Устройство для кодирования сигналов при цифровой передаче Советский патент 1987 года по МПК H03M3/00 

1

Изобретение относится к вычислительной технике и технике связи и может быть использовано, например, в системах низкоскоростной передачи речевых сообщений с восстановлением формы сигнала.

Цель изобретения - повьшение достоверности устройства за счет обеспечения эффективного кодирования за- шумленных входньк сигналов (под эффективным понимается кодирование с минимальной скоростью передачи для заданной среднеквадратичной ошибки).

На фиг.1 представлена блок-схема устройства для кодирования сигналов при цифровой передаче; на фиг.2 - характеристика квантователя.

Устройство для кодирования сигналов при цифровой передаче содержит блок 1 вычитания, квантователь 2, блок 3 поэлементного перемножения, блок 4 поэлементного сложения, блок 5 задержки, блок 6 матричного перемножения и блок 7 памяти. На фиг.1 показаны информационные и задающие входы 8 и . 9 и выходы 10.

Квантователь 2 имеет характеристику, показанную на Лиг.2, и может быт выполнен на программируемых логических матрицах или программируемом ПЗУ

Блок 3 поэлементного перемножения состоит из m элементарных перемножителей, а блок 4 поэлементного сложения - из m элементарных сумматоров,

%

каждьй из которых имеет разрядность , равную разрядности входного кода (т - размерность корректирующего вектора К на входах 9).

Блок 6 матричного перемножения состоит из N элементарных перемножителей и Н элементарных сумматоров, где N тп-га, М. (m-l).m, и работает по алгоритму умножения матриц.

На фиг. сигналы Z(t), (t), (t Sn,(t) передаются по шинам разрядноетью , сигнал Ф - по шинам разрядностью Е.-(п-1п), остальные - по шинам разрядностью 2-га. Вторые входы блока 4 имеют разрядность , третьи входы блока 4 - (т-1), т.е. вторые и третьи входы этого блока являются входами одного из слагаемых S(t).

Блок 7 памяти представляет собой программируемое ПЗУ, в которое записана матрица

1363474

9

г

4m-.)-(m-0 I (m-iVl .

О,

m. rn ,

определяемая принятой моделью входного например, речевого сигнала,где а, ,..., - известные параметры этой модели., .

0 Устройство для кодирования сигналов при цифровой передаче работает следующим образом.

На входы 8 устройства подается последовательность отсчетов смеси

If сигнала и помехи Z(t) S(t) n(t), t 1,2,3,... - дискретное время. Из смеси в блоке I вычитается предсказанное значение речевого сигнала S(t) в момент t, которое является

0 первым элементом вектора предсказанных значен1ш сигнала в разные момен- ты S,(t) - ), S,(t-l),..., S (t-n+l) (здесь m - порядок модели

. сигнала). Обновляющая последователь25 ность (t) Z(t)-Stt,(t) e(t) + , + n(t), где.е(с) S(t)-S,(t) - погрешность предсказания сигнала, подвергается квантованию по уровню в квантователе 2. Квантованное значе0 ние n(t) можно представить в виде (t) e(t) + n(t) + n(t), где n(t) - шум квантования. Предполага- ется, что дисперсия шума Наблюдения n(t) много б ольше дисперсии шума

5 квантования n(t), поэтому () e(t) + n(t) + njt) e(t) + n(t) (t). Следовательно, для шума на-- блюдения высокой интенсивности введение квантования обновляющей последо0 вательности не изменяет алгоритмов фильтрации(в частности, не изменяет алгоритма вычисления вектора К), Значение отсчета )(t ) умножается в блоке 3 элементы корректирующего век5 тора К, поступающие с входов 9. Этот вектор вычисляется в соответствующем устройстве, которое функционирует по алгоритму, приведенному в 2. Однако если средняя дисперсия сигнала

0

SMO

ср

известна и не учитывается

нестационар ность речевого сигнала, то вектор К может быть вычислен заранее вручную и записан в отдельньш блок памяти для постоянного хранения 5 и считывания (в этом слу11ае устройства вычисления вектора К не требуется ).В результате умножения на вектор К формируется вектор оценок погрешностей предсказания e(t)

. . 13

e:(i:), e(t-l),.... e(t-m)j где e(i) - оценка погрешности предсказания e(i) в момент i. Этот век- тор суммируется с вектором предска. aajiHbix значений сигнала S(t) в блоке 4 поэлементного сложения. Полученный в результате этого вектор оценок истинных значений сигнала S(t) ), ),..., S Ct-m+l) Используется для получения нового вектора предсказашгых значений сигнала в момент t+l : iS(t+l). Для этого вектор 5(1) в момент t+I (после задержки S (с) в блоке 5) перемножается на матрицу г, поступающую из блока 7 памяти. Первый .элемент вектора S(t-H), равный ), кроме блока 4, поступает на второй вход блока 1 вычитания для вычисления нового значения обновляющей последовательности -(t+l) в момент tt-1.

На приемной стороне сигнал S (t) восстанавливается по значениям -(t)

Таким образом, в устройстве для кодирования сигналов при цифровой передаче имеется возможность компенсации входной помехи высокой интенсивности за счет кодирования обновляющей последовательности (t) вместо сигнала S(t) или Z(t), что и обеспечивает повышение достоверности этого устройства, так как указанное кодирование эффективное.

Предлагаемое устройство может быть использовано в системах передачи речи из шумовой среды, когда недопустимо или ограничено применение

:34744

других способов борьбы с акустической помехой. Формула изобретения

5

Устройство для кодирования -ciiriiaлов при цифровой передаче, содержапео блок вычитания, первые входы которого являются информационными входами уст10 ройства, выходы соединены с входами квантователя, выходы которого являются вьгходами устройства, блок поэлементного перемножения, первые входы которого являются задающими входами

i5 устройства, выходы блока поэламентно- го перемножения соединены с соответствующими первь1ми входами блока поэлементного сложения, о т л-и ч а ю- щ е с с я тем, что, с целью повьш1е20 ния достоверности устройства за счет обеспечения эффективного кодирования зашумленньгх входных сигналов, в него введены блок задержки, блок памяти и блок матричного перемножения, первые выходы которого подключены к вторым входам блока вычитания и вторым входам блока поэлементного сложения, выходы которого через блок задержки . сое,цинены с соответствующими первыми

30 входами блока матричного перемноже25

ния, выходы блока памяти подключены к вторым входам блока -матричного перемножения, вторые выходы которого соединены с третьими входами блока 35 поэлементного сложения, вторые входы блока поэлементного перемножения подключены к соответствующим выходам квантователя.

(i)

Изобретение относится к вычислительной технике и технике связи. Его использование в системах низкоскоростной передачи речевых сообщений с восстановлением формы сигнала позволяет повысить достоверность информации за счет обеспечения эффективного кодирования зашумленных входных сигналов. Устройство для кодирования сигналов при цифровой передаче содержит блок 1 вычитания, квантователь 2, блок 3 поэлементного перемножения и блок 4 поэлементного сложения. Введение блока 5 задержки, блока 6 матричного перемножения и блока,7 памяти обеспечивает кодирование зашумленных сигналов с минимальной скоростью передачи для заданной среднеквадратичной ошибки. 2 ил. с (С 00 05 СА5 41 vj NJ

Редактор А.Огар

Составитель О.Ревинский Техред Л.Сердюкова

Заказ 6380/54 Тираж 900Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Фи5.2

Корректор С.Шекмар