Устройство для цифровой передачи звуковых сигналов

(19) СССР981.СР 981. м ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРГ 1 О ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЦИФРОВОЙ ПЕРЕДА ЧИ ЗВУКОВЫХ СИГНАЛОВ(57) Изобретение может быть использовано в цифровых системах связи. Изобретение позволяет повысить качество передачи, звуковых сигналов (например, через спутниковые ретрансляторы) без увеличения скорости кодирования . Устройство содержит кодер 1 и декодер 2, соединенные каналом 3 связи. Кодер 1 состоит из блока 4 хранения и Выборки, компаратора 5, регистра 6 последовательных прибликений, первого экспандирующего преобоазователя 7 и цифроаналогового преоб1124 разователя 10, декодер 2 состоит из входного регистра 17, первого экспандирующего преобразователя 18, цифроаналогового преобразователя 21 и сглаживающего фильтра 28. Введение в кодер(декодер 2) второго экспандирующего преобразователя 8 (19), коммутатора 9 (20), запоминающего регистра 11 (22), цифрового компаратора 12 (23), КБ-триггера 13 (24), дешифратора 14 (25), таймера 15 (26) и элемента 16 (27) ИЛИ обеспечива 1477ет оптимальный режим кодирования (декодирования) сигнала. При этом в случае, когда передаваемый сигнал в выбранном диапазоне изменяется незначительно, кодер работает в линейном режиме с точностью до 10 двоичных разрядов, а когда изменения сигнала .значительны или величина,его меньше половины выбранного дйапазона, кодер переходит в нелинейный режим с 8-разрядной точностью измерения отсчетов входного сигнала. 1 ил. 2 табл.Изобретение относится к техникеэлектросвязи и вычислительной технике и может быть использовано в циф.ровых системах связи,Цель изобретения - повышение качества передачи без увеличения скорости кодирования .На чертеже изображена блок-схема предлагаемого устройства.Устройство для цифровой передачи .10звуковых сигналов содержит кодер 1и декодер 2, соединенные каналом 3связи. Кодер 1 состоит из блока 4выборкй и хранения, компаратора 5,регистра 6 последовательных приближений, первого и второго экспандирующих преобразователей 7 и 8, коммутатора 9, цифроаналогового преобразователя (ЦАП) 10, запоминающего регистра 11, цифрового компаратора 12, КЯтриггера 13, дешифратора 14, таймера 15 и элемента 16 ИЛИ.; Вход декодера 1 через блок 4 соединен с первым входом компаратора 5, второйвход которого соединен с выходом25ЦАП 10, а выход подключен к входурегистра 6 и является выходом кодера 1, Декодер 2 состоит из входногорегистра 17, первого и второго экспандирующих преобразователей 18 и 3019, коммутатора 20, ЦАП 21, запоминающего регистра 22, цифрового компаратора 23, КБ-триггера 24, дешифратора 25, таймера 26, элемента 27 ИЛИи сглаживающего фильтра 28. 35Вход регистра 17 является входомдекодера, а выход ЦАП 21 через сглаживающий фильтр 28 соединен с выходом декодера, Идентичные элементы кодера и декодера имеют одинаковые соединения, Входы первого преобразователя 7 (18), запоминающего регистра 11(22), дешифратора 14 (25) и таймера 15 (26) объединены с первыми входами второго преобразователя 8 (19) и циф рового компаратора 12 (23) и подключены к выходам регистра 6 (17). Выходы преобразователей 7 и 8 (18 и 19) соединены с соответствующими входами коммутатора 9 (20), выходы которого подключены к входам ЦАП 10 (21), Вторые входы второго преобразователя 8 (19) и цифрового компаратора 12 (23) объединены и подключены к выходам запоминающего регистра 11 (22). Выходы дешифратора 14 (25)и таймера 15 (26) соединены с входами элемента 16 (27) ИЛИ. Выходы цифрового компаратора 12 (23) и элемента 16 (27) ИЛИ подключены к перво- и второму входам КЯ-триггера 13 (24), выход которого соединен с управляющими входами коммутатора 9 (20) и запоминающего регистра 11 (22).Устройство для цифровой передачи звуковых сигналов работает следующим образом.Звуковой сигнал поступает на вход блока 4 выборки-хранения кодера.1, где фиксируются текущие значения этого сигнала. Полученный сигнал подается на первый вход компаратора 5, в котором каждое отсчетное значение сравнивается с последова" тельиостью значений эталонного сигнала, поступающего на его второй вход с выхода ЦАП 10. Двоичный сиг-.нал, полученный в результате срав-.1241477 4 нения, поступает на выход кодера 1 и на вход регистра 6 последовательных приближений, вырабатывающего последовательность двоичных чисел, величина которых последовательно 5 приближается к величине кодируемого значения сигнала. При кодировании сигналов звукового вещания регистр 6 вырабатывает последовательность 10-разрядных двоичных чисел, которые 1 О подаются на входы экспандирующих преобразователей 7 и 8. Экспандирующий преобразователь 7 преобразует 10-разрядные числа, представленные через порядок и мантиссу, в 14-раз-15 рядные двоичные числа в соотверствии с табл. 1, реализУя цифровуюаппроксимацию квазилогарифметического закона А,6/13.Через коммутатор 9 последовательность чисел подается на вход ЦАП 10, где преобразуется в последовательность значений эталонного сигнала, поступающего на второй вход компаратора 5. В этом режиме работы кодер 1 обеспечивает нелинейное кодирование, .т,е. обеспечивает 8-разрядную точность измерения величин отсчетов сигнала.Выходной сигнал регистра 6 одно временно поступает на запоминающий регистр 11 и цифровой компаратор 12, с помощью которых производится сравнение порядка предыдущего числа с порядком последующего. Если эти по- З 5 рядки равны, то компаратор 12 вырабатывает сигнал установки КБ-триггера 13 в такое состояние, при котором его выходной сигнал запрещает запись в регистр 11 и с помощью коммута 40 тора 9 подключает ЦАП 10 к выходу второго экспандирующего преобразователя 8. Экспандирующий преобразователь 8 преобразует 14-разрядные чис- ла, представленные порядком и мантис сой, поступающие на его вход от регистра 6 последовательных приближений разряды А, В, С, Р, Е, Р, С, Н, 1) и запоминающего регистра 11 (разряды А, В , С ) в 14-разрядные 50 двоичные числа арифметического кода, как показано в табл, 2.Как видно из таблицы, в этом случае кодер 1 обеспечивает кодирование с точностью до десяти двоичных раэ рядов в диапазоне уровней, ограниченном порядком числа, хранящимся в регистре 11, т.е, работает в линейном режиме. ЕсЛи очередное отсчетное значение входного сигнала выходит запределы этого диапазона (перегрузка)то регистр б,формирует число, содержащее "единицы" во всех разрядах.Эти числа обнаруживаются дешифратором 14, который вырабатывает сигнал,поступающий через элемент 16 ИЦИ навторой вход КБ-триггера 13, изменяяего состояние на обратное. При этомвыходной сигнал КБ-триггера 13 снимает запрет записи с регистра 11 иподключает с помощью коммутатора 9входы -ЦАП 10 к выходам экспандирующего преобразователя 7. Аналогичноепереключение режима происходит и вслучае, когда отсчетные значения зву.кового сигнала в течение времени,заданного таймером 15, не выходят запределы половины указанного диапазона (при недогрузке). Таймер 5 вырабатывает сигнал переключения, поступающий с его выхода на вход КБтриггера 13 через элемент 16.ШИ,если в течение задаваемого таймером15 времени не происходит его установки в "О". Установка в "О" осуществляется "единицей" при Б 1 или"нулем" при Б=О в следующем эа Б разряде числа, что свидетельствует отом, что сигнал кодируется с максимальной точностью, используя весьдинамический диапазон кодирования.При отсутствии сигналов установки в"0" на выходе таймера 15 формируется сигнал, который изменяет состояние КБ-триггера 13, поступая на еговход через элемент 16 ИЛИ, При этомкодер 1 переходит в нелинейный режим работы. Время, задаваемое таймером 15, выбирается в пределах 1-2 мс,Таким образом, кодер 1 работает поочередно в двух режимах: нелинейном (через экспандирующий преобразователь 7) и линейном (через экспандирующий преобразователь 8). Управле-, ние режимом осуществляется самим сигналом: линейный режим сохраняется, когда изменение уровня сигнала не превышает +3 дБ, а нелинейный реямм устанавливается, когда уровни сигнала меняются в более широких пределах, Взаимодействие кодера 1 с декодером 2 осуществляется через канал 3 связи. Декодер 2 работает синхроннос кодером 1, поскольку управление его режимом осуществляется тем же цифровым сигналом, поступающим с выхо1241477 У а б л и ц а 1 11 Г Б А В С П Е Р С Н 1 1 1 0 0 ц ч ю х у я 1, 0 0 0 1 ц ч ю х у г 0 0 0 О 0 0 0 1 ц ч ът х 0 0 О О 0 1 ц ч ъ 7 У г 0 0 х у я 0 0 0 О О.1 1 1 1 О 0 ц ч ю х у я 1 1 ц ч ът х у г 0 1 0 0 ц ч ю х у г 0 1 1 1 1 0 ц ч ч х у г 1 1 Таблица 2 1 Х Г ТГ Вмход В а Ъ с д е Г х Ь 1,1 с 1 а 8- А В С В А В С П Е Р С Н .1 11 1 О Р Я й ы ч ю х у я О О О О О Р Я й и ч и х у а О О О па компаратора 5 кодера 1. Однаков отличие от последнего, где экспандирование осуществляется в цепи обратной связи и приводит к компандированию передаваемого сигнала, в декодере 2 экспандированный сигнал поступает с выхода ЦАП 21 через. сглажива-. ющий Фильтр 28 на выход устройства. При этом в устройстве обеспечивается 1 1 1 1 1 0 1 0 1 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0 0 0 1 1 1 1 1 Ц, 1 0 1 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0.0 0 те же параметры качества, что и в коде с квазимгновенным компандированием но для этого не требуется повышения скорости кодирования. Кроме того, для передачи порядка чисел не требуется и дополнительной скорости передачи, поскольку этот порядок передается в моменты времени, когДа устрой О ство работает в нелинейном режиме. а Ь с Й е Й е Ь 3. 1 с 1 ш 1 ц ч;ю х у г 0 0 0 0 0 0 0 1 ц ч ът х у г 0 0 0 0 0 0 0ц ч ът х у г 0 0 0 О 0 0 0 0 0 О 1 ц ч ю х у г 1 1 1 1 1 1 0 ц ч ы х у г 1 1 1 1 1 О ц ч ю х у г 1 1 1 1 0 г ч ч х у я 1 1 1 1О ц ч ы х у г 1 1 1 1 1 0 ц ч ю х у г 1 1 1 1 1 0 ц ч г х у г 1 1 1 1 1 1. Тираж 816 Подписное ВНИИПИ Заказ 364/56 Произв.-полигр. пр-тие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Устройство для цифровой передачи звуковых сигналов, содержащее кодер, состоящий из компаратора, регистра последовательных приближений, перво" го экспандирующего преобразователя, цифроаналогового преобразователя и блока выборки и хранения, вход которого является входом кодера, выход подключен к первому входу компаратора, второй вход которого соединен с выходом цифроаналогового преобразователя, а выход является выходом кодера35 и подключен к входу регистра последовательных приближений, выходы которого соединены с входами первого экспандирующего преобразователя, выход кодера через канал связи соединен с декодером, состоящим иэ входного регистра, первого экспандирующего преобразователя и соединенных последовательно цифроаналогового пре 45 образователя и сглаживающего фильтра, выход которого является выходом декодера, входы первого экспандирующего преобразователя соединены с выходами входного регистра, вход которого50 является входом декодера, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с цельюповышения качества передачи без уве-личения скорости кодирования, в кодери в декодер введены коммутатор, за"поминающий регистр, дешифратор, таймер, цифровой компаратор, элементИЛИ, КЯ-триггер и второй экспандирующий преобразователь, первые входыкоторого объединены с соответствующими первыми входами цифрового компаратора и соответствующими входамипервого экспандирующего преобразователя, дешифратора, таймера и запоминающего регистра, выходы которогоподключены к вторым входам второгоэкспандирующего преобразователя ицифрового компаратора, выход которого соединен с первым входом КЗтриггера, выход которого подключен куправляющим входам запоминающего регистра и коммутатора, первые и вторые входы которого соединены с выходами соответствующих экспандирующихпреобразователей, выходы коммутатора подключены к входам цифроаналогового преобразователя, выходы дешифратора и таймера соединены с входамиэлемента ИЛИ, выход которого подклнчен к второму входу КЯ-триггера.