УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРЕДАЧИ СООБЩЕНИЙ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ДЕЛЬТА-МОДУЛЯЦИИ Советский патент 1974 года по МПК H04B7/17 

1

Изобретение относится к смешанным системам свЯЗи и может найти применение при кодировании широкополосных, в частности телевизионных сигналов.

Известны устройства для передачи сообщений, линейный сигнал которых состоит из кодовых групп, несуших информацию о величине и знаке приращения сообщения за отсчетный период.

Известное устройство содержит схему сравнения, квантователь на два уровня и интегратор, которые образуют классическую схему дельта-модулятора, работающего с частотой отсчетов ifiA в Я раз выше частоты отсчетов /ft, требуемой согласно теореме В. А. Котельникова, причем R - , где Л - разрядность линейного кода; реверсивный счетчик, осуществляющий алгебраическое сложение/ дельта-импульсов, поступающих на его вход в течение одного отсчетного периода Tk l/fk, кододатчик, преобразующий число, зафиксированное в счетчике, во вторичную кодовую группу с пониженным основанием кода N og2(), генераторное оборудование, вырабатывающее импульсные последовательности с частотами fk, fд , (/л - частота повторения импульсов линейного кода).

Однако известное устройство характеризуется высокой частотой отсчетов дельта-модулятора, определяемую, как

,().

Цель изобретения - уменьшение частоты внутрисистемных отсчетов до значения Дт (частоты следования импульсов линейного кода).

Это достигается тем, что к выходу схемы сравнения через двухполупериодный выпрямитель и УИ-уровневый квантователь () подключены схема управления шагом квантования и схема управления реверсивным

счетчиком, причем, в зависимости от величины и знака разности между входным аналоговым и квантованным сигналами, схема управления шагом квантования подает на интегратор одно из +2 возможных значеНИИ напряжений, а схема управления реверсивным счетчиком записывает информацию о величине этого напряжения с учетом знака в соответствующий /-и разряд счетчика, где I- 1,2, 3, ..., М.

На фиг. 1 составлена блок-схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 приведены временные диаграммы, поясняющие принцип работы предлагаемого устройства для случая . Приняты следующие обозначения (см. фиг. 1); схема 1 сравнения; М-уровневый (М.Л/) квантователь 2; интегратор 3; реверсивный счетчик 4; кододатчик 5; генераторное оборудование 6; двухнолунериодный вынрямитель 7; схема 8 управления шагом квантования; схема 9 унравления реверсивным счетчиком; формирователь 10 знака разностного сигнала в виде чередующейся носледовательности нулей и единиц. Частота отсчетов /д в нредлагаемом устройстве принята равной частоте следования импульсов линейного кода /л, т. е. /л - Nh /я где N - разрядность кода. При этом для обеспечения работы системы требуются две частоты, кратные друг другу (/д л и ffe), что существенно упрощает построение генераторного оборудования. К выбору f д мы вернемся ниже. Возможность понижения частоты по сравнению с частотой /д при дельта-кодовой модуляции (ДКМ) обеспечивается тем, что при каждом отсчете в моменты n-j- (л-1,2,3,... , ) fu. Производится многоуровневое (М-уровневое) квантование. Обработка сигнала в предлагаемом устройстве происходит следующим образом. Аналоговый сигнал f() подают на один вход схемы 1 сравнения, на второй вход которой поступает напряжение f(t) с интегратора 3. Разностный сигнал y{t) f(t)-s{t) через двухполупериодный выпрямитель 7 воздействует на Ж-уровневый квантователь 2 параллельного типа, имеющий М-выходов и содержащий (М--1) пороговых устройств со значениями пороговых уровней Ui (соображенин по выбору М будут изложены ниже), где г 1, 2, ..., М. В зависимости от абсолютной величины разности If/(01 отсчетные моменты времени, следующие с частотой |д, на одном из выходов квантователя появляетсА импульс, имеющий определенный «вес и отображающий квантованное значение сигнала разности в данный момент. Например, если в момент tn значение , то импульс возникает только на выходе 3 (см. фиг. 2) и имеет «вес 2. При |УпГ импульс возникает на выходе квантователя г, его «вес равен 2°, и работа устройства в этом случае не отличается (за исключением частоты отсчетов /д) от работы известной схемы. Следует отметить, что случай |z/7i| t/i имеет место либо при постоянной амплитуде входного аналогового сигнала (или небольших ее изменениях в пределах минимального шага квантования), либо при его отсутствии на входе кодирующего устройства. Далее выходной импульс квантователя, имеющий, как уже отмечалось, определенный «вес, с помощью схемы управления шагом квантования, выполненной в виде регулируемого аттенюатора, устанавливает требуемое значение входного напряжения интегратора: и t) тг - t-o где с/о - входное напряжение интегратора, соответствующее минимальному шагу квантования системы. При этом шаг квантования на выходе интегратора также пропорционален указанному «весу. Полярность входного напряжения интегратора f/HHT зависит от знака сигнала разности y(t), информация о котором (о знаке), посредством формирователя 10 импульсов знака разности, подается на второй вход схемы 8 управления шагом квантования. Одновременно выходной импульс кв нтователя 2 поступает на логическую схему 9 унравления реверсивным счетчиком 4, состоящую из схем «И, которая с учетом «веса импульса подключает его к соответствующему разряду счетчика. При этом, в зависимости от знака разностного сигнала y(t}, выходные импульсы формирователя 10 знака этой разности переключают счетчик на режим вычитания или сложения. Число, накопленное Б счетчике 4 за период T,j NT,. В последовательном коде передается в линию связи, после чего импульсами частоты fft стирается из его «памяти. Величина шага квантования в предлагаемом устройстве устанавливается независимо от его величины в предыдущий отсчетный момент и может принимать любое t-oe значение, определяемое формулой: 8, 2-8,(1) где t 1, 2, 3, ..., М; б - единичный шаг квантования системы, причем при прочих равных с ДКМ условиях 8 8д,„ 2А,(2) где Д - шаг квантования дельта-модулятора системы ДКМ; 8дкм - шаг квантования системы ДКМ в целом. Из формулы (1) следует, что количество разрешенных в системе шагов квантования зависит от выбранного количества уровней квантования М, используемых в квантователе 2. Значение М определяет сложность квантователя, а именно; количество пороговых устройств, входящих в его состав, количество токовых переключателей в схеме 8 управления шагом квантования, а также число логических элементов, образующих схему управления счетчиком. Наконец, М определяет возможности, устройства. Выбор величины Ммин, которой можно ограничиться при заданной разрядности линейного кода Л, производится из следующих соображений.

Известно, что максимально допустимое приращение сообщения Лмако за период Tk при дельта-кодовой модуляции определяется, как

макс (З - 1) Д.

Так как в предлагаемом устройстве А б/2, согласно (2), то

А ()5 -2

Тогда максимально допустимое

приращение за период

-г 1 Т

I - -- -

N

/А

будет в Л раз меньше, т. е.

()5

iiMaKC -

2ЛГ

Для воспроизведения такого приращения за один период 7д необходимо иметь в системе максимальный шаг квантования бмаь-с макс. Исходя ИЗ ЭТОГО рассуждения и учитывая (1), получим

()5

2Л

откуда

Ж 5г 1 + log,

2N

(М - округляется до ближайшего целого числа).

Например, при М 2, т. е. , 2 и щаг квантования бг в соответствии с (1) будет припимать значения б и 26.

Из приведенного примера впдно, что при Л 4 и /д -Nik в предлагаемом устройстве требуется квантователь на 2 уровня (Л1 -2). Остальные уровни квантования, требуемые в системе, образуются в результате Л/-кратного алгебраического суммирования указанных двух уровней (б и 26).

Так, например из фиг. 2 (верхний график) следует, что уровень квантования +56 образуется как 2б + б+б+б 56.

В табл. для рассматриваемого примера показаны разрешенные уровни квантования и соответствующие им суммы, причем, ради простоты, показаны только положительные уровни, отрицательные уровни получаются путем умножения каждого слагаемого суммы на -1.

Примечание. Комбинации слагаемых могут быть и другими, например, уровень 5В можно получить как В + 23 + 5 + В.

Значения требуемых частот при передаче телевидения с мгц (N 4) будут:

а)в предлагаемом устройстве д /л 48 МГЦ и ffe 12 мгц;

б)в системе ДКМ, реализуемой, согласно известной схемы, /д 180 мгц, л 48 мгц и МГЦ.. ,:

Выигрыш Б в частоте внутрисистемных отсчетов

Б

/л )

тем больше, чем больше N. Следует отметить и простоту построения генераторного оборудования, вырабатывающего две кратные между собой частоты (48 мгц и 12 мгц), жестко синхронизированные между собой.

Относительно выбора д. В процессе изложения мы оперировали соотношением fA . В принципе, может иметь место равенство вида ff.Dfk, где -целое число, связанное с Л следующим условием:

- 2- при D Л,

Л

- .2р при .

(здесь р - целое число).

Однако при частота д получается высокой и теряется одно из основных преимуществ предлагаемого устройства, а при D.N не используются все разрешенные уровни, увеличиваются шумы квантования и усложняется квантователь и схемы управления шагом квантовапия и счетчиком, но уменьшается их требуемое быстродействие.

Предмет изобретения

Устройство для передачи сообщений с использованием дельта-модуляции, содержащее блок сравнения, к одному из входов которого подключен выход интегратора, М-уровневый квантователь, реверсивный счетчик, соединенный с кододатчиком, генератор, отличающееся тем, что, с целью уменьшения частоты отсчетов, выход блока сравнения, подключенный ко входу формирователя знака разностного сигнала, через двухнолупериодный выпрямитель подключен к соответствующему входу М-уровневого квантователя, выходы которого одновременно подключены через

узел управления реверсивным счетчиком ко входам реверсивного счетчика, а ко входу интегратора - через узел унравления шагом квантования, к другому соответствующему входу которого подключен выход формирователя знака разностного сигнала, соединенный, в свою очередь, ic другим соответствующим входом реверсивного счетчика.

иния

- hLTUlJTJlJlJirLrinJL,

И

у.