Устройство сжатия аналоговой информации Советский патент 1992 года по МПК G08C19/28 

Изобретение относится к технике обработки и передачи информации и может быть использовано в системах передачи 1.и)формации, в телеметрических системах для сокращения избыточности передаваемых данных.

Известно устройство сжатия данных, содержащее аналого-цифровой преобразователь, блок памяти, вычитатель, первый и второй триггеры, ключ, первый и второй реверсивные счетчики импульсов, блок сравнения кодов, блок времени, формирователи аппроксимирующих функций, делитель частоты, мультиплексор, распределитель импульсов, демультиплексор, первый и второй регистры, блок триггеров, первый и второй блоки сравнения кодов, элементы И и ИЛИ, сумматор по модулю два.

Недостатками устройства являются его сложность, низкий коэффициент сжатия. ,

Известно устройство с апертурным сжатием данных, содержащее коммутатор аналоговых сигналов, первый и второй компараторы, аналого-цифровой преобразователь, цифроаналоговый преобразователь, справочное запоминающее устройство, первую и вторую суммирующие схемы, элемент ИЛИ, устройство управления.

Недостатками устройства являются его громоздкость и низкий коэффициент сжатия, так как кроме кода существенного отсчета в канал связи поступают коды номера источника и времени.

Наиболее близким к предлагаемому устройству сжатия аналоговой информации является устройство, содержащее первый и второй триггеры, элемент ИЛИ, первый и второй реверсивные счетчики импульсов, первый и второй блоки сравнения, первый и второй преобразователи код- аналог, мультиплексор, регистр, генератор импульсов, ключ, линию задержки, таймер, при этом первые входы блоков сравнения соединены между собой и являются входом устройства, второй вход первого блока сравнения подключен к выходу первого преобразователя код - аналог, информационные входы которого соединены с информационными выходами первого реверсивного счетчика импульсов и первой группой входов мультиплексора, второй вход второго блока сравнения подключен к выходу второго преобразователя код - аналог, информационные входы которого соединены с информационными выходами второго реeepciiBHoro счетчика импульсов и с второй группой входов мультиплексора, выход первого блока сравнения соединен с первым входом элемента ИЛИ, с входомустановки нуля первого триггера и первым управляющим входом мультиплексора, выход второго блока сравнения подключен к второму входу элемента ИЛИ, к входу установки единицы первого триггера и к второму управляющему входу.мультиплексора, выход элемента ИЛИ соединен с управляющим входом регистра, с входами линии задержки и таймера и с входом установки нуля второго триггера, вход установки единицы которого подключен к выходу линии задержки, инверсный выход второго трип ера соединен с управляющим входом ключа, информационный вход которого соединен с В.1ходом генератора импульсов, а информационный выход ключа соединен со счетными входами реверсивных счетчиков импульсов, управляющие входы прямого счета счетчиков соединены между собой и подкпючены к инверсному выходу первого триггера, а управляющие входы обратного счета соединены между собой и подключены к прямому выходу первого триггера, информационные входы регистра сдвига соединены с выходами мультиплексора.

Недостатком устройства является низкий коэффициент сжатия устройства, обусловленный необходимостью формирования кодов временной привязки существенных отсчетов.

Цель изобретения - повышение коэффициента сжатия.

Указанная цель достигается тем, что в известное устройство, содержащее блок еравнения, первый вход которого является информационным входом устройства, первый счетчик, выходы которого подключены : к входам цифроаналогового преобразовате.ля, выход которого подключен к второму входу блока сравнения, второй счетчик, выходы которого подключены к адресным входам блока коммутации, триггер, генератор импульсов, регистр, элемент ИЛИ, введены формирователи импульсов, оперативно запоминающий блок, элемент ИЛИ-НЕ, генератор кодов поля Галуа, входы Сброс -первого,и второго счетчиков, первые входы элемента ИЛИ и генератора кода поля Галуа объединены и являются входом Установка

в исходное положение устройства, выходы первого счетчика подключены к адресным входам оперативного запоминающего блока и к входам группы информационных входов регистра, выходы которого подключены к входам первой группы информационных входов блока коммутации, выход Перенос первого счетчика подключен к второму BXL ду генератора кода поля Галуа, к управляющему входу блока коммутации и через первый формирователь импульсов к входу Сброс триггера, выход которого подключен к первому информационному входу регистра и к объединенным входам второй

группы информационных входов блока коммутации, первый и второй выходы которого являются информационным и управляющим выходами устройства, выход генератора импульсов подключен к счетному входу

второго счетчика, предпоследний выход ко-, торого через второй формирователь импульса подключен к управляющему входу оперативного запоминающего блока, выход которого подключен к первому входу элемента ИЛИ-НЕ, выход которого подключен к второму входу элемента ИЛИ, выход которого подключен к входу Установка триггера, выход Перенос второго счетчика подключен к счетному входу первого счетчика, выход блока сравнения подключен к информационному входу оперативного запоминающего блока, к второму входу элемента ИЛИ-НЕ и через третий формирователь импульса к второму информационному

входу регистра, выход генератора кодов поля Галуа подключен ктретьему информаци-. онному входу регистра.

На фиг.1 представлена функциональная схема устройства; на фиг.2 - функциональная схема генератора кодов поля Галуа,- на фиг.З - функциональная схема первого формирователя импульсов; на фиг.4 - временная диаграмма работы устройства.

Устройство (фиг.1) содержит блок 1 сравнения, первый формирователь 2 импульсов, первый счетчик 3, цифроаналоговый преобразователь 4, оперативно-запоминающий блок 5, элемент

ИЛИ-НЕ 6, элемент ИЛИ 7, второй 8 и третий 9 формирователи импульсов, генератор 10 кодов поля Галуа, триггер 11, генератор 12 импульсов, регистр 13, второй счетчик 14, блок 15 коммутации, информационный вход 16 и вход 17 Установка в исходное положение устройства, информационный 18 и управляющий 19 выходы устройства соответственно.

Генератор 10 кодов поля Галуа (фиг.2) содержит элемент ИЛИ 20, одновибратор

21, регистр 22, линейный блок 23 обратной связи.

Первый формирователь 2 импульсов (фиг.З) содержит элемент 24 задержки и одновибратор 25.

Устройство работает следующим образом.

В устройстве увеличение коэффициента сжатия обеспечивается уменьшением служебных данных о временной привязке существенных отсчетов. При этом на выходе устройства формируется бит-ориентированный код в виде следующей последовательности:

GiTI{Xi}

где GI - бит текущего признака кода Галуа, который принимает значение О или 1 в зависимости от алгоритма функционирования генератора кодов поля Галуа;

Т| - бит признака существенности отсчета, причем при Т 1 отсчет является существенным, а при Т О отсчет является несущественным; ,

{Х|} - k - битовый двоичный код существенно отсчета, где k - количество битов последовательности кода. В случае, если текущий отсчет Ui входного сигнала является существенным, а последующий отсчет Ui+i является несущественным, то устройство формирует следующую последовательность;

Gi1{Xi}Gi+iOGK2.

Восстановление сжатого сигнала осуществляется по меткам с учетом конкретного значения признака Т.

Для примера рассмотрим формирование 7-битовой последовательности кодов поля Галуа; 1 1 1 О 1 О О 1 1-й ее применение для кодирования сжатой информации. Первые три бита 11 1 являются начальным состоянием генератора кодов поля Галуа. Последующие биты определяются путем суммирования по модулю два; на первом такте работы генератора - с первого бита с третьим, на втором такте - второго с четвертым и т.д. Приведенная последовательность позволяет закодировать семь отсчетов сигнала. Таким образом, повышение коэффициента сжатия достигается за счет использования двух битов в качестве служебных данных о временной привязке существ,енного сигнала.

Для приведения устройства в исходное состояние на вход 17 устройства поступает сигнал, обеспечивающий установку первого 3 и второго 14 счетчиков в нулевое состояние, а также установку в начальное состояние генератора 10 кода поля Галуа.

В исходномсостоянии с выхода генератора 10 кода поля Галуа на третий информационный вход регистра 13 поступает признак С кода поля Галуа, на первый информационный вход регистра 13 поступает бит признака Т существенности цифрового отсчета входного сигнала (Т 1). а на остальные информационные входы группы из К входов регистра 13 поступает текущий двоичный код входного сигнала, где К - количество битов параллельного двоичного кода.

0 Сигналом с выхода перекоса первого счетчика 3 запрещается работа блока 15 коммутации. На выходе цифроаналогового преобразователя 4 установлено напряжения Оцап 0. Выходной сигнал триггера 11

5 запрещает работу первого ключа 9.

В дальнейшем устройство работает под действием импульсов, снимаемых с выхода генератора 12 импульсов. Причем первый 3 и второй 14 счетчики работают в режиме

0 прямого счета, а выдача текущего признака С кода поля Галуа обеспечивается сигналом, поступающим на первый вход генератора 10 кода поля Галуа.

Под действием импульсов, снимаемых с

5 выхода генератора 12 импульсов, вторым счетчиком 14 осуществляется установка соответствующих адресных кодов, обеспечивающих опрос информационных шин блока 15 коммутации. Коэффициент счета второго

0 счетчика 14 Кеч q +2. Выходные сигналы с (1-1)-го разряда и с выхода переноса счетчика 14(фиг.4.1 и 4.2) соответственно управляют работой формирователя 2 импульсов и первого счетчика 3.

5 Таким образом, на интервале времени, равном периоду повторения тактовых импульсов первого счетчика 3, выходной сигнал формирователя 2 (фиг.4.3) управляет работой оперативного запоминающего блока 5, причем в первой половине длительности периода повторения тактовых импульсов обеспечивается режим считывания данных, а во второй - режим записи данных.

5 Аналоговый входной сигнал подается на шину 16 и поступает на первый вход блока 1 сравнения, на второй вход которого поступает напряжение Уцап. Дальнейшая работа устройства представлена на фиг.4.40 4.9 для случая 8-уровневого представления аналогового сигнала. Сигнал с выхода блока 1 сравнения поступает на информационный вход оперативного запоминающего блока 5. а также на первый вход элемента ИЛИ-НЕ 6

5 и на вход третьего формирователя 9 импульсов. Под действием выходных сигналов второго счетчика 14 происходит изменение состояния первого счетчика 3, обеспечивающего выборку соответствующих адресов оперативного запоминающего блока 5 и последовательную установку напряжения Уцап {фиг,4.4), а также обеспечивается счи-. тываиие информации из оперативного запоминающего блока 5 о состоянии блока 1 сравнения в предыдущем такте и запись информации в оперативный запоминающий блок 5 о состоянии блока 1 сравнения,в текущем такте. С выхода оперативного запоминающего блока 5 информация поступает на второй вход элемента ИЛИ-НЕ 6. „

В момент времени, кода Уцап UBX, блок 1 сравнения меняет свое состояние на противоположное (фиг.4.6). При этом в момент. считывания данных из оперативного запоминающего блока 5 на выходе элемента ИЯИ-НЕ 6 появляется уровень логической единицы (фиг.4.7), который через элемент ИЛИ 7 поступает на установочный вход триггера 11, на выходе которого появляется признак Т 1 существенности отсчета (фиг.4.8). Таким образом,, на инф ормационные входы регистра 13 поступают бит текущего признака Gi t кода поля Галуа, бит признака Ti суи1ественности отсчета, а также параллельный двоичный код {Xi}текущего О7счета входного сигнала. По фронту спада импульса (фиг.4.9), снимаемого с выхода третьего формирователя 9 импульсов, выходная информация регистра.13 поступает на информационные входь первой труппы блока 15 коммутации. На информационные входы второй группы блока 15 коммутации подается напряжение логической единицы и (первый и второй входы), а на остальные (k-2) -входь - логиче ский уровень, соответствующий текущему призна.чу Tj существенности отсчета. Работа блока 15 коммутации разрешается на время действия сигнала (фиг,4.5), снимаемого с выхода переноса первого счетчика 3. Под действием тактовых импульсов второй счетчик 14 осуществляет опрос информационных входоз блока 15 коммутации, причем на информационный выход 18 устройства поступает бит-ориентированный код, а на управлякзщий выход 19 устройства - уровень логической единицы, сигнализируюujsuft о наличии бита информационной посылки. За счет того, что на первых двух информационных входах второй группы блока 15 коммутации присутствует уровень -логической единицы, биты признаков Gi иTi всегда будут восприниматься внешними устройствами, а биты двоичного кода входного сигнала воспринимаются только в случае наличия уровня логической единицы на выходе триггера 11, т.е. когда признак Ti 1. Поэтому внешние устройства воспринимают бит-ориентированный код Gi1{Xi}.

В случае, когда текущий отсчет входного сигнала Ui равен предыдущему отсчету Ui-i, на выходе элемента ИЛИ-НЕ 6 присутствует уровень логического нуля, поэтому признак Т| 0. Внешние устройства воспринимают двухбитовый код GiO.

Таким образом, за счет использования особых свойств кодов поля Галуа (глубокая рекурсианость, обеспечивающая плотную упаковку неповторяющихся двоичных кодов), а также за счет введения признака информативности отсчета сигнала решается проблема временной привязки существенных отсчетов и сокраа ается служебная информация до двух битов.

Формула изобретения

Устройство сжатия аналоговой информации, содержащее блок сравнения, первый вход которого является информационным входом устройства, первый счетчик, выходы которого подключены к цифроаналоговому преобразователю, выход которого подключен к второму входу блока сравнения, второй счетчик, выходьг которого подключены к адресным входам блока коммутации, триггер, генератор импульсов, регистр, элемент ИЛИ, отличающееся тем, что, с. целью повышения коэффициента сжатия, в него введены формирователи импульсов, оперативнозапоминающий блок, элемент ИЛ1Л-НЕ, генератор кодов поля Галуа, входы Сброс первого и второго счетчиков, первые входы элемента ИЛИ и генератора кода поля Галуа объединены и являются входом Установка в исходное положение устройства, выходы первого счетчика подключены к адресным входам оперативного запоминающего блока и к входам группы информационных входов регистра, выходы которого подключены к входам первой группы информационных входов блока коммутации, выход Перенос первого счетчика подключен к второму входу генератора кода поля Галуа, к управляющему входу блока коммутации и через первый формирователь импульсов к входу Сброс триггера, выход которого подключен к первому информационному входу регистра и к объединенным входам второй группы информационных входов блока коммутации, первый и второй выходы которого являются информационным и управляющим выходами устройства, выход гбнератора импульсов подключен к счетному входу второго счетчика, предпоследний выход которбго через второй формирователь импульса подключен к управляющему входу оперативного запоминающего блока, выход которого подключен к первому входу элемента ИЛИНЕ, выход которого подключен к второму входу элемента ИЛИ, выход которого подключен к входу Установка триггера, выход Перенос второго счетчика подключен к счетному входу первого счетчика, выход блока сравнения-к информационному вхо- 5 ду оперативного запоминающего блока, к второму входу элемента ИЛИ-НЕ и через третий формирователь импульса к второму информационному входу регистра. вы)од генератора кодов поля Галуа подключен к третьему информационному входу регистра.

Изобретение относится к технике обработки и передачи информации и может быть использовано в системах передачи информации, в телеметрических системах для сокращения избыточности передаваемых данных. Целью изобретения является повышение коэффициента сжатия. Устройство содержит блок сравнеь^ия, формирователи импульсов, счетчики, оперативно-запоминающий блок, элемент ИЛИ-НЕ, элемент ИЛИ, генератор кодов поля Галуа, триггер, генератор импульсов, регистр, блок коммутации. 4 ил.

го

CI

23

2S

Фи.2.

-i

.3

п п п п п п п л п п п п п п п

nrnr rni imrni i tmnrnr rirn

1

ri

п

m

Ш.