Дельта-модулятор

ОЮЗ СОВЕТСКИОЦИАЛИСТИЧЕСЕСПУБЛИК 1658383 9) 5)5 Н 03 М 3/02 ГОСУДАР СТ В Е ННЫ ЙПО ИЗОБРЕТЕНИЯМПРИ ГКНТ СССР МИТЕТОТКРЫТ ПИСАНИЕ ИЗОбРЕТЕНИ АВТОРСКОМ ИДЕТЕЛЬСТВУ(56) ВеИ Яузтеп) ТесЬпса Зоогпа, 1971,ч.50, М 2, р.461,462, й 9.2,3,Величкин А, Н. Передача аналоговых сообщений по цифровым каналам связи. - М,:Радио и связь, 1983, с, 206-208,Авторское свидетельство СССРМ 566386, кл. Н 03 М 3/02, 1975,Авторское свидетельство СССРМ 1571767, кл, Н 03 М 3/04, 08,04.88.Авторское свидетельство СССРМ 1381716, кл. Н 03 М 3/02, 1986.(57) Изобретение относится к вычислительной технике и технике связи и может быть использовано в системах вокодерной телефонии, Цель изобретения - повышение точности дельта-модулятора. Последний содержит компаратор 1, триггер 2, источник 5 постоянного кода, сумматор 7, цифроаналоговый преобразователь 8 и буферный регистр 9. Благодаря введению преобразователя 3 кода, вычитателя 4 и блока 6 умножения на постоянный коэффициент в дельта-модулятОре уменьшается среднеквадратичная ошибка восстановления огибающей за счет учета ее статистических характеристик. 1 ил.Изобретение относится к вычислительной технике и технике связи и может быть использовано в системах вокодерной телефонии.Цель изобретения - повышение точности дельта-модулятора.На чертеже приведена блок-схема дельта-модулятора.Дельта-модулятор содержит компаратор 1, триггер 2, преобразователь 3 кода, вычитатель 4, источник 5 постоянного кода, блок 6 умножения на постоянный коэффициент, сумматор 7, цифроаналоговый преобразователь(ЦАП) 8 и буферный регистр 9. На чертеже обозначены информационный и тактовый входы 10 и 11,Преобразователь 3 кода, источник 5 постоянного кода и блок 6 умножения на постоянный коэффициент могут быть выполнены на ПЗУ.Рассматриваемый дельта-модулятор предназначен для передачи огибающей, Его принцип работы основан на следующем,Корреляционная функция огйбающей достаточно хорошо описывается функциейР(с ) - ехр ( -- ), (1) гдЕ тО = 30 мС.Оценка гауссова процесса имеет плотность вероятностиР(у)= ху 2 ПуМ ехе(-М)где М - математическое ожидание огибающей речевого сигнала.Сигнал с одномерной плотностью (2) можно получить, преобразовав гауссовский сигнал Х при помощи квадратичного детектора.Двумерное нормальное распределение имеет видР (Х., Х.) = 1 2 ПОх 1 - Рх ехр ( 2 Ох(1 - йх где Ок - дисперсия гауссова сигнала;Рх - коэффициент корреляции отсчетов ХО и Х)1,Отсчеты огибающей можно представить соотношениямиу:Х, Ук = Х), .Поскольку У, и У)4 являются детермини. Оованными 4 ункциями Х, и Х)1 то. эая Совместную плотность (3), по известным правилам определяют совместную плотность отсчетов УО и У(4, Полученное решение имеет вид 5 Р (уп у 1 с) х ехр - У -- СЬ - Уь У - х,(4) 10 2 М(1 - Я) М(1 - Вгде М - математическое ожидание огибающей;В - коэффициент кеорреляции отсчетов 15 Уп и Чу,.Если критерием качества восстановления сигнала выбрана среднеквадратическая ошибка восстановления, то предсказанные и оценочные значения отсчетов сигналадол жны соответствовать их условным математическим ожирениям. Предсказанный У( и оценочный У) отсчеты определяются приближенными соотношениями 2 25 )Х) у)пр = ) у Р у)//у( - 1 бу)4 (5)у) - =у( -у = 2 у Р (у/у - 1) Су) х (5) 30 где 6 - область квантования, определяемая предсказанным отсчетом У),р и выходным сигналом компаратора.Если при сравнении отсчета У( с У( пр 35 компаратор установится в состояние логической 1, то слеДовательно У)У) пр и 6 соответствует интервалу (У) пр, + ОО(, в противном случае 6)4 соответствует (О, У) Ор(, 40 у( у( ) Поскольку Р(У)/Ун) = , тоР (у) - 1)подставив (4) и (5) и выполнив интегрирование, получим;У)пр = М(1 - Й)+ Й Уь 1 = Я(У)-1 - М) (7) 45 Для определения оценочных значений подставим (4) в (б) и проинтегрируем по двум возможным областям квантования. В результате интегрирования получим два возможных решения, 508 е -ь ," =у сЬ (егсЬ Ь хЬ 55 Г Ь(Ь - 1 хегус- :х -г4 егус УЬ . -- )при у)у)пр8 е е - о У =Упр (- са (агсП)Ь +и Ь ь ь (ь - ьь ) Гь ,) ь +аг) )Ь+ - Я-.) ) )8) при уу)пр 10где Ь = улр/М (1 - Я),сй( ) - гиперболический косинус;агсп( ) х - арккосинус;егт ( ) - интеграл вероятностей;егтс( ) - дополнительный интеграл вероятностей его(х) = 1 -ег(х),Как можно заметить, соотношения (7) и(8) полностью определяют алгоритм работыдельта-кодера, ориентированного на минимум среднеквадратической ошибки восстановления. При этом порог квантованияопределяется соотношением (7) на основеизвестной предыдущей оценки Ун 1, а оценка отсчета в зависимости от результатасравнения входного и предсказанного отсчетов определяется соотношенис) аи (8),Как можно заметить, оценка У) являетсянелинейной функцией У пр и бьл ДМ-последовательности, и может быть лего затабулирована в преобразователе кода, 30Можно констатировать. что представленный алгоритм более соответствует характеру огибающей и вследствие этогоуменьшается ошибка восстановления огибающей, 35Дельта-модулятор работает следующимобразом,Входной аналоговый сигнал У(1) поступает на первый вход компаратора 1 исравнивается с аппроксимирующим напряжением Упр(т) с выхода ЦАП 8. Результатсравнения в виде логического уровня появляется на выходе триггера 2 с приходомимпульса тактовой частоты. В тот же моментвремени происходит запись предсказанного отсчета У пр в регистр 9, Полученный битР(пТ) ДМ-последовательности и отсчет Ур 1 прпоступают соответственно на первый и второй входы преобразователя 3, на выходе которого, согласно соотношениям (8), 50появляется оценка отсчета Ун 1, котораяпоступает на суммирующий вход вычитателя 4, на вычитающий вход которого с выходаисточника 5 поступает постоянное значение М. На выходе вычитателя 4 образуется 55 величина Уь 1 - М, которая в блоке б умножается на постоянный коэффициент Я, образуя величину Я(Уь 1 -М), которая, суммируясь в сумматоре 7 с величиной М с выхода источника 5, образует величину У лр = М + Я(Ун-М) согласно (7). Значение У) пр преобразуется в аналоговый вид с помощью цифроаналогового преобразователя 8 и поступает на второй вход компаратора 1 для последующего сравнения,Таким образом, очевидно, что учет статистических характеристик, т,е. определение условных математических ожиданий отсчетов огибающей, производится точнее, чем в прототипе, что ведет к уменьшению среднеквадратической ошибки восстановления огибающей,Следует отметить, что дополнительным достоинством предлагаемого устройства является отсутствие аналоговых элементов, что делает устройство стабильным и высокотехнологичнымФормула изобретенияДельта-модулятор, содержащий компаратор, первый вход которого является информационным входом устройства, цифроаналоговый преобразователь, выход которого соединен с вторым входом компаратора, выход которого подключен к информационному входу триггера, выход которого является выходом дельта-модулятора, источник постоянного тока, сумматор, выходы которого соединены с информационными входами буферного регистра, тактовый вход которого объединен с тактовым входом триггера и является тактовым входом дельта-модулятора, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности дельта-модулятора, в него введены вычитатель, блок умножения на постоянный коэффициент и преобразователь кода, первый вход которого подключен к выходу триггера, выходы буферного регистра соединены с вторыми входами преобразователя кода, выходы которого подключены к суммирующим входам вычитателя, выходы источника постоянного кода соединены с первыми входами сумматора и вычитающими входами вычитателя, выходы которого через блок умножения на постоянный коэффициент подключены к вторым входам сумматора, входы цифроаналогового преобразователя пг)дплючены к выходам сумматора