Система передачи и приема сигналов с дифференциальной импульсно-кодовой модуляцией

Союз Советских Социалистических РеспубликОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ н 758513(51)М. К . н 03 к 13/22 Н 01 . 25/40 Государственный комитет СССР но делам изобретений и открытий(54) СИСТЕМА ПЕРЕДАЧИ И ПРИЕМА СИГНАЛОВ С ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОЙ ИМПУЛЬСНО- КОДОВОЙ МОДУЛЯЦИЕЙ Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться для образования телефонных каналов в цифровых системах связи.Известна система передачи и приема сигналов с дифференциальной импульсно-кодовой модуляцией, содержащая на передающей стороне последовательно соединенные первый сумматор и кодер, первый выход которого подключен к первым входам декодера и входного формирователя сигналов, второй вход которого соединен со входом экстраполятора, выход которого подключен к первым вмо дам второго и третьего сумматора, выход которого соединен со вторйм входом декодера, выход которого через фильтр подключен к первому входу первого сумматора, на второй вход 20 которого подан входной сигнал, при этом второй вход второго сумматора соединен со вторым выходом кодера, а на приемной стороне - выходной формирователь сигналов, первый выход которого подключен ко входу экстраполятора, выход которого соединен с первым входом сумматора, выход которого подключен к первому входу декодер;., второй вход которо го соединен со вторым выходом выходного формирователя сигналов, причем выход декодера подключен ко входу фильтра 11 .Однако известная система обладает недостаточной помехоустойчивостью.Цель изобретения - повышение помехоустойчивости.Для этого в систему передачи и приема сигналов с дифференциальной импульсно-кодовой модуляцией, содержащую на передающей стороне последовательно соединенные первый сумматор и кодер, гервый выход которого подключен к первым входам декодера и входного формирователя сигналов, второй вход которого соединен со входом экстраполятора, выход которого подключен к первым входам второго и третьего сумматора, выход которого соединен со вторым входом декодера, выход которого через фильтр подключен к первому входу первого сумматора, при этом второй вхоД второго сумматора соединен со вторым выходом кодера, а на приемной стороне - выходной формирователь сигналов, первый выход которого подключен ко входу экстраполятора, выход которого соединен с первым входом сумматора, выход которого подключен к первому входу декодера, второйвход которого соединен со вторым выходом выходного формирователя сигналов, причем выход декодера подключенко входу фильтра, на передающей стороне введены блок логического квантования и формирователь кода, выходкоторого подключенко второму входутретьего сумматора, а выход второгосумматора через блок логическогоквантования соединен со вторым входом входного формирователя сигналов и входом формирователя кода, наприемной стороне введен формирователь кода, вход и выход которогосоединены соответственно с первым 15выходом выходного формирователясигналов и вторым входом сумматора.На чертеже приведена структурнаяэлектрическая схема предлагаемой системы. 20Система передачи и приема сигналов с дифференциальной импульснокодовой модуляцией содержит на передающей стороне первый, второй итретий сумматоры 1, 2 и 3, кодер 4,блок 5 логического квантования,входной формирователь б сигналов,экстраполятор 7, Формирователь 8кода, декодер 9 и Фильтр 10, а наприемной стороне - выходной формирователь 11 сигналов, формирователь 12 ксда, экстраполятор 13,сумматор 14, декодер 15 и Фильтр 16.Система передачи иприема сиг-,налов с дифференциальной импУльснокодовой модуляцией работает следующим образом.Несмотря на то что операции кодирования и декодирования могут бытьраспределены по времени, они выполняются мгновенно, в моменты диск 40ретизации, в порядке, который описанниже. Кроме того, работа приемнойстороны при декодировании сигналоввоспроизводится в соответствующихузлах передающей стороны, так что 45работу системы можно описать, рассматривая только передающую сторону. Состояние передающей стороны в этотмомент характеризуется сигналом навыходе Фильтра 10 и сигналом на выходе экстраполятора 7Работа системы в момент дискретизации начинается квантованием и кодированием сигнала на выходе первого сумматора 1:е(С) х(С) - х(С)55Здесь- некоторый момент дискретизации, х означает отсчет входного сигнала системы, х (с) - сиг"нал на выходе фильтра 10, е(с)сигнал с выхода первого сумматора 601. На выходе кодера 4 Формируютсясигнал знака 25 дп е(сЦ и код фмодуля компандированного сигналае- цифровой сигнал д(1) фе(йЩ,где ф означает характеристику ком пандирования кодера 4. Сигнал д первоначально кодируется избыточно, например кодами 8 или 10 бит,но перед передачей в канал связи этот код сокращается блоком 5, например до 3 бит. Простейшим вариантом логического квантования является ограничение входящих чисел и отбрасывание их младших разрядов, которые замещаются в формирователе 8 некоторыми константами. В результате, если не учитывать работу формирователя 8, прохождение сигнала д(й) в передатчике получается таким же, как если бы грубое квантование этого сигнала осуществлялось непосредственно в кодере 4. В совокупности формирователь 8 и третий сумматор 3 служат для Формирования кода оценки этого сигнала, которая, как и в основной схеме дифференциальной импульсно-кодовой модуляции, поступает вместе со знаковой посылкой на вход декодера 9 и, действуя на Фильтр 10 обеспечивает Формирование сигнала предсказания следующего отсчета входного сигнала, При этом вторичное квантование сигнала д(1) неизбежно ведет к ошибкам его передачи.Но существенной особенностью рассматриваемой системы является то, что вторичному квантованию подвергается разностный сигнал, формируемый вторым сумматором 2:ь(е) - д(с) - о(с)где О(й) - сигнал с выхода экстраполятора 7;в(с) - сигнал на выходе второгосумматора 2.Принципиально сигналможет быть и больше сигнала д(й), но подбором элементов экстраполятора 7 удается существенно сократить диапазон изменения этого сигнала так, что при определенном шаге вторичного квантования он перекрывается сеткой с относительно небольшим числом уровней. Поскольку точный анализ систем с нелинейным предсказанием практически невозможен, включение и вид экстраполятора 7 выбраны исходя из самых общихусловий: а) Экстраполятор 7 должен включаться вслед за блоком 5, что обеспечивает точное воспроизведение сигналов предсказания на приемной, стороне без передачи каких-либо дополнительных сигналов. б) Лучшие результаты можно ожидать от применения инерционного нелинейного экстраполятора 7; сочетание в нем нелинейного безынерционного и линейного фильтрующего звена является. простейшим из возможных. для сигналов со значительной динамикой уровней, таких, как речевые сигналы, наибольший эффектможет дать предсказание абсолютныхзначений сигналов, причем компандированных абсолютных значений. Технико-экономическая эффективность системы заключается в снижении разрядности кодов, передаваемых по каналу связи, и соответственно скорости передачи, что достигается в системе вторичным квантованием и сокращенным кодированием абсолютных величин сигналов, первоначально избыточно квантованных кодером 4. При этом вторичное квантование и сокращенное кодирование не увеличивают шумы квантования потому, что вторичному квантованию в блоке 5 подвергаются не сами абсолютные величины сигналов с выхода кодера 4, а разности между этими величинами и их оценками, формируемыми к моментам вторичного квантования экстраполятором 7Вторичному квантованию подвергаются, таким образом, погрешности оценивания, разброс которых меньше разброса абсолютных величин сигналов без учета предсказания, так что сетка вторичного квантования может иметь меныаий диапазон, и соответственно, меньшее число уровней. Существенно, что на передающей стороне вместе со вторичным квантованием осуществляется оценивание переданных абсолютных значений, которое необходимо для замыкания контура линейного предсказания дифференциальной импульсно-кодовой модуля- циие 1 О 15 20 25 30 35 Существенно также включение экстраполятора 7 вслед за блоком 5. Такое включение обеспечивает воспроизве дение на приемной стороне сигналов предсказания, формируемых на передающей стороне, что является услови- . еЮ наиболее точного оценивания пере данных сигналов на приемной стороне. Формула изобретенияСистема передачи и приема сигналов с.дифференциальной импульсно-кодовой модуляцией, содержащая на передающей стороне последовательно соединенные первый сумматор и кодер,первый выход которого подключен кпервым входам декодера и входногоформирователя сигналов, второйвход которого соединен со входомэкстраполятора, выход которого подключен к первым входам второго и третьего сумматора, выход которого соединен со вторым входом декодера, выход .которого через фильтр подключенк первому входу первого сумматора,при этом второй вход второго сумматорасоединен со вторым выходом кодера,а на приемной стороне - выходнойФормирователь сигналов, первый выходкоторого подключен ко входу экстраполятора, выход которого соединенс первым входом сумматора, выходкоторого подключен к первому входу декодера, второй вход которогосоединен со вторым выходом выходного формирователя сигналов, причемвыход декодера подключен ко входуфильтра, о т л и ч а ю щ а я с ятем, что, с целью повыаения помехоустойчивости,на передающей стороневведены блок логического квантования и формирователь кода, выход которого подключен ко второму входутретьего сумматора, а выход второгосумматора через блок логическогоквантования соединен со вторым входом входного Формирователя сигналови входом формирователя кода, на приемной стороне введен формирователькода, вход и выход которого соединены соответственно с первым выхо-омвыходного формирователя сигналов ивторым входом сумматора.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Кэтермоул К. В. Принципыимпульсно-кодовой модуляции. М.,Связь, 1974, с. 188-207 (прототип),75 В 513 Составитель А. Сагадиедактор М. Ликович Техред Т. Левадская Тираж 995арственного комитета СССРзобретений и открытийЖр Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,каэ 5767/20 ЦНИИПИ Го по делам 113035, Москв