Устройство для передачи сообщений со сжатием данных

г 11748485 Согоэ СоветскихСоциалистическихРеспублик ОП ИКАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(23) Приоритет Государственный комитет СССРпо делам изобретений и открытийДата опубликования описания 15,07.80 О. Б. Коростелев, Ю. Н. Костин, Н. Н. Михальченко, Ю. А. Онищенко и В. А. Толокольников(72) Авторы изобретения Московское ордена Ленина и ордена Трудового Красного Знамени высшее техническое училище им. Н, Э, Баумана(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРЕДАЧИ СООБЩЕНИЙ СО СЖАТИЕМДАННЫХ Изобретение относится к гехнике передачинепрерывных сообгцений и может быть исполь.зовано в системах связи и передачи данных.Известны устройсгва для передачи сообщений,содержащие регистр текущей выборки, элементы И, ИЛИ, регистры максимальной и мини.мальной выборок, сумматор, блок сравнения,элемент задержки 1. Эффективность работытаких устройств резко снижается при наложении на передаваемое сообгцение шумов, и они10имеют неравномерный поток выходных данных,Известны также передатчики устройств длятелеизмерения, содержащие блок отбора информации, адаптивный дискретизатор, блокуставок адаптивного дискретизатора, блок вре.15мени, анализатор частоты отсчетов и выходнойблок 23.В таких устройствах достигается равномерный поток выходных данных путем измененияточности передаваемых сообшений и они такжене дают эффективного сжатия сообшений вприсутствии помех,Наиболее близким по технической сущностиявляется устройство для передачи информации 2со сжатием данных, содержащее коммутатор, первый и второй выходы которого подключены соответственно к первым входам блока оценки интервала корреляции и первой ячей. ки памяти и через блок вычисления характеристик помех к первому входу блока управ. пения, первый выход которого соединен с управляюшим входом блока ключей, к информационным входам которого подключены выходы ячеек блока памяти, выход блока ключей и второй выход блока управления подключены ко входам сумматора, выход, блока сравнения соединен с первым входом ячейки сушествснных отсчетов блока памяти, выход каждой предыдущей ячейки блока памяти подключен ко входу каждой последующей ячейки блока памяти, выходы синхронизатора соединены с сннхронизируюшими входами блока сравнения и блока управления, регистр выдачи, регистр сдвига оценок и регистр контрольных величин 31.Недостатком этого устройства является неравномерный поток выходных отсчетов. Неравномерность обусловлена случайным харак7 48485 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 тером формирования существенных отсчетов,.Вторым недостатком устройства является от.сутствие свяэи между блоком оценки интервала корреляции и блоком памяти, что приво.дит к усложнению блока"оценкй"ийтервалакорреляции. Третьим недостатком устройстваявляется длительное время выполнения опе.рации сравнения оценки входного параметраи контрольной величины, которая осуществля.ется поразрядно с помощью сдвигающих ре. гистров,Целью изобретения является повышениебыстродействия устройства,Цель достигается введением блока ассоциа. тивной выборки, выход сумматора соединенсо вторым входом ячейки существенных отсчетов блока памяти и с первым входом блока сравнения, выход которого подключен ко второмувходу первой ячейки блока памяти, выходячейки существенных отсчетов блока памяти- соединен с соответствующим входом блокаключей, выходы ячеек блока памяти подключены к соответствующим входам блока оценки интервала корреляции и блока ассоциативной выборки, первый и второй выходы кото.рого соединены соответственно со вторымвходом блока сравнения и со входом регист.ра выдачи.Существенные отсчеты считываются дляпередачи в регистр выдачи равномерно вовремени с помощью блока ассоциативной выборки; на блок оценки интервала корреляцииподаются одновременно несколько отсчетоввходного сигнала из блока памяти, образующихинтервал, на котором анализируется количест.во -пересечений нулевого уровня; на сумматор,из блока памяти, через блок ключей подаетсяпоследний существенныйотсчет со знакомминус, в результате чего на сумматоре вычис.ляется разность оценки текущего входногоотсчета и оценки последнего существенногоотсчета, подаваемая затем на блок сравненияс целью решения вопроса о значимости теку.щего отсчета,На чертеже представлена функциональнаясхема предлагаемого устройства передачи сооб.щений, состоящего из коммутатора 1, ячеекпамяти 21 - 2, входящих в состав блока па.мяти 3, блока оценки интервала корреляции4, блока вычисления характеристик помех 5,блока управления 6 и сумматора 7, входящихв блок 8 вычисления оценок входных сигналов, блока ключей 9, блока ассоциативнойвыборки 10, входов устройства 11, блокасравнения 12, регистра выдачи 13; ячейки су.щественных отсчетов 14, синхронизатора 15,выходов устройства 16 и 17.Рассмотрим работу устройства передачиинформаФи. Для простоты предположим,что 4устройство является одноканальным. В моментпервого опроса-го канала коммутатор 1пропускает первый отсчет,ьц на вход ячейки2 блока памяти 3, где он запоминается,и навход блока оценки интервала корреляции 4, При этом на вход блока вычисленияхарактеристик помех 5 подается аналоговыйсигнал с аналогового выхода коммутатора.Блок оценки интервала корреляции анализирует поступающие из ячеек блока памяти 3 Кпрошедших отсчетов входного процесса и подсчитывает среднее число нулей среди поступившихзначений. Так как ячейки 2 - 2 ь при приемепервого отсчета остаются пустыми, блок оцен.ки интервала корреляции выдает в вычислительный блок сигнал об отсутствии корреляции процесса.Следует отметить, что в прототипе получениенового значения числа нулевых отсчетов в блокеоценки интервала корреляции требует отрезкавремени, равного Н периодам дискретизациивходного процесса, в то время как в данном -только одного периода дискретизации,Блок вычисления характеристик помех 5на основании анализа процесса, поступающегос аналогового выхода коммутатора 1, вычисляет характеристики помехи и также передаетинформацию о ней в блок управления 6 блока вычислений оценок входных сигналов 8.Блок управления 6 предназначен для управления сумматором 7 и блоком ключей 9,По сигналу от блока 6 блок ключей 9 подключает ко входу сумматора 7 такое количествоячеек блока памяти 3, чтобы получить наилучшую оценку входного отсчета путем взвешен.ного суммирования содержимого ячеек памяти на сумматоре,Так как рассматриваемая выборка являетсяпервой, то блок управчения 6 по сигналу от.сутствия корреляции из блока 4 подключит ковходу сумматора с помощью блока ключей 9только одну ячейку 2 иэ блока памяти.При обработке первого отсчета синхронизатор 15 выдает управляющий сигнал в блоксравнения 12, который формирует сигнал неизбыточности ячеек 14 и 2, По этому сигналу в ячейку 14 переписывается оценка отсче та с выхода сумматора, а в ячейку 2 заносится ассоциативный признак неизбыточностиотсчета, содержащегося в этой ячейке (такимпризнаком может являться, например, единица,в специально отведенном разряде ячейки).Аналогичным образом обрабатываются пер.вые отсчеты,Япо всем каналам (1 =1,2,3 О),где и - число каналов. Обработка вторых - 82 и последующих 5 отсчетов проис.ходит следующим образом.Пусть в момент 1 коммутатор 1 коммути.рует ь.й канал. Тогда на цифровом выходекоммутатора появится отсчет 5, который.подается в ячейку 2, блока памяти 3, гдеон запоминается. Одновременно происходитпоследовательная перезапись содержимого ячеекпамяти в ячейки о большим индексом:ю 2 н Дв 2 й-"2 и" я "2 22кь 21 г 55 где ( - ф.) означает пересылку.В момент перезаписи отсчеты с выходов ячеек памяти 2, - 2, а также с цифрового выхода коммутатора поступают на входы блока оценки интервала корреляции 4. Блок 4 вычисляет количество нулевых отсчетов среди этих М+ 1 отсчетов и передает в блок 6.15 величину, обратную этому количеству, На дру. гой вход блока 6. из блока вычисления ха. рактеристик помех, который определяет уро. вень помех путем фильтрации аналогового сигнала, подастся информация об уровне помех,Блок 6 на основании информации о поме. хах и о степени корреляции отсчетов по за. данному алгоритму вычисляет количество "прошлых" отсчетов, необходимых для получе.лния наилучшей оценки отсчета 51 путем взвешенного суммирования.Затем по сигналу от синхронигатора 15 блок 6 выдает управляющий сигнал в блок ключей 9, где открывается нужное количество ключей, предварительно вычисленное в блоке 6. При этом соответствующее количество отсчетов через блок 9 проходит на вход сумматора 7 для взвешенного суммирования, Затем в блоке 9 открывается ключ, пропускающий на вход сумматора 7 оценку последнего существвенного отсчета Зх-, содержащегося в ячейке 14 блока памяти, со знаком минус. Полученная на выходе сумматора разность оцеФ нок текущего и последнего существенногол лотсчета Я;-Ях-Ч, подается на блок сравненияК12, где она сравнивается с допуском, посту. пающим из блока ассоциативной выборки.1Если эта разность превышает допуск, то блок сравнения выдает сигналы в ячейку 14 блока памяти 3, по которому ее содержимое сбрасывается и в ячейку 2, по которому к содержимому этой ячейки добавляется ассоциатив. ный признак существенности отсчета в этой ячейке.Так как содержимое ячейки 14 сброшено, то оценка последнего существенного отсчета со знаком минус на сумматор 7 больше не поступает и на его выходе возникает оценкалтекущего отсчета 3 Эта оценка по сигналу от блока сравнения записывается в ячейку 14. После этого устройство готово к приему следующего отсчета. Считывание существенных отсчетов в регистр выдачи и из него на выход устройства производится равномерно во времени по инициативе блока ассоциативной выборки и с его помощью.Когда наступает момент подачи в регистр выдачи 13 очередного существенного отсчета, блок ассоциативной выборки анализирует содержимое ячеек памяти 3 на наличие в них асса.циативного признака существенности отсчета. После выявления всех ячеек с признаками существенности блок 10 считывает содержимое той из выявленных ячеек, индекс которой больше. При этом признак существенности сбрасывается.В случае, когда считывание происходит из ячеек с индексами,близкими к М, что озна. чает угрозу потери существенного отсчета, блок 10 выдает сигнал в блок сравнения 12 для увеличения допуска. После увеличения допуска средний интервалмежду существенны. ми отсчетами возрастает, а вероятность того, что существенный отсчет останется несчитанным, снизится.При считывании существенных отсчетов из ячеек с малыми индексами блок 10 выдаст/сигнал в блок 12 для снижения допуска, что уменьшает средний интервал между существенными отсчетами и снижает вероятность отсутствия существенного отсчета в ячсйках 22.й при очередном считывании в регистр выдачи,В случае многоканального устройства, каждая ячейка 2 представляет собой блок памяти на число слов, равное числу каналов - З Ассоциативный признак существенности может быть указан в виде п -разрядного. слова, каждый разряд которого соответствует одному из каналов. При этом при наличии существенного отсчета в канале, в разряд признака, соответствующий этому каналу, должна быть записана еди. ница, Такой признак является "групповой служебной информацией. Блок ассоциативной выборки в этом случае работает следующим образом.Когда наступает время передачи очередного существенного отсчета, блок ассоциативной выборки "просматривает" все ассоциативные признаки, Затем из ячеек, содержащих ненулевые признаки, выбирает ту, индекс которой наибольший. После этого блок анализирует в каком разряде этого прнзнака содержится первая единица и считывает отчет, соответствующий этому разряду. После считывания разряд, соответствующий считанному каналу, автоматически сбрасывается. Служебная информация, сопровождающая каждый существенный отсчет, считывается с выхода 17 блока 10.Предлагаемое устройство осуществляет буферизацию случайного потока сжатых данных. При этом в качестве буферного запоминающе7 Тираж 682 И Заказ 4244 3 Подписи илиал ППП "Патент, г. Ужгород, ул, Проектная го устройства используется память самого устройства сжатия данных. Это позволяет болееэффективно испольэовать память. Совокуп.ность блока памяти 3 и блока ассоциативнойвыборки не является блоком ассоциативнойпамяти, так как запись в эту память осуществляется аппаратно, и ячейки 2,2 э, , 2,недоступны для прямой записи. Такой блокпамяти легко реализуется на современной микроэлектронной базе логических элементов иэлементов памяти. Формула изобретения Устройство для передачи сообщений со сжатием данных, содержащее коммутатор, первый и второй выходы которого подключены соот. ветственно к первым входам блока оценки интервала корреляции и первой ячейки блока памяти и через блок вычисления характеристик помех к первому входу блока управле- . ния, первый выход которого соединен с управляющим входом блока ключей, к информационным входам которого подключены выходы ячеек блока памяти, выход блока ключей и второй выход блока управления подклточены ко входам сумматора, выход блока сравнения соединен с первым входом ячейки существенных отсчетов блока памяти, выход каждой 748485 8предыдущей ячейки блока памяти подключенко входу каждой последующей ячейки блокапамяти, выходы синхронизатора соединены ссинхронизирующими входами блока сравненияи блока управления, и регистр выдачи, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия устройства, в неговведен блок ассоциативной выборки, выходсумматора соединен со вторым входом ячейки10 существенных отсчетов блока памяти и с первым входом блока сравнения,выход которого подключен ко второму входу первойячейки блока памяти, выход ячейки сущест.венных отсчетов блока памяти соединен с соответствующим входом блока ключей, выходыячеек блока памятиподключены к соответствующим входам блока оценки интервалакорреляции и блока ассоциативной выборки,первый и второй выходы которого соединенысоответственно со вторым входом блока срав.пения и со входом регистра выдачи.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР У 531158,гз кл, 6 08 С 19(16, 1974,2, Авторское свидетельство СССР У 319954,кл. 0 08 С 19(16, 1970.3. Авторское свидетельство СССР У 365847,кл. Н 04 В 1(66, 1971 (прототип),