Дельта-кодер

 

Изобретение относится к автоматике и технике связи. Его использование в системах передачи информации гв позволяет повысить точность кодирования путем расширения полосы частот кодируемого сигнала. Дельта-кодер содержит компаратор 1, триггер 2, регистр 3 сдвига, элементы И 4-7,элемент ИЛИ 8, счетчики 10, 11, блок 13 постоянной памяти, элемент эквивалентности , блок 15 мультиплексоров, дешифраторы 16-18, реверсивный счетчик 19, буферные регистры 22, 23, арифметико-логический блок 24 и цифроаналоговый преобразователь 25. Благодаря введению триггера 9,счетчика 12 и мультиплексоров 20, 21 обеспечивается оПтит альный выбор шага квантования в зависимости от частотного состава кодируемого сигнала. 2 ил. i (Л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

„„SU„„1381716 д1 (50 4 Н 03 М 3/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (54) ДЕЛЬТА-КОДЕР

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4101670/24-24 (22) 10.06.86 (46) 15.03.88. Бюл. У 10 (71) Рижский политехнический институт им. А.Я.Пельше (72) К.С.Комаров, Г.Н.Котович, А.И.Палков и И.М.Малашонок (53) 621.376.56(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 1197088, кл. Н 03 М 3/02, 1984.

Авторское свидетельство СССР

Ф 1290529, кл. Н 03 М 3/02, 1985. (57) Изобретение относится к автоматике и технике связи. Его использование в системах передачи информации позволяет повысить точность кодирования путем расширения полосы частот кодируемого сигнала. Дельта-кодер содержит компаратор 1, триггер 2, регистр 3 сдвига, элементы И 4-7,элемент ИЛИ 8, счетчики 10, 11, блок

13 постоянной памяти, элемент эквивалентности, блок 15 мультиплексоров, дешифраторы 16-18, реверсивный счетчик 19, буферные регистры 22, 23, арифметико-логический блок 24 и цифроаналоговый преобразователь 25.

Благодаря введению триггера 9,счетчика 12 и мультиплексоров 20, 21 обеспечивается оптииальный выбор шага квантования в зависимости от частотного состава кодируемого сигнала.

2 ил.

1381716

Изобретение относится к автоматике и технике связи и может быть использовано в системах передачи инфор мации.

Цель изобретения — повышение точ5 ности кодирования путем расширения полосы частот кодируемого сигнала.

На фиг. 1 представлена функциональная схема дельта-кодера;на фиг, 2 изображены временные диаграммы его работы.

Дельта-кодер содержит компаратор

1, первый триггер 2, регистр 3 сдвига, первый — четвертый элементы

И 4-7, элемент ИЛИ 8, второй триггер

9, первый — третий счетчики 10-12, блок 13 постоянной памяти, элемент

14 эквивалентности, блок 15 мультиплексоров, первый — третий дешифраторы 16-18, реверсинный счетчик 19, первый и второй мультиплексоры 20 и 21,первый и второй буферные регистры 22 и 23, арифметико-логический блок (АЛЬ) 24, цифроаналоговый пре- 25 образонатель (ЦЛП) 25, информационный и т актовый входы 2 б и 27 H выход 28.

Второй и третий дешифраторы 17 и

18 служат для индикации достижения реверсивным счетчиком 19 соответственно N u N,„, — некоторых чимрн сел, свидетельствующих о том,что дельта-кодер работает либо со слишком большим, либо со слишком малым шагом квантования, из-за чего вели- 35 ка мощность шумов либо квантования, либо перегрузки.

На фиг. 2 обозначены: а — тактовая последовательность импульсов с частотой Г 40 б — выходной сигнал Y(t) дельтакодера; н — сигнал a(t) на выходе элемента 8 ИЛИ

r — сигнал S(t) на выходе второго 45 триггера 9; о д, ж — сигналы С g,o (t) С „, (t),..., С, „ (г.) на первых п выходах

1 первого дешифратора 16;

К I,o () К 1 () ° ° ° ° 150

К „(t) на инверсных выходах

1 первых и разрядов первого буферного регистра 22; л, н — сигналы С <, (t), С, (t),..., I I

С „(1) на Вторых и выходах 55 первого дешифратора 16; о,р — сигналы К,,(t),..., К,(t), К z,(t) прямых выходах вторых и раз1 рядов первого буферного регистра 22; с,тп — сигналы И,(t), И (t) на выходах первого и второго мультиплексоров 20 и 21; у — сигнал X(t) на выходе элемента 14 эквивалентности, Дельта-кодер работает следующим образом.

Результаты сравнения компаратором

1 входного V(t) и аппроксимирующего

V (t) напряжений в виде единичных или нулевых битов записываются в триггер 2 по информационному входу н моменты поступления на его стробирующий вход тактовых импульсов частотой с тактового входа 27. Цифр.ашная последовательность Y(t) с выхода триггера 2 является выходным сигна; лом кодера и одновременно записывается в регистр 3 сдвига по приходу очередных тактовых импульсов f на его стробирующий вход. Пр двигаясь по регистру 3 сдвига, импульсная последовательность Y(t) анализируется элементами И 4 и 5 и элементом

ИЛИ 8, на выходе которого генерируются короткие единичные импульсы

B(t) всякий раз, когда в последовательности Y(t) появляются два (и более) одинаховых единичных или нулевых символа, следующих подряд.

Длительность единичных импульсов

B(t) определяется длительностью тактовых импульсов f . Производимые тас ким образом укорочение импульсов

В() необходимо для нормальной работы первого счетчика О.

Как известно информацйя о частоте входного сигнала может быть получена путем анализа выходной последовательности Y(t) на количестве изменений знака многоэлементных пачек в течение некоторого интервала времени Тц. Таким образом, частотный диапазон входного сигнала U(t) с которым должен работать дельта-кодер, можно разбить на несколько частотных поддиапазонов и установить для каждого из них значения мчно мин мин i мсдп

N N маркс о рлмкс i э ° ° т м мс h-i мпке 0

Каждое иэ чисел N

Мино

N „„ „ соответствует своему частотному поддиапазону и (так же,как в прототипе) свидетельствует о том, что кодер работает со слишком большим шагом квантования,а следовательно

1381716 низким отношением сигнал — шум из-за большой мощности шумов квантования и что шаг квантования необходимо

Ъ уменьшить. Каждое из чисел N„

N (каждое из которых

Макс установлено,цля своего частотного поддиапаэона) свидетельствует о том, что кодер работает в режиме перегрузки (велика мощность шумов перегрузки) и что шаг квантования необходимо увеличить. Любое число импульсов сигнала B(t) эа время Т между любой из пар И „„; и N „„,, будет свидетельствовать о том, что для 15 данного случая кодер работает с оптимальным шагом <т квантования и что изменять его пока не следует.

Функцию счета импульсов B(t) на интервале Т„ выполняет первый счетчик 10, на счетный вход которого поступает последовательность B(t).Периодический интервал времени, на котором проводится анализ выходной последовательности Y(t), определя- 25 ется числом, хранящимся (в двоичном коде) в блоке 13 и постоянно присутствующим на первой группе выводов этого блока, а следовательно, и на второй группе входов элемента 14 эквивалентности. Это число должно быть равно количеству тактовых импульсов, укладывающихся в интервал

Т„. Таким образом, как только второй счетчик 11, на счетный вход которого подаются тактовые импульсы, достига35 ет до числа, хранящегося на первой группе выходов блока 13, так как на выходе элемента 14 эквивалентности появится единичный импульс X(t), который сбросив счетчики 10 † обнулив первый буферный регистр 22 и поступив в качестве управляющего сигнала на элементы И 6 и 7, отметит конец предыдущего и на ало следую- 45 щего анализируемого интервала T„ выходного сигнала Y(t).

Результаты счета импульсов B(t) первым счетчиком 10 постоянно анализируются дешифратором 16, который

50 на первом выходе первой группы выходов генерирует короткий импульс

С,,(t) в тот элемент, когда первый

Ф счетчик 10 досчитает до Х„„„„ на втором выходе С «(t) в тот момент,когI 55 да первый счетчик 10 досчитает до

N „„< и т.д, до п-го выхода первой мин < группы. Таким же образом короткие импульсы С < o (t), °, С 1 < () обраэуются на выходах второй группы дешифратора 16,но при этом состояние первого счетчика 10 анализируется на

N N .Резупьтаты агaëHýà макс a> м,<кс « последовательности Y(t) и B(t) (сигналы С,,(t)... С Z„(t) и С,(t)... ...С, „(t) в момент их появления записываются через информационные входы в регистр 22 и хранятся там до окончания текущего интервала анализа Та.

Анализ выходной последовательности Y(t) на количество изменений знака многоэлементных пачек производится с помощью регистра 3 сдвига, элементов И 4,5, второго триггера 9 и третьего счетчика 12. На выходе элемента И 4 появляются короткие единичные импулвсы, когда в последовательности Y(t) встречаются два и более единичных символа, следующих подряд, которые, попадая на первый вход триггера 9, устанавливают его в единицу. На второй вход триггера

9 поступают короткие единичные импульсы с выхода элемента И 5 в те моменты, когда в сигнале Y(t) появляются два и более нулевых символа, следующих подряд. Эти импульсы устанавливают триггер 9 в нулевое состояние.

Таким образом, состояние триггера

9 изменяется всякий раз, когда происходит смена знака пачек. Подсчет количества изменений состояния триггера 9 в течение интервала времени

Т« осуществляется третьим счетчиком

12,к счетному входу которого подклю1 чен прямой выход триггера 9. По окончании интервала анализа на выходах третьего счетчика 12 формируется (в двоичном виде) номер частотного поддиапазона, который подается на управляющие входы мультиплексоров 20 и 21.

Сигналы к g (t) К,, (t),..., 1 и-1(t) K „, (t) с инверсных выходов первых п разрядов регистра

22 поступают на информационные входы мультиплексора 20, а сигналы К > (t), K q <(t) с прямых выходов вторых и разрядов регистра 22 поступают на информационные входы мультиплексора 21. Таким образом, по истечении интервала времени Тс, на выходы мультиплексоров 20 и 21 прок-<кчится не;которая пара сигналов К,;(t} и

R g, (t) номер i которой определя1381716 ется числом, формирующимся на выходах третьего счетчика 12.

Комбинация сигналов с выходов мультиплексоров 20 и 21 в момент окончания текущего интервала Т поступает через элементы И 6 и 7 на суммирующий и вычитающий входы реверсивного счетчика 19.

В случае, если в течение интерва- 10 ла Т число импульсов и последовательности B(t) на выходе элементов

ИЛИ 8 для некоторого i ro частотного поддиапазона было меньше N то на ныходах мультиплексоров 20 и 21 — 15 сигналы М,() = 1 и М () = О. Соответственно на нычитающем входе реверсивного счетчика 19 в момент окончания интернала Т появится единичный короткий импульс. Если число 20 импул| сон н последовательности В(с) будет между V „„, и 1 „,,то н момент прихода очередного импульса

X(t) иа обоих входах реверсивного счетчика 19 будут присутствовать 25 нули и ренерсивиый счетчик 19 не изменит своего состояния. Если число импульсов н последовательности В(Т) за время Т достигло значения М или превысило его, то в момент окон- 30 чания анализируемого интервала Т вЂ” 0 на суммирующем входе реверсивного счетчика 19 появляется короткий единичный импульс.

Блок 15 мультиплексоров представляет собой несколько мультиплексоров с объединенными управляющими входами и разделенными информационными входами. К информационным входам блок.. 15 мультиплексоров подводится 40 набор шагов квантования

1 с. которыми может работать устройство и которые хранятся в блоке 13 в виде двоичных чисел. Предполагается, что двоичное число, соответствующее Iq 45 больше, чем двоичное число, соответствующее d,, и т.д., т.е.

d))d, ) d )d ° ° ° д,,)d „,, При поступлении короткого единичного импульса на суммирующий вход реверсивного счетчика 19 двоичное число на его выходах увеличивается на одну единицу и на выходы блока 15 мультиплексоров проключается следующий (больший) шаг d квантования из блока 13 в виде двоичного числа.

Если единичный импульс поступает на нычитающий вход реверсивного счетчика 19, то на ньжоды блока 15 мультиплексоров проключается предыдущий (меньший) шаг d квантования.

Двоичное число, соответствующее текущему шагу квантования, с выходов блока 15 мультиплексоров поступает на первую группу входов АПБ 24 и в зависимости от состояния его управ- . ляющего входа либо суммируется, либо вычитается из двоичного числа, присутствующего на второй группе входов

АЛБ 24 и являющегося результатом аналогичной арифметической операции (произведенной н предыдущем тактовом интервале), хранящимся в буферном регистре 23 н течение одного периода тактовой последовательности. На выходе буферного регистра 13 таким образом образуется двоичное число, величина которого определяет величину напряжения аппроксимации П+() входного сигнала н цепи обратной связи кодера. Преобразование данного двоичного числа н уровень напряжения

U«(t) произьодит ЦАП 25.

Как следует из описания работы дельта-кодера, его характерной особенностью является зависимость величин текущих N мч í H N м < и параметрон входного сигнала, причем основным фактором, влияющим на использование конкретной пары N „„; и

N „, является частота входного сигнала, Таким образом, шаги квантования, с которыми работает кодер, будут оптимальными для всей полосы частот спектра передаваемого речевого сигнала, поэтому реальная полоса передаваемых сигналов значительно расширяется.

Формула изобретения

Дельта-кодер, содержащий компаратор, первый вход которого является информационным входом дельта-кодера, выход компаратора соединен с информационным входом первого триггера,выход которого подключен к информационному входу регистра сдвига, управляющему входу арифметико-логического блока и является выходом дельта-кодера, прямые и инверсные выходы разрядов регистра сдвига подключены к соответствующим первым входам соответственно первого и второго эле1381716

10 вого буферного регистра, выходы треть-15

25 ментов И, выходы которых соединены с входами элемента ИЛИ, выход которого подключен к счетному входу первого счетчика, второй счетчик, выходы которого соединены с первыми входами элемента эквивалентности, выход которого подключен к первым входам третьего и четвертого элементов И и входам обнуления первого буферного регистра и первого счетчика, выходы которого соединены с входами первого дешифратора, находы которого подключены к информационным входам перего и четвертого элементов И соединены соответственно с вычитающим и суммирующим входами реверсивного счетчика, выходы которого подключены к входам второго и третьего дешифраторов и управляющим входам блока мультиплексоров, блок постоянной памяти, первые и вторые выходы которого соединены соответственно с вторыми входами элемента эквивалентности и информационными входами блока мультиплексоров, выходы которого подключены к первым информационным входам арифметико-логического блока, выходы которого соединены с информационными входами второго буферного регистра, выходы которого подключены к вторым информационным входам арифметикологического блока и входам цифроаналогового преобразователя, выход которого соединен с вторым входом ком30

35 паратора, инверсные выходы второго и третьего дешифраторов соединены с вторыми входами соответственно третьего и четвертого элементов И, входы синхронизации регистра сдвига и первого триггера, счетный вход второго счетчика, стробирующий вход второго буферного регистра и вторые входы первого и второго элементов И объединены и являются тактовым входам дельта-кодера, о т л и ч а юшийся тем,что,с целью повышения точности кодирования путем расширения полосы частот кодируемого сигнала, в дельта-кодер введены первый и второй мультиплексоры, третий счетчик и второй триггер, первый и второй входы которого подключены к выходам соответственно первого и второго элементов И,выход второго триггера соединен со счетным входом третьего счетчика, установочный -вход которого и вход обнуления второго счетчика объединены и подключены к выходу элемента эквивалентности, выходы третьего счетчика подключены к управляющим входам первого и второго мультиплексоров, выходы которых соединены с третьими входами соответственно третьего и четвертого элементов И, первые и вторые выходы первого буферного регистра соединены с соответствующими информационными входами соответственно первого и второго мультиплексоров.

1381716 с

Б Y(d б S(t

z юй

Ctg е Г

x Ctrl

3 К

У

Кд

К Кр д С р

"Ъ

О Kqg

/7 Кр!

9п с и,(ь

m /(()

v (>

Составитель О,Ревинский

Редактор А.Лежнина Техред Л.Сердюкова Корректор M.Äåì÷èê

Заказ. 1194/55 Тираж 928

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открьггий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д, 4/5

Подписное

Произвопгтвенно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4