Устройство для транскодирования сигналов с адаптивной дельта-модуляцией и импульсно-кодовой модуляцией Советский патент 1993 года по МПК H03M7/34 

Фиг.2

Изобретение относится к вычислительной технике и связи и может использоваться при многократных последовательных преобразованиях сигналов в системах передачи с адаптивной дельта-модуляцией (АДМ) в сигналы импульсно-кодовой модуляции (ИКМ) и обратно .,.

Целью изобретения является повышение точности передачи аналоговых сигналов по составным цифровым каналам с АДМ и ИКМ за счёт исключения накопления шумов квантования при многократных последовательных преобразованиях.

На фиг. 1 представлены временные диаграммы, поясняющие сущность транскодирования; на фиг. 2 - блок-схема устройства для транскодирования.

Устройство для транскодирования сигналов с АДМ и ИКМ содержит адаптивный дельта-декодер 1 (без фильтра нижних частот), кодер 2 ИКМ, .декодер 3 ИКМ, блок задержки 4, бл.ок 5 определения граничных значений входного, сигнала, блок 6 сравнения, блок 7 управления шагом квантования (для кодека ИКМ), счетчик. 8 изменений режима коррекции (ИШ-сигнала), сумматор 9, вычитатель 10 и блок 11 коммутации.

Для обеспечения синхронной работы включенных в цепь дельта-кодеков в точке сопряжения АДМ - ИКМ осуществляется коррекция выходного кодового слова ИКМ путем добавления или вычитания кодовых комбинаций, эквивалентных одному или более шагам квантования, до придания ему значения, позволяющего на выходе следующего кодера АДМ сформировать цифровую последовательность символов, аналогичную входной, в рассматриваемой точке. На фиг, 1 показаны процессы, происходящие при транскодировании устройством, когда тактовая частота дел ьта-кодека в четыре раза превышает частоту дискретизации кодека ИКМ. Так как отсчет кодера ИКМ формируется в рассматриваемом случае по еле каждого четвертого изменения аппроксимирующего напряжения, поступающего от дельта-декодера, то целесообразно вход- ной сигнал представить в виде последовательности отсчетов, однозначно определяющих структуру цифрового сигнала дельтэ-коде- ка. Это позволяет ввести пойятия верхнего и нижнего граничного значения входного сигнала, которые характеризуют интервал возможных величин амплитуды входного отсчета и определяются соответствующими уровнями аппроксимирующего напряжения дельта-кодека на цикле преобразования, равном периоду Следования квантованных отсчетбв при ИКМ. Правило, по которому уровень аппроксимирующего напряжения

классифицируется как нижнее граничное значение входного сигнала, заключается в определении максимальной по величине ступени, после которой в следующем тактовом интервале следует возрастание аппрок- симирующего напряжения. Верхняя граница определяется, соответственно, наименьшим на периоде преобразования уровнем,после которого происходитумень0 шение аппроксимирующего напряжения. В случае наличия на периоде преобразования приращений одного знака определяется лишь одно граничное значение. Последняя по времени ступень на данном периоде в

5 определении граничных значений .не участ- . вует, так как неизвестен характер изменения аппроксимирующего напряжения в следующей тактовой точке. Ееуровень запоминается и используется в следующем цик0 ле преобразования.

Коррекция квантованного значения последней ступени аппроксимирующего напряжения производится в том случае, если это значение не принадлежит области воз5 можных величин амплитуды входного сигнала, обозначенной соответствующими границами, Процесс коррекции заключается в последовательном приближении значения амплитуды отсчета, формируемого

0 кодером ИКМ, к области возможных вели чин амплитуды входного сигнала путем добавления или вычитания шага квантования и последующего сравнения полученного значения с известными границами (фиг. 1 а, б).

5 Таким образом, нахождение амплитудного значения входного сигнала для последующих дельта-кодеков, отсчета между верхней и нижней границей возможных величин исходного сигнала обусловливает

0 формирование на их выходах адекватных цифровых последовательностей.

Преобразование сигналов в точке сопряжения ИКМ - АДМ осуществляется без выходного фильтра нижних частот декодера

5 ИКМ путем воздействия уровня пришедшего Отсчета на протяжении периода их следования на вход дельта-кодера.

При включении в рассматриваемую цепь (фиг. 2) первым кодека АДМ возможна

0 ситуация, когда интервал возможных величин исходного сигнала меньше шага квантования кодера ИКМ и невозможно обеспечить принадлежность амплитудного значения отсчета, формируемого кодером

5 ИКМ, требуемому интервалу (фиг. 1, с). Это приводит к необходимости заранее обусловленного выбора одного из двух возможных значений амплитуды скорректированного отсчета, одно из которых превышает уровень верхней границы, а другое - меньше величины нижней границы. Следствием такого выбора является возможность осуществления синхронной работы дельта-кодеков в рассматриваемой цепи, начиная лишь со второго. Включение первым в рассматриваемую цепь кодека И КМ из-за преобразования м-ножества значений входного аналогового сигнала в последовательность чисел с ограниченной разрядностью такой ситуации не создает.

Устройство работает следующим образом.

Дельта-модулированный сигнал поступает из. канала связи на дельта-декодер 1, на выходе которого образуется ступенчатое аппроксимирующее напряжение. Это напряжение действует на кодер 2.ИКМ и блок 4 задержки на n-Н тактовых интервала дельта-декодера, где п - отношение тактовой частоты дельта-декодера к частоте дискретизации кодека ИКМ. С приходом n-й ступени аппроксимирующего напряжения на выходе кодера 2 ИКМ формируется кодовое слово, которое поступает непосредственно, а также через сумматор 9 и вычитатель 10 на блок 11 коммутации. В начале цикла преобразования, который равен периоду дискретизации кодека ИКМ, кодовое слово с выхода кодера 2 ИКМ без изменений коммутируется блоком 11 на вход декодера 3 ИКМ. В.результате сравнения выходного отсчета декодера 3 ИКМ с граничными значениями входного сигнала, определенными блоком 5, на основе анализа структуры и уровней аппроксимирующего напряжения, поступающих от блока 4 задержки, на выходе блока б сравнения формируется управляющий . сигнал, который поступает на вход блока 7 управления шагом .квантования, блок 11 коммутации и счетчик 8 изменений режима коррекции. В случае если выходной отсчет декодера 3 ИКМ принадлежит области возможных величин амплитуды входного сигнала, управляющий сигнал, воздействуя на блок 11 коммутации, подключает на выход устройства кодовое слово непосредственно с выхода кодера 2 ИКМ. В противном случае блок 7 управления шагом квантования вырабатывает единицу младшего разряда кодового слова ИКМ, которая- подается на сумматор 9 и вычитатель 10, Этот же управляющий сигнал от блока б сравнения осуществляет коммутацию увеличенного или уменьшенного на единицу младшего разряда кодового слова с выхода кодера 2 на вход декодера 3 ИКМ, Если в результате повторного сравнения скорректированного на один шаг квантования отсчета с граничными значениями входного сигнала условие принадлежности области возможных амплитуд не выполняется, то блок 7 управления шагом квантования формирует на выходе, участвующем в коррекции, код, эквивалентный двум единицам младшего разряда кодо- 5 вого слова ИКМ, сохраняя на втором выходе код шага квантования, и далее процесс преобразования повторяется.

При возникновении ситуации, когда из- за превышения шага квантования интерва0 ла возможных величин исходного сигнала осуществить требуемую коррекцию не удается, счетчик 8 после К-й смены операции, корректирования выдает на блок 11 коммутации сигнал управления, обеспечивающий

5 прохождение на выход устройства кодового слова с того входа, который последним по времени коммутировался на вход декодера 3 ИКМ. Соответствующим выбором числа К можно обеспечить на выходе устройства

0 формирование сигнала, значение которого либо больше верхней, либо меньше нижней границы интервала возможных амплитуд, на величину, не превышающую шага квантования кодера ИКМ.

5 Блок 5 определения граничных значений входного сигнала может быть выполнен как определить максимума сигнала.

Блок 7 управления шагом квантования реализуется как управляемый делитель.

0

Формула изобретения Устройство для транскодирования сигналов с адаптивной дельта-модуляцией и импульсно-кодовой модуляцией, содержа5 щее дельта-декодер, вход которого является входом устройства, а выход подключен к входу блока задержки- и входу кодера им- 7 пульсно-кодовой модуляции, выход которого соединен с первым информационным

0 . входом блока коммутации и первыми входами сумматора и вычитателя, выходы которых подключены соответственно к второму и третьему информационным входам блока коммутации, декодер импульсно-кодовой

5 модуляции, выход которого соединен с первым входом блока сравнения, выход которо- го подключен к первому управляющему входу блока коммутации, первый выход которого является выходом устройства, о т0 личающееся тем, что, с целью повышения точности передачи аналоговых сигналов по составным цифровым каналам с адаптивной дельта-модуляцией и импульсно-кодовой модуляцией за счет исключения

5 накопления шумов квантования при многократных последовательных преобразованиях, в устройство введены блок определения граничных значений входного сигнала, блок управления шагом квантования и счетчик изменений режима коррекции, вход которо-.

го и вход блока управления шагом квантования подключены к выходу блока сравнения, выходы блока задержки соединены с входами блока определения граничных значений входного сигнала, выход которого подключен к второму входу блока сравнения, первый и второй выходы блока управления

шагом квантования соединены с вторыми входами соответственно сумматора и вычи- тателя, выход счетчика изменений режима коррекции подключен к второму управляющему входу блока коммутации, второй выход которого соединен с входом декодера импульсно-кодовой модуляции.

Изобретение относится к вычислительной технике и связи. Его использование по- зволяет повысить точность передачи аналоговых сигналов по составным цифровым каналам связи за счет исключения накопления шумов квантования при многократных преобразованиях. Устройство содержит дельта-декодер 1, кодер 2 импуль- сно-кодбвой модуляции (ИКМ), декодер 3 ИКМ, блок 4 задержки, блок 6 сравнения, сумматор 9, вычитатель 10 и блок 11 коммутации. Благодаря введению блока 5 определения граничных значений входного сигнала, блока 7 управления шагом квантования и счетчика 8 изменений режима коррекции в устройстве осуществляется последовательное приближение значений амплитуды отсчета, формируемого кодером 2 ИКМ, к области возможных величин амплитуды входного сигнала. 3 ил,