Цифро-аналоговый преобразователь сигнала дифференциальной импульснокодовой модуляции

Союз Советских Социалистических Республик(22) Заявлено 07.12.77 (21)2552969/18-09с присоединением заявки Ио(51)М. Кл. Н 03 К 13/24 Государственный комитет СССР по делам изобретений н открытий(72) Авторы изобретения А.М.Коваленко,О.В.Куликовский и Е.В.Торбаков Ленинградский электротехнический институт связи им. проф. М. А. Бонч-Бруевича(54) ЦИФРОАНАЛОГОВЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ СИГНАЛА ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОЙ ИМПУЛЬСНО-КОДОВОЙ МОДУЛЯЦИИ Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться в аппаратуре передачи аналоговых сигналов методом дифференциальной импульсно- кодовой модуляции (ДИКМ). 5Известен цифроаналоговый преобразовательсигнала дифференциальной импульсно-кодовой модуляции, содержащий преобразователь кода, выход которого подключен к входу цифрово го сумматора, и цифроаналоговый преобразователь 11.Однако известный цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) имеет значительные искажения, появляющиеся при 15 передаче резких изменений преобразуемого сигнала, т.е. фронтов.Цель изобретения - повышение точности преобразования.Для этого в цифроаналоговый пре образователь сигнала дифференциальной импульсно-кодовой модуляции,содержащий преобразователь кода выход которого подключен к входу цифрового сумматора, и цифроаналоговый преобразователь, введены два многоотводвых элемента задержки и последовательно соединенные дешифратор и блок управления, вьюды которого подключены к отводам первого элемента задержки, 3 Г 2вход которого соединен с выходом цифрового сумматора, вход которого соединен с входом второго элемента задержки, выход которого подключен к входу дешифратора, при этом второй вход блока управления соединен с соответствующим отводом первого элемента задержки, выход которого подключен к входу цифроаналогового преобразователя.На фиг.1 приведена структурная электрическая схема предложенного устройства; на фиг.2 - временные диаграммы, поясняющие его работу.Цифроаналоговый преобразователь сигнала дифференциальной импульсно- кодовой модуляции (ДИКМ) содержит преобразователь кода 1, цифровой сумматор 2, цифроаналоговый преобразователь 3, элементы задержки 4,5, блок управления 6, дешифратор 7.Устройство работает следующим образом.При поступлении кода ДИКМ на вход преобразователя кода 1 на его выходе Формируется, в соответствии с выбранной формой характеристики квантования, последовательные или параллельные кодовые группы натурального кода. На Фиг.2.1 показан выходной цифровойсигнал преобразователя кода 1, представляющий собой последовательность кодовых групп,а;Ь;с;д,1,3 Указанные кодовые группы поступают на вход цифрового сумматора 2 и последовательно записываются в ячейку "1" элемента задержки 5 . В цифровом сумматоре 2 осуществляется формирование кодовых групп импульсно-кодовой модуляции(ИКМ) а ; Ь ; с; (Фиг,2.2), несущих информацию о значении копии сигнала в точках дискретизации. Каждая из кодовых групп а ; Ь ;, представляет собой результат цифрового суммирования соответствующей ей кодовой группы из последовательности а,Ь,с,О, с предшествующими кодовыми группами, например группа а есть результат суммирования кодовой группы а , появившейся на выходе преобразователя кода 1, с предыдущими кодовыми группами (на Фиг.2.1 не показаны). Кодовая группа Ь представляет собой результат суммирования кодовой группы Ь с группой а и предшествующими кодовыми группами.Выходной цифровой поток цифрового сумматора 2 поступает на элемент задержки 4 и записывается в ячейку "1". Продвижение кодовых групп в элементах задержки 4,5 осуществляется по мере поступления последующих кодовых комбинаций.Сигналы, Формируемые в каждой из ячеек элемента. задержки 4, показаны на диаграммах Фиг.22-5. Диаграмма Фиг.2,2 соответствует цифровому сиг- налу, формируемому в ячейке "1" элемента задержки 4. Набор кодовой комбинации в указанной ячейке происходит одновременно с формированием выходного сигнала цифрового сумматора 2. Временные диаграммы сигналов в ячейках "2","3,"4" элемента задержки 4 представлены на диаграммах фиг.2.3,4,5 соответственно.Для рассматриваемого случая время задержки элементов задержки 4,5 составляет 4 периода дискретизации. Т.е. оно равно времени передачи четырех кодовых групп в последовательностях а,Ь,с,й,1, или а ; Ь с;1, К моменту времени (Фиг.2) в ячейке "4" элемента задержки 4 записывается кодовая комбинация а (фиг.25), в ячейке ф 3" этого лсе элемента задержки кодовая комбинация Ь(фиг.2.4), в ячейках ф 2" и "1" комбинации с ,д соответственно,1 Г(фиг.2,3,2), К этому же моменту времени с в элементе задержки 5 кодовые комбинации распределяются следующим образом: ячейка "4" - комбинация а (Фиг.2.6), ячейки "3","2","1"- комбинации Ь,с,д соответственно.Если кодовая комбинация соответствует перепаду фронту в исходном аналоговом сигнале, т.е. несет информацию о крупном шаге квантования, тона выходе дешифратора 7 Формируетсясигнал управления (фиг.2,7), поступающий на вход блока управления б.Последний осуществляет замену кодо-вых групп а Ь , с , записанных вячейке "1" этого же элемента задержки. Таким образом, коррекция цифрового сигнала осуществляется стиранием в ячейках "4","3","2" элемента задержки 4 кодовых групп а,Ь , с ивведением в указанные ячейки кодовыхгрупп д, аналогичных кодовой группе,записанной в ячейке "1" элемента задержки 4Поступление последующихкодовых комбинаций е,Гна вход эле 15 мента задержки 4 приводит к продвижению в ее ячейках комбинаций и Формированию ее на выходе элемента задержки 4 цифрового потока с исправл.нными кодовыми группами (Фиг.2.8).20 При отсутствии в цифровом потокеа; Ь; с; д кодовых групп, соответствующих крупным уровням квантования,замены не происходит, и цифровой сигнал на выходе элемента задержки 42 (фиг.2.9) представляет собой входнойсигнал (Фиг.2.3), задержанный на время 4 То.Процесс формирования кодовых групп .и их продвижение может осуществляться и в параллельном коде, Принципработы предлагаемого устройства вэтой случае аналогичен описанномувыше,Элементы задержки 4,5 осуществляют задержку цифровых сигналов наодно и то же время. В случае одинаковой разрядности кодовых групп а,Ь,с и а,Ьс элементы задержки4,5 могут быть идентичны. Если жев процессе формирования последова 40 тельности а,Ь,с, происходит изменение разрядности кодовых групп,то элементы задержки 4,5 не будутидентичными с точки зрения принципиальной схемы, но и в этом случае онидолжны иметь одинаковое время задержки.Процесс сдвига кодовых групп вэлементах задержки 4,5 осуществляется либо тактовой частотой, при последовательном поступлении разрядовкодовых групп, либо, при продвижениипараллельного кода, частотой дискретизации Го. В обоих случаях, продвигающие (сдвигающие) сигналы поступаютс преобразователя кода 1 кодовыхгрупп ДИКМ в кодовые группы натурального кода. Этими же сигналами синхронизируется работа цифрового сумматора кодовых групп.Использование новых элементов -двух элементов задержки, блока управления и дешифратора выгодно отличает предлагаемый цифроаналоговый преобразователь сигнала дифференциальной импульсно-кодовой модуляции от указанного прототипа, так как снижа7"1870 атраты (руб) а аренду тлф анала при пе даче 1 ори- инала Ожидаемый экономический эффект(за 1год) врублях Тарифные но рмы су- ществующей сети связи на тлф каналы, руб/ /мин Канал связи б уров-миев. уровИКМ нев.ДИКМ ЛенинградМосква 0,20 5,00 3,75 4550 Ленин- град- Новосибирск 0,35 8,75 6,56 7972 Ленинград - Влади- восток 0,50 12,50 9,38 11357 50 Формула изобретения ется погрешность квантования фронтов передаваемого сигнала без увеличения разрядности кода ДИКИ. При использовании предлагаемого устройства возможно снижение разрядности кода ДИКМ и, следовательно, уменьшение требуемой пропускной способности канала связи. Это позволяет упростить либо аппаратуру уплотнения, либо непосредственно линию связи.Использование предлагаемого устройства позволяет, кроме того, осуществлять передачу полутоновых изображений методом ДИКИ с восьми уров- невой шкалой квантования. При этом обеспечивается качество принятой репродукции не хуже, чем в случае ис пользования 16-ти уровневой ДИКИ. Уменьшение на 25% объема передаваемой двоичной информации позволяет увеличить скорость передачи и, следовательно, уменьшить время занятия 20 Цифроаналоговый преобразователь . сигнала дифференциальной импульсно- кодовой модуляции, содержащий преобразователь кода, выход которого под ключен к входу цифрового сумматора, и цифроаналоговый преобразователь, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности преобразования, введены два многоотводных элемента задержки и последовательно соединенные дешифратор и блок управления, выходы которого подключены к отводам первого элемента задержки, вход которого соединен с выходом циф канала связи. Так, например, времяпередачи черно-белого полутоновогооригинала форматом (220 к 300 ми, сразрешающей способностью 5 в ; - ,прииспользовании 1 б-ти,уровневой ДИКИ ипри тактовой частоте цифрового канала связи 4,8 Кц составляет 25 мин.Использование предлагаемого устройства позволяет при тех же параметрахосуществлять передачу оригинала за18,75 минут. В качестве примера втаблице рассчитан ожидаемый экономический эффект эа счет снижения затрат на аренду канала цифровой системы связи для некоторых характерныхфототелеграфных линий. (Расчет проведен при условии ежедневной передачи 10 изображений указанного формата).Практически сеть фототелеграфной связи охватывает все крупные административные и промышленные центры Советского Союза. рового сумматора, вход которого соединен с входом второго элемента задержки, выход которого подключен квходу дешифратора, при этом второйвход .блока управления соединен с соответствующим отводом первого элемента задержки, выход которого подключен к входу цифроаналогового преобразователя. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. 3 .1 Нц 11 еЯ Л .1.ачегу, "А.Сос 11 пд 5 уьйев Гог сне д 1 д 1 са 1 сгапьв 1 ьв 1 оп оГ ТЧ РЬопе 51 дпа 1 а", АТЬ,чо 1,5,9 2, НочещЬег, 1971 (прототип),.илиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная,Ф//г.1р аэ 6718/71 Тираж 995 ВНИИПИ Государственного ко по делам изобретений и 113035, Москва, %-35, Раушск