Устройство для многоуровневой дельта - модуляции Советский патент 1991 года по МПК H03M3/04 

Ј

Изобретение относится к вычислительной технике. Его использование при построении корреляционно-измерительных систем для идентификации образцов позволяет повысить быстродействие и разрешающую способность устройства. Устройство содержит вычитатель 1, многоуровневый квантователь 2, цифроаналоговый преобразователь 4, накапливающий сумматор 5 и преобразователь 7 кодов. Благодаря введению двоичного сумматора 3 и датчика 6 случайных чисел в устройстве рандомизируется регулярная структура шума квантования. 2 ил.

Фиг 1

О

2

СА VI VI

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при построении корреляционно-измерительных систем для идентификации образов.

Цель изобретения - повышение быстродействия и разрешающей способности устройства.

На фиг. 1 приведена функциональная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - схема датчика случайных чисел.

Устройство содержит вычитатель 1, многоуровневый квантователь 2, двоичный сумматор 3, цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 4, накапливающий сумматор 5, датчик 6 случайных чисел, преобразователь 7 кодов, информационный вход 8, тактовый вход 9, входы 10 задания закона распределения и выход 11.

Датчик 6 случайных чисел выполнен (фиг. 2) на регистре 12 сдвига и сумматоре 13 по модулю два, выход которого подключен к информационному входу регистра 12 сдвига.

Преобразователь 7 кодов обеспечивает преобразование закона распределения сигнала, поступающего от датчика 6. Преобразователь 7 может быть реализован на основе преобразователей вероятность - код либо с помощью трансверсального фильтра.

Многоуровневый квантователь может быть выполнен в виде аналого-цифрового преобразователя, например, с равномерным квантованием и округлением.

Для получения случайного смещения порогов квантования многоуровневого квантователя 2, обеспечивающего рандомизацию процесса квантования при любом уровне шума во входном сигнале, соединение выходов преобразователя 7 с входами сумматора 3 выполняется со смещением в сторону младших разрядов относительно соединения выходов квантователя 2.

Устройство работает следующим образом.

Входной сигнал X(t) поступает с информационного входа 8 на первый вход вычита- теля 1, на второй вход которого поступает сигнал аппроксимации X(t) с ЦАП 4. На выходе вычитателя 1 формируется разностный сигнал X(t)- X(t), который преобразуется квантователем 2 в параллельный код PI в моменты дискретизации, задаваемые тактовыми импульсами, поступающими на тактовый вход 9 устройства. Величина опорного напряжения квантователя 2 и число его уровней Ку квантования полностью определяют величину квантованного сигнала.

По импульсу с входа 9 датчик 6 случайных чисел генерирует случайные числа г,

последовательность которых распределена равномерно в интервале {-т, т}, где t + 1 - длина интервала; m Ку/2. Последовательность {г} поступает на информационные входы преобразователя 7 кодов, на выходах которого формируется некоторая случайная последовательность {Ki}, имеющая заданный по входам 10 закон распределения и нулевое среднее. Двоичный

сумматор 3 выполняет суммирование значений с выходов квантователя 2 и преобразователя 7 Si™ Prx + Ki, в результате чего на выходах 11 формируется дельта-модулиро- ванный сигнал, равный указанной сумме.

Одновременно значение Si поступает на входы накапливающего сумматора 5, где суммируется при поступлении очередного тактового импульса с содержимым накапливающего сумматора 5, выходной сигнал которого, преобразованный ЦАП 4 в аналоговую форму, является сигналом аппроксимации X(t).

Рассмотрим, как происходит слежение сигнала аппроксимации X(t) за входным сигналом. С увеличением значения X(t) увеличивается разностный сигнал X(t) - -А (t ) и соответственно величина Р/х . Сигнал {Ki}, поступающий с выходов преобразователя 7, имеет нулевое среднее. Поэтому

на выходах сумматора 3 формируется сигнал {Si(x величина которого s7 M{Si(x)}; - M{Pi(x) + KI} М{Р/Х)}, где М{-} - математическое ожидание величины {}. Таким образом, с увеличением Л X M{X(t) - X(t)}

соответственно возрастает величина Si . а значит, и A(t) . Аналогично происходит уменьшение X(t) приуменьшение Si(X , a значит.Лслежение аппроксимирующего сигнала X (t ) за входным сигналом X(t).

При выполнении квантователя 2 двухуровневым на выходах 11 устройства формируетсясигнал линейной дельта-модуляции с описанными ранее свойствами. Изменение закона распределения по входам 10 позволяет изменять свойства выходного сигнала - от привычного сигнала многоуровневой дельта-модуляции до рандомизированного квантованного разностного сигнала. Выполнение накаплива0 ющего сумматора 5 нелинейным позволяет осуществлять компрессию входного сигнала. Работа устройства не изменяется в случае ограничения разрядности выходного сигнала. Сумматор 3 при этом должен быть

5 выполнен с насыщением.

Таким образом, в устройстве производится разрушение регулярной структуры шума квантования разностного сигнала, выявление в нем новых свойств, что дает возможность методами дальнейшей статистическойобработкивыходногодельта-модулированного сигнала значительно точнее определять параметры вход- ного сигнала, позволяя определить их квантование с заданным числом уровней разностного сигнала.

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я

Устройство для многоуровневой дельта- модуляции, содержащее вычитатель, первый вход которого является информационным входом устройства, преобразователь кодов, накапливающий сум- матор, выходы которого соединены с входами цифроаналогового преобразователя, выход которого подключен к второму входу вычитателя, выход которого соединен с информационным входом многоуровнево-

го квантователя, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия и разрешающей способности устройства, в него введены двоичный сумматор и датчик случайных чисел, вход которого объединен с тактовыми входами накапливающего сумматора и многоуровневого квантователя и является тактовым входом устройства, выходы датчика случайных чисел соединены с информационными входами преобразователя кодов, управляющие входы которого являются входами задания закона распределения устройства, выходы многоуровневого квантователя и преобразователя кодов подключены соответственно к старшим разрядам первых и младшим разрядам вторых входов двоичного сумматора, выходы которого соединены с информационными входами накапливающего сумматора и являются выходами устройства.

Фиг. 2