Устройство для транскодирования сигналов с адаптивной дельта-модуляцией и импульсно-кодовой модуляцией

(51)5 Н 03 М 7/ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНВЕДОМСТВО СССР(ГОСПАТЕНТ СССР) ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Локальные опи. 2, с, 32-35, ССР 88.КОДИРОВАОЙ ДЕЛЬТА- О-КОДОВОЙ ычислительзование по- передачи ным цифроАВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(56) Техника средств связи. Сер, "тические системы связи", 1989, вьАвторское свидетельство СМ 1591193, кл. Н 03 М 7/34, 19(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТРАНСН ИЯ СИ ГНАЛ О В С АДАПТИ В НМОДУЛЯЦИЕЙ И ИМПУЛЬСНМОДУЛЯЦИЕЙ(57) Изобретение относится к вной технике и связи, Его исползволяет повысить точностаналоговых сигналов по соста вым каналам связи за счет исключения накопления шумов квантования при многократных преобразованиях, Устройство содержит дельта-декодер 1, кодер 2 импульсно-кодовой модуляции (ИКМ), декодер 3 ИКМ, блок 4 задержки, блок 6 сравнения, сумматор 9, вычитатель 10 и блок 11 коммутации. Благодаря введению блока 5 определения граничных значений входного сигнала, блока 7 управления шагом квантования и счетчика 8 изменений режима коррекции в устройстве осуществляется последовательное приближение значений амплитуды отсчета, формируемого кодером 2 ИКМ, к области возможнь 1 х величин амплитуды входного сигнала, 3 ил,ОИзобретение относится к вычислительной технике и связи и может использоватьсяпри многократных последовательных преобразованиях сигналов в системах передачи а адаптивной дельта-модуляцией (АДМ) в 5сигналы импульсно-кодовой модуляции(ИКМ) и обратно.Целью изобретения является повышение точности. передэчй аналоговых сигна-.лов по составным цифровым каналам с АДМ. 10и ИКМ зэ счет исключения накопления шумов квантования при многократных последовательных преобразованиях,На фиг, 1 представлены временные диаграммы, поясняющие сущность транскодирования; нэ фиг. 2 - блок-схема устройствадля транскодирования.Устройство для транскодирования сигналов с АДМ и ИКМ содержит адаптивныйдельта-декодер 1 (без фильтра нижних частот), кодер 2 ИКМ, декодер 3 ИКМ, блокзадержки 4, блок 5 определения граничныхзначений входного сигнала, блок 6 сравнения, блок 7 управления шагом квантования(для кодека ИКМ), счетчик 8 изменений режима коррекции (И КМ-сигнала), сумматор 9,вычитатель 10 и блок 11 коммутации.Для обеспечения синхронной работывключенных в цепь дельта-кодеков в точкесопряжения АДМ - ИКМ осуществляется З 0коррекция выходного кодового слова ИКМпутем добавления или вычитания кодовыхкомбинаций, эквивалентных одному или более шагам квантования, до придания емузначения, позволяющего на выходе следую- З 5. щего кодера АДМ сформировать цифровуюпоследовательность символов, аналогичную входной, в рассматриваемой точке. Нафиг. 1 показаны процессы, происходящиепри транскодировании устройством, когда 40тактовая частота дельта-кодека в четыре ра за превышает частоту дискретизации кодека ИКМ. Так ка К отсчет кодера И КМформируется в рассматриваемом случае после каждого четвертого изменения аппроксимирующего напряжения, поступающегоот дельта-декодера, то целесообразно входной сигнал представить ввиде последовательности отсчетов, однозначно определяющих. структуру цифрового сигнала дельта-кодека. Это позволяет ввести пойятия верхнегои нижнегО граничногО значения входногосигнала, которые характеризуют интервалвозможных величин айплйтуды входного отсчета и определяются соответствующими 55уровнями аппроксимирующего напряжениядельта-кодека на цикле преобразования,равном периоду следования квантовэнных отсчетОв при ИКМ. Правило, по которому уровень аппроксимирующего напряжения классифицируется как нижнее граничное значение входного сигнала, заключается в определении максимальной по величине ступени, после которой в следующем тактовом интервале следует возрастание аппроксимирующего напряжения. Верхняя граница определяется, соответственно, наименьшим на периоде преобразования уровнем, после которого происходит уменьшение аппроксимирующего напряжения. В случае наличия на периоде преобразования приращений одного знака определяется лишь одно граничное значение. Последняя по времени ступень на данном периоде в определении граничных значений.не участвует, так как неизвестен характер изменения аппроксимирующего напряжения в следующей тактовой точке. Ееуровень запоминается и используется в следующем цикле преобразования.Коррекция квантованного значения последней ступени аппроксимирующего напряжения производится в том случае, если это значение не принадлежит области возможных величин амплитуды входного сигнала, обозначенной соответствующими границами, Процесс коррекции заключается в последовательном приближении значения амплитуды отсчета, формируемого кодером ИКМ, к области возможных величин амплитуды входного сигнала путем добавления или вычитания шага квантования и последующего сравнения полученного значения с известными границами (фиг, 1 а, б),Таким образом, нахождение амплитудного значения входного сигнала для последующих дельта-кодеков, отсчета между верхней и нижней границей возможных величин исходного сигнала обусловливает формирование на их выходах адекватных цифровых последовательностей.Преобразование сигналов в точке сопряжения ИКМ - АДМ осуществляется без выходного фильтра нижних частот декодера ИКМ путем воздействия уровня пришедшего отсчета на протяжении периода их следования на вход дельта-кодера.При включении в рассматриваемую цепь (фиг. 2) первым кодека АДМ возможна ситуаций, когда интервал возможных величин исходного сигнала меньше шага квантования кодера ИКМ и невозможно обеспечить принадлежность амплитудного значения отсчета, формируемого кодером ИКМ, требуемому интервалу (фиг. 1, с). Это приводит к необходимости заранее обусловленного выбора одного из двух возможных значений амплитуды скорректированного отсчета, одно из которых превышает уровень верхней границы, а другое - меньше величины нижней границы, Следствием такого выбора является возможность осуществления синхронной работы дельта-кодеков в рассматриваемой цепи, начиная лишь со второго, Включение первым в рассматриваемую цепь кодека ИКЫ из-за преобразования множества значений входного аналогового сигнала в последовательность чисел с ограниченной разрядностью такой ситуации не создает.Устройство работает следующим образом.Дельта-модулированный сигнал поступает из.канала связи на дельта-декодер 1, на выходе которого образуется ступенчатое аппроксимирующее напряжение, Это напряжение действует на кодер 2 ИКМ и блок 4 задержки на п+1 тактовых интервала дельта-декодера, где и - отношение тактовой частоты дельта-декодера к частоте дискретизации кодека ИКМ. С приходом и-й ступени аппроксимирующего напряжения на выходе кодера 2 ИКМ формируется кодовое слово, которое поступает непосредственно, а также через сумматор 9 и вычитатель 10 на блок 11 коммутации, В начале цикла преобразования, который равен периоду дискретизации кодека ИКМ, кодовое слово с выхода кодера 2 ИКМ без изменений коммутируется блоком 11 на вход декодера 3 ИКМ. В результате сравнения выходного отсчета декодера 3 ИКМ с граничными значениями входного сигнала, определенными блоком 5, на основе анализа структуры и уровней аппроксимирующего напряжения, поступающих от блока 4 задержки, на выходе блока 6 сравнения формируется управляющий . сигнал, который поступает на вход блока 7 управления шагом квантования, блок 11 коммутации и счетчик 8 изменений режима коррекции. В случае если выходной отсчет декодера 3 ИКМ принадлежит области возможных величин амплитуды входного сигнала, управляющий сигнал, воздействуя на блок 11 коммутации, подключает на выход устройства кодовое слово непосредственно с выхода кодера 2 ИКМ, В противном случае блок 7 управления шагом квантования вырабатывает единицу младшего разряда кодового слова ИКМ, которая подается на сумматор 9 и вычитатель 10, Этот же управляющий сигнал от блока 6 сравнения осуществляет коммутацию увеличенного или уменьшенного на единицу младшего разряда кодового слова с выхода кодера 2 на вход декодера 3 ИКМ, Если в результате повторного сравнения скорректированного на один шаг квантования отсчета с граничными значениями входного сигнала условие принадлекности области возможных амп литуд не выполняется, то блок 7 управления шагом квантования формирует на выходе, участвующем в коррекции, код, эквивалентный двум единицам младшего разряда кодового слова И КМ, сохраняя на втором выходе код шага квантования, и далее процесс преобразования повторяется,Г 1 ри возникновении ситуации, когда изза превышения шага квантования интервала возможных величин исходного сигнала осуществить требуемую коррекцию не удается, счетчик 8 после К-й смены операции, корректирования выдает на блок 11 коммутации сигнал управления, обеспечивающий прохождение на выход устройства кодового слова с того входа, который последним по времени комментировался на вход декодера 3 ИКМ. Соответствующим выбором числа К можно обеспечить на выходе устройства формирование сигнала, значение которого либо больше верхней, либо меньше нижней границы интервала возможных амплитуд, на величину, не превышающую шага кван 10 15 20 тования кодера ИКМ,Блок 5 определения граничных значений входного сигнала может быть выполнен как определить максимума сигнала,Блок 7 управления шагом квантования реализуется как управляемый делитель. 25 30 Формула изобретения Устройство для транскодирования сигналов с адаптивной дельта-модуляцией и импульсно-кодовой модуляцией, содержащее дельта-декодер, вход которого является входом устройства, а выход подключен к входу блока задержки и входу кодера им 35 ми сумматора и вычитателя, выходы которых подключены соответственно к второму и третьему информационным входам блока коммутации, декодер импульсно-кодовой модуляции; выход которого соединен с первым входом блока сравнения, выход которого подключен к первому управляющему входу блока коммутации, первый выход которого является выходом устройства, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности передачи айалоговых сигналов по составным цифровым каналам с адаптивной дельта-модуляцией и импульсно-кодовой модуляцией за счет исключения накопления шумов квантования при многократных последовательных преобразованиях, в устройство введен.ы блок определения граничных значений входного сигнала, блок 50 55 управления шагом квантования и счетчик изменений режима коррекции, вход которо-. пульсно-кодовой модуляции, выход которого соединен с первым информационным 40 . входом блока коммутации и первыми входа1805547 го и вход блока управления шагом квантования подключены к выходу блока сравнения, выходы блока задержки соединены с входами блока определения граничных значений входного сигнала, выход которого подключен к второму входу блока сравнения, первый и второй выходы блока управления шагом квантования соединены с вторыми входами соответственно сумматора и вычитателя, выход счетчика изменений режима коррекции подключен к второму управляю щему входу блока коммутации, второй выход которого соединен с входом декодеоа импульсно-кодовой модуляции. 770 итель С,МаксименкоМ.Моргентал Корректор О.Кравцо Те да Заказ 947 Тираж ВНИИПИ Государственного комит 113035, МоскваПодписноепо изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР