Устройство сжатия аналоговой информации

 

Изобретение относится к технике обработки и передачи информации и может быть использовано в системах передачи информации, в телеметрических системах для сокращения избыточности передаваемых данных. Целью изобретения является повышение коэффициента сжатия. Устройство содержит блок сравнеь^ия, формирователи импульсов, счетчики, оперативно-запоминающий блок, элемент ИЛИ-НЕ, элемент ИЛИ, генератор кодов поля Галуа, триггер, генератор импульсов, регистр, блок коммутации. 4 ил.

союз советских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 G 08 С 19/28

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

IlO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4644827/24 (22) 05.12.88 (46) 30.01.92. Бюл, М 4 (71) Институт кибернетики им. B.Ì,Ãëóøêoва (72) Я.Н.Николайчук, Л.Б.петришин и Б.M.Øåa÷óê (53) 621.398(088.8) (56) Авторское свидетельство, СССР

М 828399, кл. Н 03 К 13/02, 1978. (54) УСТРОЙСТВО СЖАТИЯ АНАЛОГОВОЙ

ИНФОРМАЦИИ

Изобретение относится к технике обработки и передачи информации и может быть использовано в системах передачи информации, в телеметрических системах для сокращения избыточности передаваемых данных.

Известно устройство сжатия данных, содержащее аналого-цифровой преобразователь, блок памяти, вычитатель, первый и второй триггеры, ключ, первый и второй реверсивные счетчики импульсов, блок сравнения кодов, блок времени, формирователи аппроксимирующих функций, делитель частоты, мультиплексор, распределитель импульсов, демультиплексор, первый и второй регистры, блок триггеров, первый и второй блоки сравнения кодов, элементы И и ИЛИ, сумматор по модулю два.

Недостатками устройства являются его сложность, низкий коэффициент сжатия.

Известно устройство с апертурным сжатием данных, содержащее коммутатор аналоговых сигналов, первый и второй компараторы, аналого-цифровой преобра Ы 1709368А1 (57) Изобретение относится к технике обработки и передачи информации и может быть использовано в системах передачи информации, в телеметрических системах для сокращения избыточности передаваемых данных. Целью изобретения является повышение коэффициента сжатия. Устройство содержит блок сравнения, формирователи импульсов, счетчики, оперативно-запоминающий блок, элемент ИЛИ-НЕ, элемент

ИЛИ, генератор кодов поля Галуа, триггер, генератор импульсов, регистр, блок коммутации. 4 ил. зователь, цифроаналоговый преобразователь, справочное запоминающее устройство, первую и вторую суммирующие схемы, элемент ИЛИ, устройство управления.

Недостатками устройства являются его громоздкость и низкий коэффициент сжатия, так как кроме кода существенного отсчета в канал связи поступают коды номера 4 источника и времени. С)

Наиболее близким к предлагаемому ус- ) тройству сжатия аналоговой информации (Д является устройство, содержащее первый и ©, второй триггеры, элемент. ИЛИ, первый и второй реверсивные счетчики импульсов, первый и второй блоки сравнения, первый и второй преобразователи код- аналог, муль- . б типлексор, регистр, генератор импульсов, ключ, линию задержки, таймер, при этом первые входы блоков сравнения соединены между собой и являются входом устройства, второй вход первого блока сравнения подключен к выходу первого преобразователя код — аналог, информационные входы которого соединены с информационными выхо50 дами первого реверсивного счетчика импульсов и первой группой входов мультиплексора, второй вход .второго блока сравнения подключен к выходу второго преобразователя код — аналог, информационные входы которого соединены с информационными выходами второго реверсивного счетчика импульсов и с второй группой входов мультиплексора, выход перваго блока сравнения соединен с первым входом элемента ИЛИ, с входом установки нуля первого триггера и первым управляющим входом мультиплексора, выход второго блока сравнения подключен к второму входу элемента ИЛИ, к входу установки единицы первого триггера и к второму управляющему входу мУльтиплексора, выход элемента ИЛИ соединен с управляющим входом регистра, с входами линии задержки и таймера и с входом установки нуля второго триггера, вход установки единицы которого подключен к выходу линии задержки, инверсный выход второго триг, ера соединен с управляющим входом ключа, информационный вход которого соединен с выходом генератора импульсов, а информационный выход ключа соединен со счетными входами реверсивных счетчиков и лпульсов, управляющие входы прямого счета счетчиков соединены между собой и подключены к инверсному выходу первого триггера, а управляющие входы обратного счета соединены между собой и подключены к прямому выходу первого триггера, информационные входы регистра сдвига соединены с выходами мультиплексора.

Недостатком устройства является низкий коэффициент сжатия устройства, обусловленный необходимостью формирования кодов временной привязки существенных отсчетов.

Цель изобретения — повышение коэффициента сжатия.

Указанная цель достигается тем, что в известное устройство, содер>кащее блок сравнения, первый вход которого. является информационным входом устройства, первый счетчик, выходы которого подключены к входам цифроаналогового преобразовате;ля, выход которого подключен к второму входу блока сравнения, второй счетчик, выходы которого подключены к адресным входам блока коммутации, триггер, генератор импульсов, регистр, элемент ИЛИ, введены формирователи импульсов, оперативно запоминающий блок, элемент ИЛИ-НЕ, генератор кодов поля Галуа, входы "Сброс" первого.и второго счетчиков, первые входы элемента ИЛИ и генератора кода поля Галуа объединены и являются входом "Установка

40 в исходное положение устройства", выходы первого счетчика подключены к адресным входам оперативного запоминающего блока и к входам группы информационных входов регистра, выходы которого подключены к входам первой группы информационных входов блока коммутации, выход "Перено -" первого счетчика подключен к второму вх:. ду генератора кода поля Галуа, к управляющему входу блока коммутации и через первый формирователь импульсов к входу

"Сбро=" триггера, вых;>д которого подключен к первому информационному входу регистра и к объединенным входам второй группы информационных входов блока коммутации, первый и второй выходы которого являются информационным и управляющим выходами устройства, выход генератора импульсов подключен к счетному входу второго счетчика, предпоследний выход ко-, торого через второй формирователь импульса подключен к управляющему входу оперативного запоминающего блока, выход которого подключен к первому входу элемента ИЛИ-НЕ, выход которого подключен к второму входу элемента ИЛИ, выход которого подключен к входу "Установка" триггера, выход "Перенос- второго счетчика подключен к счетному входу первого счетчика, выход блока сравнения подключен к информационному входу оперативного запоминающего блока, к второму входу элемента ИЛИ-НЕ и через третий формирователь импульса к второму информационному входу регистра, выход генератора кодов поля Галуа подключен к третьему информаци-. онному входу регистра.

На фиг,1 представлена функциональная схема устройства; на фиг.2 — функциональная схема генератора кодов поля Галуа; на фиг.3 — функциональная схема первого формирователя импульсов; на фиг.4 — временная диаграмма работы устройства, Устройство.(фиг.1) содержит блок 1 сравнения, первый формирователь 2 импульсов, первый счетчик 3, цифроаналоговый преобразователь 4, оперативно-запоминающий блок 5, элемент

ИЛИ-НЕ 6, элемент ИЛИ 7, второй 8 и третий 9 формирователи импульсов, генератор 10 кодов поля Галуа, триггер 11, генератор 12 импульсов, регистр 13, второй счетчик 14, блок 15 коммутации, информационный вход 16 и вход 17 "Установка в исходное положение устройства", информационный 18 и управляющий 19 выходы устройства соответственно, Генератор 10 кодов поля Галуа (фиг.2) содержит элемент ИЛИ 20, одновибратор

1709368 ние 7-битовой последовательности кодов поля Галуа: 1 1 1 0 1 0 0 1 1-и ее применение для кодирования сжатой информации. Первые три бита 1 1 1 являются начальным состоянием генератора кодов поля Галуа.

Последующие биты определяются путем суммирования по модулю два: на первом такте работы генератора — с первого бита с третьим, на втором такте- второго с четвертым и т.д. Приведенная последовательность позволяет закодировать семь отсчетов сигнала. Таким образом, повышение коэффициента сжатия достигается за счет использования двух битов в качестве служебных данных о временной привязке существенного сигнала.

Для приведения устройства в исходное состояние на вход 17 устройства поступает сигнал, обеспечивающий установку первого

3 и второго 14 счетчиков в нулевое состояние, а также. установку в начальное состояние генератора 10 кода поля Галуа.

В исходном состоянии с выхода генератора 10 кода поля Галуа на третий информа40

55

21, регистр 22, линейный блок 23 обратной связи.

Первый формирователь 2 импульсов (фиг.3) содержит элемент 24 задержки и одновибратор 25. 5

Устройство работает следующим образом, В устройстве увеличение коэффициента сжатия обеспечивается уменьшением служебных данных о временной привязке су- 10 щественных отсчетов. При этом на выходе устройства формируется бит-ориентированный код в виде следующей последовательности:

Gn. X } 15 где Gt — бит текущего признака кода

Галуа, который принимает значение 0 или . 1 в зависимости от алгоритма функЦионирования генератора кодов поля Галуа;

Т вЂ” бит признака существенности от- 20 счета, причем при Т = 1 отсчет является существенным, а при Т = 0 отсчет является несущественным; (Xl} - k — битовый двоичный код сущест-. венно отсчета, где k — количество битов по- 25 следовательности кода.

В случае, если текущий отсчет Ui входного сигнала является существенным, а последующий отсчет 0 +1 я вля ется несущественным, то устройство формирует 30 следующую последовательность;

Gi1(XI)Gi+< OOI+z.

Восстановление сжатого сигнала осуществляется по меткам с учетом конкретного значения признака Т. 35

Для примера рассмотрим формировационный вход регистра 13 поступает признак С кода поля Галуа, на первый информационный вход регистра 13 поступает бит признака Т существенности цифрового отсчета входного сигнала (Т = 1), а на остальные информационные входы группы из К входов регистра 13 поступает текущий двоичный код входного сигнала. где К вЂ” количество битов параллельного двоичного кода.

Сигналом с выхода перекоса. первого счетчика 3 запрещается работа блока 15 коммутации. На выходе цифроаналогового преобразователя 4 установлено напряжения Оц п = О. Выходной сигнал триггера 11 запрещает работу первого ключа 9.

В дальнейшем устройство работает под действием импульсов, снимаемых с выхода генератора 12 импульсов. Причем первый 3 и второй 14 счетчики работают в режиме прямого счета, а выдача текущего признака

С кода поля Галуа обеспечивается сигналом, поступающим на первый вход генератора 10 кода поля Галуа.

Под действием импульсов, снимаемых с выхода генератора 12 импульсов, вторым счетчиком 14 осуществляется установка соответствующих адресных кодов, обеспечивающих опрос информационных шин блока

15 коммутации. Коэффициент счета второго счетчика 14 K« = q+2. Выходные сигналы с (И)-ro разряда и с выхода переноса счетчика 14 (фиг.4.1 и 4.2) соответственно управляют работой формирователя 2 импульсов и первого счетчика 3.

Таким образом, на интервале времени, равном периоду повторения тактовых импульсов первого счетчика 3, выходной сигнал формирователя 2 (фиг,4.3) управляет работой оперативного запоминающего блока 5, причем в первой половине длительности периода повторения тактовых импульсов обеспечивается режим считывания данных, а во второй — режим записи данных. . Аналоговый входной сигнал подается на шину 16 и поступает на первый вход блока 1 сравнения, на второй вход которого поступает напряжение Оцуп, Дальнейшая работа устройства представлена на фиг.4.44.9 для случая 8-уровневого представления аналогового сигнала. Сигнал с выхода блока

1 сравнения поступает на информационный вход оперативного запоминающего блока 5, а также на первый вход элемента ИЛИ-НЕ 6 и на вход третьего формирователя 9 импульсов. Под действием выходных сигналов второго счетчика 14 происходит изменение состояния первого счетчика 3, обеспечивающего выборку соответствующих адресов оперативного запоминающего блока 5 и по1709368 выходная информация регистра 13 поступает на информационные входы первой груп- 30 входы), а на остальные (k-2) — входы — логиче-35

50 следовател ьную установку напря>кения

0цап (фиг,4.4), а также обеспечивается считывание информации из оперативного запоминающего блока 5 о состоянии блока 1 сравнения в предыдущем такте и запись информации в оперативный запоминающий блок 5 а состоянии блока 1 сравнения в текущем такте. С выхода оперативного запоминающего блока 5 информация поступает на второй вход элемента ИЛИ-НЕ 6.

В момент времени, кода 0цап = Овх, блок

1 сравнения меняет свое состояние на противог1оложное (фиг.4.6). При этом в момент считывания данных из оперативного запоминающего блока 5 на выходе элемента

ИЛИ-НЕ 6 появляется уровень логической единицы (фиг.4.7), который через элемент

ИЛИ 7 поступает на установочный вход триггера 11, на выходе котарога появляется признак Т =- 1 существенности отсчета (флг,4,8). Таким образом, на информационные входы регистра 13 поступают бит текущего признака 61i кKоoд а lпlоoJлlя lГ а л у а, бит признака Ti существенности отсчета, а также параллельный двоичный код(Xl} текущего отсчета входного сигнала. По фронту спада импульса (фиг.4.9), снимаемого с выхода третьего формирователя 9 импульсов, - bt ол.- а 15 коммутации, На информационные входы второй группы блока 15 коммутации падается напряжение логической единицы U (первый и второй ский уровень, соответствующий текущему признаку Гi существенности отсчета. Работа блока 15 коммутации разрешается на время действия сигнала (фиг,4.5), снимаемого с выхода переноса первого счетчика 3, Под действием тактовых импульсов второй счетчик 14 осуществляет опрос информационных входов блока 15 коммутации, причем на информационный выход 18 устройства посту пает бит-ориентированный код, а на управляющий выход 19 устройства — уровень логической единицы, сигнализирующий а наличии бита информационной посылки. За счет того, что на первых двух информационных входах второй группы блока 15 коммутации присутствует уровень.логической единицы, GMT6l признаков Gi u Tl всегда будут восприниматься внешними устройствами, а биты двоичного кода вхадного сигнала васнринимаются толька в случае наличия уровня логической единицы на выходе триггера 11, т.е. когда признак Ti = 1.

Поэтому внешние устройства воспринимают бит-ориентированный кад Gi1(Xi).

В случае, когда текущий отсчет входного сигнала Ul равен предыдущему отсчету Оь1, на выходе элемента ИЛИ-Н Е 6 присутствует уровень логического нуля, поэтому признак

Tl = О. Внешние устройства воспринимают двухбитовый код GiO.

Таким образом, за счет использования особых свойств кодов поля Галуа (глубокая рекурсивнасть, обеспечивающая плотную упаковку неповторяющихся двоичных кодов), а также за счет введения признака информативности отсчета сигнала решается проблема временной привязки существенных отсчетов и сокращается служебная информация до двух битов, Формула изобретения

Устройство сжатия аналоговой информации, содержащее блок сравнения, первый вход которого является информационным входом устройства, первый счетчик, выходы которого подключены к цифроаналоговому преобразователю, выход которого подключен к второму входу блока сравнения, второй счетчик, выходы которого подключены к адресным входам блока коммутации, триггер, генератор импульсов, регистр, элемент ИЛИ, о т л и ч а ющ е е с я тем, чта, с целью повышения коэффициента сжатия, в него введены формирователи импульсов, оперативнозапоминающий блок, элемент YiflN-HE, генератор кодов поля Галуа, входы "Сброс" первого и второго счетчиков, первые входы элемента ИЛИ и генератора кода поля Галуа объединены и являются входом "Установка в исходное положение устройства", выходы первого счетчика подключены к адресным входам оперативного запоминающего блока и к входам группы информационных входов регистра, выходы которого подключены к входам первой группы информационных входов блока коммутации, выход "Перенос" первого счетчика подключен к второму входу генератора кода поля Галуа, к управляющему входу блока коммутации и через первый формирователь импульсов к входу

"Сброс" триггера, выход которого подключен к первому информационному входу регистра и к обьединенным входам второй группы информационных входов блока коммутации, первый и второй выходы которого являются информационным и управляющим выходами устройства, выход генератора импульсов подключен к счетному входу второго счетчика, предпоследний выход которбго через второй формирователь импульса подключен к управляющему входу оперативного запоминающего блока, выход которого подключен к первому входу элемента ИЛИНЕ, выход которого подключен к второму

1709368

10 входу элемента ИЛИ, выход котсрого подключен к входу "Установка" триггера, выход

"Перенос" второго счетчика подключен к счетному входу первого счетчика, выход блока сравнения — к информационному входу оперативного запоминающего блока, к второму входу элемента ИЛИ-НЕ и через третий формирователь импульса к второму информационному входу регистра, выход генератора кодов поля Галуа подключен к

5" третьему информационному входу регистра.

Составитель И. I- .,:ê;.t."„ов

Редактор Л. Веселовская Техред M.Моргентгл Коррект..-р Э..; .нчакова

;..4 на. 101

Производственно-издательский и.;ы "„:з- а:. »

Заказ 42.Э Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям -":::; . -..НТ СР

113035, Москва, Ж;::"."- :: . .окая наб.. 4/5