Устройство для квантования в установках с импульсно-кодовой модуляцией

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБВЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

< " 733099

Союз Советским

Социалистическим

Республик

A (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 09.11.77 (21) 2543829/18-21 (51) М. Кл. о с присоединением заявки №вЂ”

Н 03 К 7/10

Гееудеротееииый комитет

СССР до делам изобретений и открытий (23) Приоритет— (53) УДК 621.373..44 (088.8) Опубликовано 05.05.80. Бюллетень № 17

Дата опубликования описания 15.05.80 (72) Автор изобретения

В. Т. Диденко (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КВАНТОВАНИЯ В УСТАНОВКАХ

С ИМПУЛЬСНО-КОДОВОЙ МОДУЛЯЦИЕЙ

Изобретение относится к области радиотехники и может быть применено в устройствах связи с импульсно-кодовой модуляцией.

Известно устройство, использующее эффект неравномерного квантования, который достигается каскадным включением двух че5 тырехполюсников, один из которых представляет собой нелинейный усилитель, называемый компрессором сжимателем, имеющим логарифмическую характеристику, а другой — линейный кантователь. При про- 1о хождении сигнала чеоез такой усилитель динамический диапазон сигнала «сжимается», так как слабые сигналы усиливаются в большей степени, чем сильные (1).

Недостатком этого устройства является то, что в нем несоответствие характеристик компрессора на передающей стороне и экспандера на приемной приводит к нелинейным искажениям и к ухудшению отношения сигнал/шум, что ведет к увеличению объема оборудования и ужесточения требований 2о к функциональным узлам аналогового тракта аппаратуры.

Известно также устройство для уменьшения шума квантования в установках с

2 импульсно-.кодовой модуляцией, содержащее ячейку памяти разряда, первую группу двухвходовых схем И, счетчик, четырехвходовую схему И, тактовый генератор, фазоимпульсный модулятор (2) .

Недостатком этого устройства является то, что с уменьшением амплитуды сигнала на входе устройства отношение сигнал/шум уменьшается и слабые сигналы в общей степени подвержены действию шумов-помех.

Цель изобретения — увеличение отношения сигнал/шум при малом уровне сигнала.

Поставленная цель достигается тем, что в известное устройство для квантования в установках с импульсно-кодовой модуляцией, содержащее ячейку памяти разряда, первую группу двухвходовых элементов И, счетчик, элемент И, тактовый генератор, фазоимпульсный модулятор, введены генератор ступенчатого напряжения, ключ, матрица, счетчик-регистр, вторая группа двухвходовых элементов И, линия задержки, причем прямые выходы счетчика-регистра соединены со входами матрицы и через первую группу двухвходовых элементов И вЂ” с соответствующими входами ячейки памяти разряда.

733099

55 а инверсные выходы счетчика регистра соединены со входами элеменra И и через вторую группу двухвходовых элементов И вЂ” c соответствующими установочными входами триггеров счетчика, выход элемента И связан с установочным входом генератора ступенчатого напряжения, выход последнего разряда счетчика соединен с управляющим входом ключа и через линию задержки — со входом счетчика-регистра и с управляющими входами второй группы двухвходовых элементов И, выход матрицы соединен через ключ с информационным входом генератора ступенчатого напряжения, выход генератора ступенчатого напряжения соединен с первым входом фазо-импульсного модулятора, второй вход которого является входом всего устройства, а выход смдинен с управляющими входами первой группы элемента И, выход генератора тактовой частоты соединен со счетным входом счетчика, выход ячейки памяти разряда является выходом всего устройства.

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства для уменьшения шума квантования в установках с импульсно-кодовой модуляцией; на фиг. 2 — временные диаграммы, поясняющие его работу.

Устройство содержит фазо-импульсный модулятор 1, генератор 2 ступенчатого напряжения, ключ 3, матрицу 4, первую группу двухвходовых элементов И 5, ячейку памяти разряда 6, счетчик-регистр 7, элемент

И 8, вторую группу двухвходовых элементов

И 9, линию 10 задержки, генератор l i тактовой частоты и счетчика 12, причем прямые входы счетчика-регистра 7 соединены с входами матрицы 4, и через группу двухвходовых элементов И 5 — с соответствующими входами ячейки памяти разряда 6, а инверсные выходы счетчика-регистра 7 соединены со входами элемента И 8 и через вторую группу двухвходовых элементов И 9 — с соответствующими установочными входами триггеров счетчика 12, выход элемента И 8 связан с установочным входом генератора

2 стуленчатого напряжения, выход последнего разряда счетчика 12 соединен с управляющим входом ключа 3 и через линию задержки 10 соединен со входом счетчика-регистра 7 и с управляющими входами второй группы двухвходовых элементов И 9, выход матрицы 4 соединен через ключ 3 с информационным входом генератора 2 ступенчатого напряжения; выход генератора 2 ступенчатого напряжения соединен с первым входом фазо-импульсного модулятора l, второй вход которого является входом всего устройства, а выход соединен с управляющими входами группы элементов И 5, выход генератора тактовой частоты 11 смдинен со счетным входом счетчика 12, выход ячейки памяти 6 является выходом всего устройства.

5 о

26

3S ао

Устройство работает следующим образом.

Счетчик-регистр 7, вторая группа двухвходовых элементов И 9, линия 10 задержки, генератор 11 тактовых импульсов и счетчик

12 формируют временную импульсную последовательность по закону арифметической прогресс ии.

Если предварительно установить счетчикрегистр 7 в О, а счетчик 12 установить в состояние 2 — 1 и подать на вход счетчика

12 импульсы (фиг. 2а), то первый входной импульс от генератора 11 тактовой частоты переполнит счетчик 12 и импульс переполнения занесется в счетчик-регистр 7 и перепишет код С вЂ” — (2" — 1) — 1 в счетчик 12.

Следующий импульс ЬС =-1 на выходе счетчика 12 появляется через Ь У =2" — С вЂ” 2 входных импульсов от генератора тактовой частоты. Таким образом, на каждое приращение Л С = 1 должно поступить Л У =

=2" — b,Cg — 1 = С импульсов. Поэтому на выходе счетчика 12 (фиг. 26) дискретизирующче импульсы появляются в последовательности, определяемой членами арифметической прогрессии:

1+2+3+ ... + С = С/2(С+ 1).

Общее количество импульсов на входе счетчика !2 равно:

Ny=P Ce.

Заполнение разрядов счетчика-регистра 7 импульсами дискретизации будет продолжаться в течение времени

t=ht+26t+3ht ...+Cht=C/2(C+1)h,t.

С прямых выходов триггеров счетчика-регистра 7 информация, записанная в разрядах, поступает на вход матрицы 4, с выхода которой сигнал, пропорциональный количестку импульсов, поступивших на вход счетчика-регистра 7 через ключ 3, проходит на вход генератора ступенчатого напряжения 2.

Ключ 3 управляется импульсом с выхода счетчика 12. В качестве генератора 2 ступенчатого напряжения может быть использовано любое другое устройство, например, фиксатор уровня напряжения.

Так как емкость счетчика-регистра 7 равна н то числовое текущее значение напряжения на выходе матрицы 4 выразится:

1.)тек =„,Чк 2к где n — количество разрядов счетчика;

Ук — вес К-го разряда;

Z к — логическое значение триггера раз— ряда.

Таким образом, при линейном нарастании количества импульсов на входе счетчика-ре,истра 7 на выходе генератора 2 ступенчатого напряжения (фиг. 2в) напряжение изменяется по закону арифметическои прогрессии:

U млкс = Ь U+ 2Л U+ 3Ë U+ ... + СЛ U =

= С/2(С+ 1) Ы1

Напряжение с выхода генератора 2 ступенчатого напряжения поступает, как срав733099 нивающее, на вход фазо-импульсного модулятора 1, где входной сигнал сравнивается со ступенчатым напряжением (фиг. 2г).

В момент обнуления счетчика-регистра 7 на второй вход управления генератора 2 ступенчатого напряжения с выхода элемента

И 8 подается импульс установки генератора

2 ступенчатого напряжения.

При равенстве амплитуды напряжения входного сигнала и напряжения с выхода генератора 2 ступенчатого напряжения на выходе фазо-импульсного модулятора 1 появ-1о ляется импульс разрешения на перенос информации с разрядов счетчика регистра 7 через первую группу двухвходовых элементов И 5 в ячейку памяти разряда 6 (фиг. 2д)

Предлагаемое устройство обеспечивает

15 следующие преимущества: возможность улучшения качества передачи слабых сигналов, так как малые сигналы в большей мере, чем большие подвержены мешающему воздействию шумов квантования; расширение динамического диапазона при неиз- тц менном отношении сигнал/шум для малых уровней сигнала в К = 2"С(2" — 1) — 1 раз; увеличение отношения сигнал/шум для минимального значения сигнала по отношению к максимальному его значению в 2" — 1 раз при неизменном количестве уровней квантования.

Высокая достоверность восстановления информации на приемной стороне декодером, связанная с легко восстанавливаемым линейно-нарастающим законом изменения зв эталонного сигнала, задающим закон кодирования и декодирования.

Формула изобретения

3S

Устройство для квантования в установках с импульсно-кодовой модуляцией, содержащее ячейку памяти разряда, первую группу двухвходовых элементов И, счетчик, элемент И, тактовый генератор, фазо-импульсный модулятор, отличающееся тем, что, с целью увеличения отношения сигнал/шум при малом уровне сигнала, в него введены генератор ступенчатого напряжения, ключ, матрица, счетчик-регистр. Вторая группа двухвходовых элементов И, линия задержки, причем, прямые выходы счетчика-регистра соединены с входами матрицы и через первую группу двухвходовых элементов И вЂ” с соответствующими входами ячейки памяти разряда, а четыре инверсные выхода счетчика-регистра соединены со входами элемента И и через вторую группу двухвходовых элементов И с соответствующими установочными входами триггеров счетчика, выход элемента соединен с установочным входом генератора ступенчатого напряжения, выход последнего разряда счетчика соединен с управляющим входом ключа и через линию задержки соединен со входом счетчика— регистра и с управляющими входами второй группы двухвходовых элементов И, выход матрицы соединен через ключ с информационным входом генератора ступенчатого напряжения, выход генератора ступенчатого напряжения соединен с первым входом фазо-импульсного модулятора, второй вход которого соединен с входной клеммой, а выход соединен с управляющими входами первой группы элементов И, выход генератора тактовой частоты соединен со счетным входом счетчика, выход ячейки памяти разряда подключен к выходной клемме.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Гуревич В. Э., Лопушнян Ю. Г., Рабинович Г. В. Принципы импульсно-кодовой модуляции в системах телефонной связи. М., 1968, с. 24.

2. Кэтермоул К. В. Принципы импульснокодовой модуляции. М, 1974, с. 305 (прототип).

733099

Составитель Н. Коновалов

Редактор П.Макаревич Техред К. Шуфрнч Корректор М. Г!ожо

Заказ 1564/14 Тираж 995 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, )К вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент» г. Ужгород, ул. Проектная, 4