Способ формирования цифрового дельта-потока импульсов в групповом передатчике сигналов управления и взаимодействия Советский патент 1993 года по МПК H04Q1/45 

ел

00

о (

Изобретение относится к технике электросвязи и предназначено, в частности, для формирования в групповом М-канальном дельта-потоке сигналов управления и взаимодействия с целью сопряжения цифровых электронных АТС с адаптивной дельта-модуляцией (ЭАТС-ЦА) с аналоговыми координатными АТС.

Целью изобретения является повышение точности формирования цифрового дельта-потока импульсов,

На чертеже изображена функциональная схема, реализующая предложенный способ.

Цифровой групповой передатчик сигналов управления и взаимодействия с адаптивной дельта-модуляцией содержит генераторное оборудование 1, коммутатор- мультиплексор 2 номера комбинации, постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) 3 дельта-потока, коммутатор 4 четверок дельта-отсчетов, регистр 5 сдвига, коммутатор- демультиплексор 6 каналов, группу 7 канальных ОЗУ и группу 8 дельта-декодеров по числу N каналов передачи, в ПЗУ 3 дельта-потока записаны отрезки сигналов управления и взаимодействия с сохранением переходных процессов при нарастании шага квантования и с амплитудными предыскажениями в пользу низкочастотной составляющей двухчзстотного сигнала, при этом на первый вход генераторного оборудования 1 поступает последовательность импульсов цикловой синхронизации Рц 8 кГц, на второй вход генераторного оборудования 1. объединенный с тактовым входом регистра 5 сдвига, подается последовательность импульсов тактовой синхронизации FT 8 (N) кГц, первые logaN выходов генераторного оборудования 1 поступают на объе- диненные одноименные управляющие входы коммутатора-мультиплексора 2 номера комбинации и коммутатора-демультип- лексора б каналов, выходы данных коммутатора-мультиплексора 2 номера комбинации поданы на первую группу адресных входов ПЗУ 3 дельта-потока, вторая группа адресных входов которого соединена с одноименными адресными входами группы 7 канальных ОЗУ и подключена ко вторым выходам генераторного оборудования 1. его третий и четвертый выходы соединены каждый с одноименными входами коммутатора 4 четверок дельта-отсчетов, его первая и вторая четверки входов подключены к одноименным выходам ПЗУ 3 дельта-потока, кодовые выходы коммутатора 4 четверок дельта-отсчетов поданы на одноименные входы регистра 5 сдвига, его выход связан со входом данных коммутатора-демультиплексора 6 каналов, выходы которого поданы каждый на входы данных одноименных канальных ОЗУ в составе группы 7, их входы записи/считывания и

выборки порознь объединены и подключены соответственно к пятому и шестому выходам генераторного оборудования 1, выходы каждого из канальных ОЗУ группы 7 поданы на вход одноименного дельта-декодера группы 8, выходы группы 8 дельта декодеров по числу N каналов передачи являются выходами устройства, а N групп кодов (Di-Dm) на входах данных коммутатора-мультиплексора 2 номера комбинации

являются информационными входами устройства.

Рассмотрим сущность предложенного способа формирования цифрового дельта- потока импульсов в групповом передатчике

сигналов управления и взаимодействия на примере реализующего его устройства.

На входы данных коммутатора-мультиплексора 2 номера комбинации подаются N-rpynn m-значных двоичных кодов(Di-Dm),

в каждом из которых отображается номер одной из 2т комбинаций сигналов управления и взаимодействия. К примеру, кодовая комбинация (00000) соответствует режиму молчания (паузе) - не передается ни одна

из частотных составляющих, дельта-поток имеет вид: 101010... Комбинации (00001) соответствует цифра 1 набора номера, пара частот 700-900 Гц; комбинации 00010 (2) соответствует пара частот 700+1100 Гц и

т.д., комбинации 01001 (9) - пара частот 1100+1500 Гц, 01010(0)-1300+1500 Гц. Комбинации 01011 (11)- 700+1700 Гц; 01100 (12) - 900+1700 Гц; 01101 (13) - 1100+1700 Гц; 01110 (14) - 1300+1700 Гц; 01111 (15) 1500+1700 Гц являются вспомогательными и резервными.

За одночастотными сигналами закреплены оставшиеся шестнадцать комбинаций

пятизначного двоичного кода, а именно комбинациям с 1000 (16) по 10011 (19) соответствует сигнал зуммер 425 Гц; комбинациям с 10100 (20) по 10111 (23) - сигнал АОН 500 Гц; комбинациям с 11000 (24) по

1Ю11 (27) - контроль сети на частоте 700 Гц; комбинациям с 11100 (28) по 11111 (31)- контроль сети на частоте 1100 Гц. Резервирование по четыре номера комбинаций за одночастотными сигналами обеспечивает

передачу более длинных одночастотных посылок (вплоть до TI 256 мс), тогда как двухчастотные знаки набора номера будут передаваться длительностью не более Т2 64 мс и такой же паузой (комбинация 00000) при номинальном значении Т2ном 50 мс.

На управляющие входы коммутатора- мультиплексора 2 номера комбинации поступают с первых logaN выходов генераторного оборудования 1 импульсные последовательности смены номеров каналов с 1-го по N-й. На чертеже изображен пример N 8, на три управляющих входа коммутатора - мультиплексора 2 поступают последовательности f - 32,16 и 8 кГц смены каналов для 8-ми-канальной группы сигналов управления и взаимодействия с адаптивной дельта-модуляцией и частотой квантования в каждом канале fKe 32 кГц.

За время существования адреса данно- 1

го канала ДТ

15,6 мкс в

2 32 10

групповом дельта-потоке 32N - 256 кБит/с передается одна четверка дельта-отсчетов

канала, один раз в течение цикла Тц у

125 мкс.

При считывании в течение времени Ас выходов данных коммутатора-мультиплексора (2) номера комбинации на первую группу из пяти адресных входов ПЗУ (3) дельта-потока поступает пятизначный двоичный код номера сигнала управления и взаимодействия, передаваемого в данном канале.

В ПЗУ (3) дельта-потока записаны 20 вариантов дельта-потока, соответствующих вышеперечисленным сигналам - режиму молчания, 15-и двухчастотным сигналам и 4-м одночастотным.

Программирование ПЗУ (3) дельта-потока осуществлялось путем моделирования на микро ЭВМ адаптивного дельта-кодера, на вход которого, начиная с режима молчания, поступала одна из 15-ти двухчастот- ных реализаций сигнала в течение времени Т2 64 мс или одна из 4-х одночастотных реализаций сигнала в течение времени Ti 256 мс.

В процессе моделирования на микро- ЭВМ адаптивного дельта-кодера принимались во внимание характеристики реального интегрального дельта-кодера, используемого в аппаратуре цифровой ЭАТС- ЦА.

Закон изменения адаптивного шага квантования Н(п) на п-ом такте в реальном дельта-кодере и в его модели определяется алгоритмом:

Н(п)Н(п-1)-Н(п-1) + Д(п),(1) где Н(п-1) - шаг на предыдущем (л-1)-ом такте;А

Н (п-1) - старшие 8 разрядов, соответствующие целой части 17-ти разрядного кода Н(п-1);

Д(п) - приращение шага Н(п). Если имеется поток (цуг) дельта-отсчетов одного знака длиной I 4 (например 1111 или 0000), Д (п) 2 и шаг квантования

Н(п) увеличивается на 2 относительных единицы по сравнению с предыдущим шагом Н(п-1), в противном случае при I 4, Д(п) 0. Одновременно, независимо от наличия или отсутствия потока I 4, с каждым тактом, взятым с частотой квантования IKB 32 кГц, шаг Н(п) уменьшается примерно на 2

- го часть от предыдущего значения Н(п- о т/.

1). При нарастании уровня сигнала на входе

реального дельта-кодера (и его модели) код шага Н(п) нарастает от минимального относительного значения Нмин (0) 1 до некоторого установившегося . значения Нуст 2av Закон нарастания шага и время установления определяется алгоритмом 1 и зависит от пиковой крутизны сигнала (модуля его первой производной) и вида сигнала (одноча- стотный, двухчастотный, сложной формы). В любом случае, в процессе нарастания

шага в дельта-кодере совершается переходный процесс, который развивается следующим образом: в начале, при Нмин (0) 1 дельта-кодер сильно перегружен и на его выходе появляются длинные цуги дельтаотсчетов одного знака, вызывающие быстрый рост шага с каждым очередным тактом Т Шкв на величину Д 2. По мере роста шага Н(п) плотность потока четверок дельта- отсчетов одного знака начинает снижаться,

рост шага постепенно замедляется. Наконец, наступает динамическое равновесие, при котором процессы роста и снижения шага приобретают равную интенсивность и взаимно компенсируются, Переходный процесс нарастания шага квантования в адаптивном делыа-кодере завершается, при этбм величина установившегося шага Нуст и время установления оказываются прямо пропорциональными пиковой крутизне

входного сигнала.

Спад шага квантования после пропадания сигнала совершается в соответствии с алгоритмом 1 экспоненциально с постоян29

ной времени тс т- 16 мс, тогда как нарастание шага происходит на порядок быстрее и для сигналов средней крутизны практически завершается за время т «(1+2) мс.

При подаче дельта-потока, включающего в себя и переходный процесс установления шага, на дельта-декодер, & последнем начинают развиваться аналогичные переходные процессы, заканчивающиеся достижени м такого же установившегося шага квантования НуСт, что и в кодере.

Следовательно, информация об НустДля декодера полностью заключена в продолжительности переходного процесса в дель- та потоке, и чем выше эта продолжительность, тем больше величина Пуст. Потеря информации о переходном процессе приводит к потере истинного значения Нуст в декодере, расположенном обычно на другом конце цифрового канала связи.

Таким образом. ПЗУ 3 дельта-потока необходимо запрограммировать с учетом переходного процесса, который для каждого из 20-ти видов сигналов управления и взаимодействия развивается после режима молчания по разному.

С целью компенсации подавления низких частот на фоне высоких из-за нелиней- ности дельта-кодера, необходимо принять меры по выравниванию крутизны каждой из двух частотных компонент сигнала на входе кодера при передаче двухчастотных знаков набора номера кодом 2 из 6. Поскольку для синусоидального сигнала U(t) A sinon его производная (крутизна) имеет амплитуду В А (о , равенство A2 (02 приводит к перекосу амплитуд(А1/А2) на входе дельта-кодера по закону ((02/coi), т.е. обратно- пропорционально частотам.

Подача на вход модели дельта-кодера двухчастотных сигналов набора номера с предыскажениями по закону ( wz/toj) и запись полученных дельта-потоков в теме- ние времени Т2 64 мс на дискету микро- ЭВМ позволяет производить затем программирование ПЗУ 3 дельта-потока по нужному закону. Аналогично производится программирование АЗУ (3) дельта-потока в одночастотном режиме,только при этом Ti 4Т2 256 мс. Режиму молчания соответствует поток вида 101010...

Амплитуда -А одночастотных сигналов, а

также нижних частот в каждом двухчастотном

ва рианте, выби ралас ь из условия, что у ровен ь передачи Рпер -7,3 дБ, или А 473 мВ. При моделировании дельта-кодера учитывалось, что минимальный шаг в режиме молчания составляет НМин (0) 0,5 мВ, в рабочем ре- жимеНмин «ИмВ, Нмзкс «255 мВ, А . В зависимости от номера комбинации на первых пяти адресных входах ПЗУ (3) дельта-потока, выбирается одна из 20 возможных областей памяти ПЗУ 3. Непрерыв- ная смена кодов на второй группе из 8-ми адресных входов ПЗУ 3 со вторых выходов генераторного оборудования 1 обеспечивает появление на выходах ПЗУ 3 четверок

0

5

0 5 0

5 0

5

0 5

дельта-отсчетов очередного канала. Благодаря 8-ми разрядной организации выходного слова ПЗУ 3 дельта-потока имеется возможность программирования по одному адресу ПЗУ двух четверок дельта-отсчетов, соответственно четной и нечетной. Это позволяет снизить вдвое частоту смены адресов по второй группе на 8-ми адресных входов ПЗУ 3 и обеспечить в одном корпусе микросхемы ПЗУ типа К573РФ4 и обеспечить в одном корпусе микросхемы ПЗУ типа К573РФ4 запись полного объема всех 20-ти отрезков дельта-потока нужной длительности. Смена кодов номеров отсчетов на второй группе адресных входов ПЗУ 3 дельта-потока происходит с частотой F2 2 кГц, время существования адреса двух очередных четверок информации (четной и нечетной) во всех N 8 каналах составляет Т 1 /2F2 250 мкс, по Тц 125 мкс на каждую четверку. В то же время смена кодов на первой группе адресных входов ПЗУ 3 дельта-потока совершается с частотой FI 32 кГц смены номеров каналов на управляющих входах коммутатора-мультиплексора 2 номера комбинации, информация о которой существует в течение времени Т 1/2Fi 15,6 мкс прохождения четверки дельта-отсчетов данного канала. Коммутация четных и нечетных четверок дельта-отсчетов с выходов ПЗУ 3 дельта-потока совершается с частотой 2Рг 4 кГц по инверсным входам управления 3 и 4 коммутатора 4 четверок дельта-отсчетов.

Регистр 5 сдвига, продвигаемый по своему тактовому входу частотой FT NF4, преобразует четверку дельта-отсчетов на его параллельных информационных входах в последовательной групповой дельта-поток на выходе (МРц) кБит/с.

С помощью коммутатора-демультиплек- сора 6 каналов, управляемого по своим адресным входам с первых выходов генераторного оборудования 1, происходит распределение групповой информации по каждому из М-каналов. На вход данных каждого из канальных ОЗУ группы 7 поступает при записи в последовательном коде один раз за время цикла Тц 125 мкс четверка дельта-отсчетов данного канала в течение времени AT 15,6 мкс. Адреса ячеек памяти ОЗУ 7 для записи и считывания информации задаются кодами со вторых выходов генераторного оборудования 1. При этом считывание четверки информации с момента окончания записи в каждом из ОЗУ 7 растягивается равномерно на время цикла Тц -125 мкс с частотой fKe 32 кГц, т.е. с той

же скоростью, что и в однокпнальиом дельта-кодере.

Режимы записи/считывания и выборки ОЗУ 7 обеспечиваются соответственно с пятого и шестого выходов генераторного обо- рудования 1.

С выходов группы 7 канальных ОЗУ индивидуальные дельта-потоки поступают каждый на соответствующий дельта-декодер в составе группы 8 дельта-декодеров по числу N-канэлов приема. На выходе каждого декодера появляется низкочастотный аналоговый сигнал управления и взаимодействия, передаваемый в данном канале. Длительность Т| выходных сигналов 1-го дельта-декодера определяется временем существования информации о номере той или иной комбинации по данному каналу из 20-и возможных на входах данных (D1i+D5t) коммутатора-мультиплексора 2 номера ком- бинации.Как уже упоминалось, нормальная работа устройства обеспечивается при Та 64 мс для двухчастотных сигналов, а также при Ti 256 мс для одночастотных сигналов. При невыполнении этих условий по длительностям Ti и Тз, происходят скачки фазы в выходных аналоговых сигналах Ti Т1ном и Т2 Т2ном из-за скачкообразного изменения используемых областей памяти ПЗУ 3 дельта-потока в моменты, кратные TIHOM или Таном. Следует заметить, однако, что приемники аналоговых сигналов управления и взаимодействия в составе коммута- ционного оборудования аналоговых координатных АТС реагируют в основном на огибающую сигнала и редкие скачки фазы практически не влияют на помехоустойчивость приема.

Выходы группы 8 дельта-декодеров по числу N каналов передачи являются анало- говыми вы ходами устройства, подаваемыми в свою очередь на входы N аналоговых приемников сигналов управления и взаимодействия в составе координатной АТС. Таким образом осуществляется сопряжение цифровой ЭАГС-ЦА и аналоговой АТСК при передаче сигналов управления и взаимодействия от ЭАТС ЦА к АТСК, при этом оборудование сопряжения находится на АТСК.

Предложенный цифровой групповой передатчик сигналов управления и взаимодействия построен на цифровых интегральных микросхемах, в основном КМОП-структуры. Передатчик на 8-каналов выполнен на одной печатной плате и содержит 20 корпусов микросхем серий К561, К537 и К573, а также 8 корпусов специализированных БИС дельта-декодеров, разработанных для ЭАТС- ЦА. Потребление тока от источника питания , . ±5% не превышает h 100 мА, от источника питания БИС дельта-декодеров Еа +9В + 5% - не более 50 мА. Формула изобретения Способ формирования цифрового дельта-потока импульсов в групповом передатчике сигналов управления и взаимодействия, заключающийся в формировании двухчастотных сигналов управления и взаимодействия, их адаптивной дельта-модуляции, запоминании результирующих дельта-модуляции импульсов, с последующим воспроизведением одного из них, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, перед адаптивной дельта-модуляцией осуществляют предыскажение амплитуды двухчастотных сигналов управления и взаимодействия обратно пропорционально их частотам, а при запоминании результирующих дельта- модуляции импульсов одновременно запоминают длительность интервала адаптации шага квантования двухчастотных сигналов управления и взаимодействия.

Использование: способы формирования цифрового дельта-потока импульсов. Сущность изобретения: устройство для реализации способа содержит генератор 1, коммутатор-мультиплексор 2, постоянное запоминающее устройство 3, коммутатор 4, регистр сдвига 5, коммутатор-демультип- лексор 6, канальные оперативные запоминающие устройства 7, дельта-декодер 8. 1-2-3-4-5-6-7-8. 1 ил.