл Vд(t) линейной ДМ на выходе 13. Таким образом, если в прототипе ошибка аппроксимации линейно изменяющегося сигнала в середине одного цикла ИКМ возрастает до величины , (dмaкc U ),(5 где максималь-. ная скорость нарастания аппроксимирующего напряжения в дельта-демодуляторе, и - скорость нарастания передаваемого сигнала, то в рассмотренном примере преобразователя эта ошибощибка не превышает 2S . С увеличением числа поддиапазонов, на которые разбит диапазон изменения выходных

сигналов вычитателя 4, эта ошибка уменьшается.

Формула иэобре

тения

Преобразователь импульсно-кодомодулировайных сигналов в дельта-модулированные сигналы, содержащий входной и выходной регистры, цифровой экспандер, вычитатель и регистр памяти, вьиоды которого подключены к соответствующим вычитающим входам вычитателя, отличающийся тем, что, с целью повьшения отношения сигнал/шум в выходном сигнале, в него введены кодопреобразователь, регистр знака, формирователь выходного сигнала и синхронизатор, первый вход которого является входом синхронизации устройства, второй вход синхронизатора объединен с тактовым входом входного регистра и является тактовым входом устройства, информационный вход входного регистра яв лястся информационным входом устройства, выходы входного регистра подключены к соответствующим информационным входам цифрового экспандера, управляющий вход входного регистра

f/oli-}

да

о

соединен с первым выходом синхронизатора , второй выход которого подключен к управляющему входу цифрового экспандера, выходы которого соедине5 ны с соответствующими суммирующими входами вычитателя и информационными входами регистра памяти, управляющий вход которого подключен к третьему выходу синхронизатора, четвертый

10 выход которого соединен с управляющим входом вычитателя, первые и второй выходы которого подключены соответственно к входам кодопреобразователя и информационному входу регист5 ра знака, выходы кодопреобразователя соединены с соответствующей информационными входами выходного регистра, выход которого подключен к первому входу формирователя выходного сигнала, управляющий и тактовый входы соединены соответственно с пятым |и шестым выходами синхронизатора, седьмой выход которого подключен к управляющему входу регистра знака, выход которого соединен со вторым входом формирователя выходного сигнала, выход которого является выходом устройства.

Innnnnnnn

п

фиг 3

Изобретение относится к вычислительной технике. Его использование для сопряжения цифровых импульсно-кодомодулированных и дельта-модулированных каналов передачи информации позволяет повысить отношение сигнал/шум в выходном сигнале.- Преобразователь содержит входной и выходной регистры, цифровой экспандер, регистр памяти и вычислитель. Введение синхронизатора, регистра знака, кодопреобразователя и формирователя с $ выходного сигнала обеспечивает уменьсл шение ошибки аппроксимации линейно изменяющегося сигнала. 3 нл.