Система передачи и приема сигналов с дифференциальной импульсно-кодовой модуляцией Советский патент 1980 года по МПК H03K13/22 H04L25/40 

дом сумматора, выход которого подключен к первому входу декодера, второй вход которого соединен со вторым выходом выходного формирователя ригналов, причем выход декодера подключен ко входу фильтра, на передающей стороне введены блок логического квантования и формирователь кода, выход которого подключен ко второму входу третьего сумматора, а выход второго сумматора через блок логического квантования соединен со вторым входом входного формирователя сигналов и входом формирователя кода, на приемной стороне введен формирователь кода, вход и выход которого соединены соответственно с первым выходом выходного формирователя сигналов и вторым входом сумматора. На чертеже приведена структурная электрическая схема предлагаемой системы.

Система передачи и приема сигналов с дифференциальной импульснокодовой модуляцией содержит на передающей стороне первый, второй и третий сумматоры 1, 2 и 3, кодер 4, блок 5 логического квантования, входной формирователь 6 сигналов, экстраполятор 7, формирователь 8 кода, декодер 9 и фильтр 10, а на приемной стороне - выходной формирователь 11 сигналов, формирователь 12 кеда, экстраполятор 13, сумматор 14, декодер 15 и фильтр 16.

Система передачи иприема сигг налов с дифференциальной импульснокодовой модуляцией работает следующим образом.

Несмотря на то,, что операции кодирования и декодирования могут быть распределены по времени, они выполняются мгновенно, в моменты дискретизации, в порядке, который описан ниже. Кроме того, работа приемной стороны При декодировании сигналов воспроизводится в соответствующих узлах передающей стороны, так что работу системы можно описать, рассматривая только передающую сторону. Сотояние передающей стороны в этот момент характеризуется сигналом на выходе фильтра 10 и сигналом на выходе экстраполятора 7. Работа системы в момент дискретизации начинаеся квантованием и кодированием сигнала на выходе первого сумматора 1:

e(t) x(t} - х(t)

Здесь t - некоторый момент дискретизации, x(t) означает отсчет входного сигнала системы, (t) - сигнал на выходе фильтра 10, e(t) сигнал с выхода первого сумматора 1. На выходе кодера 4 формируются сигнал знака Z (t) и код модуля компандированного сигнала e(t)- цифровой сигнал g (t) ф jje (t)lj где ф означает характеристику компандирования кодера 4. Сигнал g(t) первоначально кодируется избыточно, например кодами 8 или 10 бит,но пер передачей в канал связи этот код сокращается блоком 5, например до 3 бит. Простейшим вариантом логического квантования является ограничение входящих чисел и отбрасывание их младших разрядов, которые замещаются в формирователе 8 некоторыми константами. В результате, если не учитывать работу формирователя 8, прохождение сигнала g(t) в передатчике получается таким же, как если бы грубое квантование этого сигнала осуществлялось непосредственно в кодере4. В совокупности формирователь 8 и третий сумматор 3 служат для формирования кода оценки этого сигнала, которая, как в основной схеме дифференциальной импульсно-кодовой модуляции, поступает вместе со знаковой посылкой на вход декодера 9 и, действуя на фильтр 10,. обеспечива ет формирование сигнала предсказания следукядего отсчета входного сигнала. При этом вторичное квантование сигнала g(t) неизбежно ведет к ошибкам его передачи.

Но существенной особенностью рассматриваемой системы является то, что вторичному квантованию подвергается разностный сигнал, формируем вторым сумматором 2:

s(t) g(t) - U(t)

где U(t) - сигнал с выхода экстраплятора 7;; s(t) - сигнал на выходе второг

сумматора 2.

Принципиально сигнал s(t) может быть и больше сигнала g(t), но подбором элементов экстраполятора 7 удется существенно сократить диапазон изменения этого сигнала так, что при определенном шаге вторичного квантования он перекрывается сеткой с относительно небольшим числом уроней. Поскольку точный анализ систем с нелинейным предсказанием практически невозможен, включение и вид экстраполятора 7 выбраны исходя из самых общих условий: а) Экстраполятор 7 должен включаться вслед за блоком 5, что обеспечивает точное воспроизведение сигналов предсказания на приемной.стороне беэ передачи каких-либо дополнительнУх сигналов, б) Лучшие результаты можно ожидать от применения инерционного нелинейного экстраполятора ,7J сочетание в нем нелинейного безынерционного и линейного фильтруннцего звена является простейшим из возможных.

для сигналов, со значительной динамикой уровней, таких, как речевые сигналы, наибольший эффект может дать предсказание абсолютных значений сигналов, причем компандированных абсолютных значений. Технико-экономическая эффективность системы заключается в снижеНИИ разрядности кодов, передаваемых по каналу связи, и соответственно скорости передачи, что достигается в системе вторичным квантованием и сокращенным кодированием абсолютных величин сигналов, первоначально избыточно квантованных кодером 4 При этом вторичное квантование и со кращенное кодирование не увеличивают шумы квантования потому, что вторичному квантованию в блоке 5 подвергаются не сами абсолютные величины сигналов с выхода кодера 4, а разности между этими величинами и их оценками, формируемыми к момен там вторичного квантования экстраполятором 7. Вторичному квантованию подвергаются, таким образом, погрешности оценивания, разброс которых меньше разброса абсолютных вели чин сигнсшов без учета предсказания так что сетка вторичного квантования может иметь меньший диапазон, и соответственно, меньшее число уро ней. Существенно, что на передающей стороне вместе со вторичным квантованием осуществляется оценивание пе реданных абсолютных значений, которое необходимо для замыкания контура линейного предсказания дифференциальной импульсно-кодовой модуляции. Существенно также включение экст полятора 7 вслед за блоком 5. Такое включение обеспечивает воспроизведение на приемной стороне сигналов предсказания, формируемых на пере-.дающей стороне, что является услови eivf наиболее точного оценивания пере данных сигналов на приемной стороне Формула изобретения Система передачи и приема сигналов с дифференциальной импульсно-кодовой модуляцией, содержащая на передаквдей стороне последовательно соединенные первый сумматор и кодер, первый выход которого подключен к первым входам декодера и входного формирователя сигналов, второй вход которого соединен со входом экстраполятора, выход которого подключён к первым входам второго и ТЕ етьего сумматора, выход которого соединен со вторым входом декодера, выход которого через фильтр подключен к первому входу первого сумматора, при этом второй вход второго сумматора соединен со вторым выходом кодера, а на приемной стороне - выходной формирователь сигналов, первый выход которого подключен ко входу экстраполятора, выход которого соединен с первым входом сумматора, выход которого подключен к первому входу декодера, второй вход которого соединен со вторым выходом выходного формирователя сигналов, причем выход декодера подключен ко входу фильтра, отличающаяся тем, что, с целью повышения помехоустойчивости, на передающей стороне введены блок логического квантования и формирователь кода, выход которого подключен ко второму входу третьего сумматора, а выход второго сумматора через блок погического квантования соединен со вторым входом входного формирователя сигналов и входом формирователя кода, на приемной стороне введен формирователь кода, вход и выход которого соединены соответственно с первым выходного формирователя сигналов и вторым входом сумматора. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Кэтермоул К. В. Принципы импульсно-кодовой модуляции. М., Связь, 1974, с. 188-207 (прототип).