Способ формирования цифрового дельта-потока импульсов в групповом передатчике сигналов управления и взаимодействия

ОЮЗ СОВЕТСКИХОЦИАЛИСТИЧЕСКИХЕСПУБЛИК 19) Н 04 0 14 АНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ОМ ПЕРЕДАТЧИКЕ СИГНАЛОВ НИЯ И ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ьзование: способы формирования дельта-потока импульсов, Сущретения:устройстводля реализасоба содержит генератор 1, р-мультиплексор 2, постоянное ющее устройство 3, коммутатор 4, двига 5, коммутатор-демультипканальные оперативные зэпомистройства 7, дельта-декодер 8, - 6 - 7 - 8. 1 ил,8ротехнический инст. Отчет по НИР Рига,(РОНИИС) отдел М 2,Рпи ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР(71) Самарский электтут связи(54) СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ ЦИФР ВОГО ДЕЛЬТА-ПОТОКА ИМПУЛЬСОВ ГРУП ПОВ УПРАВЛЕ (57) Испол цифрового ность изоб ции спо комм утато запомина регистр с лексор 6, нающие у 1-2 - 3 - 4 - 5 1815806 А 150 55 ИэоГрее:ие относится к технике электросвязи и предназначено, в частности, для формирования в групповом Н-канальном дельта-потоке сигналов управления и взаимодействия с целью сопряжения цифровых электронных АТС с адаптивной дельта-модуляцией (ЭАТС-ЦА) с аналоговыми координатными АТС,Целью иэобре 1 ения является повышение точности формирования цифрового дельта-потока импульсов,На чертеже изображена функциональная схема, реализующая предложенный способ,Цифровой групповой передатчик сигналов управления и взаимодействия с адаптивной дельта-модуляцией содержит генераторное оборудование 1, коммутатор- мультиплексор 2 номера комбинации, постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) 3 дельта-потока, коммутатор 4 четверок дельта-отсчетов, регистр 5 сдвига, коммутатордемультиплексор 6 каналов, группу 7 канальных ОЗУ и группу 8 дельта-декодеров по числу М каналов передачи, в ПЗУ 3 дельта-потока записаны отрезки сигналов управления и взаимодействия с сохранением переходных процессов при нарастании шага квантования и с амплитудными предыскажениями в пользу низкочастотной составляющей двухчастотного сигнала, при этом на первый вход генераторного оборудования 1 поступает последовательность импульсов цикловой синхронизации Ец = 8 кГц, на второй вход генераторного оборудования 1, объединенный с тактовым входом регистра 5 сдвига, подается последовательность импульсов тактовой синхронизации Р, = 8(М) кГц, первыеод 2 М выходов генераторного оборудования 1 поступают на объединенные одноименные управляющие входы коммутатора-мультиплексора 2 номера комбинации и коммутатора-демультиплексора б каналов, выходы данных коммутатора-мультиплексора 2 номера комбинации поданы на первую группу адресных входов ПЗУ 3 дельта-потока, вторая группа адресных входов которого соединена с одноименными адресными входами группы 7 канальных ОЗУ и подключена ко вторым выходам генераторного оборудования 1, его третий и четвертый выходы соединены каждый с одноименными входами коммутатора 4 четверок дельта-отсчетов, его первая и вторая четверки входов подключены к одноименным выходам ПЗУ 3 дельта-потока, кодовые выходы коммутатора 4 четверок дельта-отсчетов поданы на одноименные входы регистра 5 сдвига, его выход связан со входом данных коммутато 5 10 15 20 25 30 35 40 45 ра-демультинлексора б каналов, выходы которого поданы каждый на входи данных одноименных канальных ОЗУ в составе группы 7, их входы записи/считывания и выборки порознь обьединены и подключены соответственно к пятому и шестому выходам генераторного оборудования 1, выходы каждого иэ канальных ОЗУ группы 7 поданы на вход одноименного дельта-декодера группы 8, выходы группы 8 дельта декодеров по числу й каналов передачи являются выходами устройства, а й групп кодов (01-Оп) на входах данных коммутатора-мультиплексора 2 номера комбинации являются информационными входами устройства.Рассмотрим сущность предложенного способа формирования цифрового дельта- потока импульсов в групповом передатчике сигналов управления и взаимодействия на примере реализующего его устройства.На входы данных коммутатора-мультиплексора 2 номера комбинации подаются й-групп гп-значных двоичных кодов(01-0 л), в каждом из которых отображается номер одной из 2 комбинаций сигналов управления и взаимодействия, К примеру, кодовая комбинация (00000) соответствует "режиму молчания" (паузе) - не передается ни одна из частотных составляющих, дельта-поток имеет вид: 101010 Комбинации (00001) соответствует цифра 1 набора номера, пара частот 700 - ,900 Гц; комбинации 00010 (2) соответствует пара частот 700+1100 Гц и т,д комбинации 01001 (9) - пара частот 1100+1500 Гц, 01010 (О) - 1300+1500 Гц, Комбинациии 01011 (1 1) - 7001700 Гц; 01100 (12) - 900+1700 Гц; 01101 (13) - 1100+1700 Гц;01110 (14) - 1300 1700 Гц; 01111 (15) - 1500+1700 Гц являются вспомогательными и резервными,За одночастотными сигналами закреплены оставшиеся шестнадцать комбинаций пятизначного двоичного кода, а именно комбинациям с 1000 (1 б) по 10011 (19) соответствует сигнал "зуммер" 425 Гц; комбинациям с 10100 (20) по 10111 (23) - сигнал "АОН" 500 Гц; комбинациям с 11000 (24) по 11011(27) - "контроль сети" на частоте 700 Гц; комбинациям с 11100 (28) по 11111 (31) - "контроль сети" на частоте 1100 Гц, Резервирование по четыре номера комбинаций за одночастотными сигналами обеспечивает передачу более длинных одночастотных "посылок" (вплоть до Т 1 = 256 мс), тогда как двухчастотные знаки набора номера будут передаваться длительностью не более Т 2 = 64 мс и такой же паузой (комбинация 00000) при номинальном значении Т 2 ном50 мс.На управляющие входы коммутатора- мультиплексора 2 номера комбинации поступают с первых оо 2 Н выходовгенераторного оборудования 1 импульсныепоследовательности смены номеров каналов с 1-го по й-й. Ка чертеже изображен пример ч = 8, на три управляющих входа коммутатора - мультиплексора 2 поступаютпоследовательности 1: 32,16 и 8 кГц смены каналов для 8-ми-канальной группы сигна лов управления и взаимодействия с адаптивной дельта-модуляцией и частотой квантования в каждом канале 18 = 32 кГц.За время существования адреса данного канала ЛТ э - 15,6 мкс в1 152 32 10групповом дельта-потоке 32 ч.: 256 кБит/с передается одна четверка дельта-отсчетов1 канала, один раз в течение цикла Тц =1 ц 425 мкс.При считывании в течение времени Ьс выходов данных коммутатора-мультиплексора(2) номера комбинации на первую группу из пяти адресных входов ПЗУ (3) 25 дельта-потока поступает пятизначный двоичный код номера сигнала управления и взаимодействия, передаваемого в данном канале.В ПЗУ (3) дельта-потока записаны 20 вариантов дельта-потока, соответствующих вышеперечисленным сигналам - "режиму молчания", 15-и двухчастотным сигналам и 4-м одночастотным.Программирование ПЗУ (3) дельта-по тока осуществлялось путем моделирования на микро=ЭВМ адаптивного дельта-кодера, на вход которого, начиная с "режима молчания", поступала одна из 15-ти двухчастотных реализаций сигнала в течение времени Т 2 = 64 мс или одна из 4-х одночастотных реализаций сигнала в течение времени Т 1= 256 мс.В процессе моделирования на микро- ЭВМ адаптивного дельта-кодера принима лись во внимание характеристики реального интегрального дельта-кодера, используемого в аппаратуре цифровой ЭАТС - ЦА.Закон изменения адаптивного шага квантования Н(п) на и-ом такте в реальном дельта-кодере и в его модели определяется . алгоритмом;Н(п) = Н(п) - Н(п) 2 + Л(п), (1) где Н(п) - шаг на предыдущем (и)-ом такте;Н(п) - старшие 8 разрядов, соответствующие целой части 17-ти разрядного кода Н(п); Л(п) - приращение шага Н(п).Если имеется поток (" цуг") дельта-отсчетов одного знака длиной4 (например 1111 или 0000), Л(п) = 2 и шэг квантования Н(п) увеличивается на 2 относительных единицы по сравнению с предыдущим шагом Х(п), в противном случае при4, Ь(п)- О. Одновременно, независимо от наличия или отсутствия потока4, с каждым тактом, взятым с частотой квантования 1 к = 32 кГц, шаг Н(п) уменьшается примерно на 2:1часть от предыдущего значения Н(п). При нарастании уровня сигнала на входе реального дельта-кодера (и его модели) код шага Н(п) нарастает от минимального относительного значения Нииар (О) = 1 до некоторого установившегося . значения Ну 2, Закон нарастания шага и время установления определяется алгоритмом 1 и зависит от пиковой крутизны сигнала (модуля его первой производной) и вида сигнала (одночастотный, двухчастотный, сложной формы),В любом случае, в процессе нарастания шага в дельта-кодере совершается переходный процесс, который развивается следующим образом: в начале, при Нин (О) = 1 дельта-кодер сильно перегружен и на его выходе появляются длинные "цуги" дельта- отсчетов одного знака, вызывающие быстрый рост шага с каждым очередным тактом Т = 1 Лк на величину Ь = 2. По мере роста шага Н(п) плотность потока четверок дельта- отсчетов одного знака начинает снижаться, рост шага постепенно замедляется, Наконец, наступает динамическое равновесие, при котором процессы роста и снижения шага приобретают равную интенсивность и взаимно компенсируются, Переходный процесс нарастания шага квантования в адаптивном дель 1 а-кодере завершается, при этом величина установившегося шага Куст и время установления оказываются прямо пропорциональными пиковой крутизне входного сигнала.Спад шага квантования после пропадания сигнала совершается в соответствии с алгоритмом 1 зкспоненциально с постоян 29ной времени т, = = 16 мс, тогда как наГкврастание шага происходит на порядок быстрее и для сигналов средней крутизны практически завершается за время т =(1 2) мс.При подаче дельта-потока, включающего в себя и переходный процесс установления шага, на дельта-декодер, в последнем начинают развиваться аналогичные переходные процессы, заканчивающиеся дости 1815806жением такоо же установившегося шага квантования Нуст, что и в кодере,Следовательно, информация об Нуст для декодера полностью заключена в продолжительности переходного процесса в дельта потоке, и чем выше эта продолжительность, тем больше величина Нус. Потеря информации о переходном процессе приводит к потере истинного значения Нуст в декодере, расположенном обычно на другом конце цифрового канала связи,Таким образом, ПЗУ 3 дельта-потока необходимо запрограммировать с учетом переходного процесса, который для каждого из 20-ти видов сигналов управления и взаимодействия развивается после "режима молчания" по разному,С целью компенсации подавления низких частот на фоне высоких из-за нелинейности дельта-кодера, необходимо принять меры по выравниванию крутизны каждой из двух частотных компонент сигнала на входе кодера при передаче двухчастотных знаков набора номера кодом "2 из 6", Поскольку для синусоидального сигнала Щт) = А з 1 пи 1 его производная (крутизна) имеет амплитуду В =А й, равенство в 1= А 2 йг приводит к перекосу амплитуд(А 1/А 2) на входе дельта-кодера по закону (в 2 Ло 1), т,е. обратнопропорционально частотам.Подача на вход модели дельта-кодера двухчастотных сигналов набора номера с "предыскажениями" по закону ( са/оз 1) и запись полученных дельта-потоков в течение времени Т 2 = 64 мс на дискету микро- ЭВМ позволяет производить затем программирование ПЗУ 3 дельта-потока по нужному закону. Аналогично производится программирование АЗУ (3) дельта-потока в одночастотном режиме, только при этом Т 1= = 4 Т 2 = 256 мс. Режиму "молчания" соответствует поток вида 101010Амплитуда А одночастотных сигналов, а также нижних частот в каждом двухчастотном варианте, выбиралась иэ условия, что уровень передачи Рнер ="7,3 дБ, или А =473 мВ, При моделировании дельта-кодера учитывалось, что минимальный шаг в "режиме молчания" составляет Нми (О) = 0,5 мВ, в рабочем режимеНиии =1 мВ, Нмакс =-255 мВ,Ь =2 мВ.В зависимости от номера комбинации на первых пяти адресных входах ПЗУ (3) дельта-потока, выбирается одна иэ 20 возможных областей памяти ПЗУ 3, Непрерывная смена кодов на второй группе из 8-ми адресных входов ПЗУ 3 со вторых выходов генераторного оборудования 1 обеспечивает появление на выходах ПЗУ 3 четверок10 15 20 25 30 дельта-отсчетов очередного канала, Благодаря 8-ми разрядной органиэации выходного "слова" ПЗУ 3 дельта-потока имеется возможность программирования по одному адресу ПЗУ двух четверок дельта-отсчетов, соответственно четной и нечетной. Это позволяет снизить вдвое частоту смены адресов по второй группе на 8-ми адресных входов ПЗУ 3 и обеспечить в одном корпусе микросхемы ПЗУ типа К 573 РФ 4 и обеспечить в одном корпусе микросхемы ПЗУ типа К 573 РФ 4 запись полного объема всех 20-ти отрезков дельта-потока нужной длительности. Смена кодов номеров отсчетов на второй группе адресных входов ПЗУ 3 дельта-потока происходит с частотой Р 2 = 2 кГц, время существования адреса двух очередных четверок информации (четной и нечетной) во всех М = 8 каналах составляет Т = 1/2 Р 2 = 250 мкс, по Тц = 125 мкс на каждую четверку, В то же время смена кодов на первой группе адресных входов ПЗУ 3 дельта-потока совершается с частотой Г 1 = 32 кГц смены номеров каналов на управляющих входах коммутатора-мультиплексора 2 номера комбинации, информация о которой существует в течение времени Т = 1/2 Р 1= =15,6 мкс прохождения четверки дельта-отсчетов данного канала. Коммутация четных и нечетных четвеоок дельта-отсчетов с выходов ПЗУ 3 дельта-потока совершается с частотой 2 Г 2 = 4 кГц по инверсным входамуправления 3 и 4 коммутатора 4 четверокдельта-отсчетов. Регистр 5 сдвига, продвигаемый по своему тактовому входу частотой Ет = КРЦ, преобразует четверку дельта-отсчетов на его параллельных информационных входах в последовательной групповой дельта-поток на выходе (МРц) кБит/с,С помощью коммутатора-демультиплексооа 6 каналов, управляемого по своим адресным входам с первых выходов генераторного оборудования 1, происходит распределение групповой информации по каждому из й-каналов. На вход данных каждого из канальных ОЗУ группы 7 поступает при записи в последовательном коде один раз за время цикла Тц = 125 мкс четверка дельта-отсчетов данного канала в течение времени ЛТ= 15,6 мкс. Адреса ячеек памяти ОЗУ 7 для записи и считывания информации задаются кодами со вторых выходов генераторного оборудования 1. При этом считывание четверки информации с момента окончания записи в каждом из ОЗУ 7 растягивается равномерно на время цикла Тц = 125 мкс с частотой 1 = 32 кГц, т.е, с той11106 Составитель И,БрайнинаТехред М,Моргентал Корректор Н. Король Редактор Заказ 1644 Тираж ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-иэдэтельский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101 же скоростью. что и в одноканальном дельта-кодере.Режимы записи/считывэттия и выборки ОЗУ 7 обеспечиваюгся соотвегственно с пятого и шестого выходов генераторного оборудования 1.С выходов группы 7 канальных ОЗУ индивидуальные дельта-потоки поступают каждый на соответствующий дельта-декодер в составе группы 8 дельта-декодеров по числу й-каналов приема. На выходе каждого декодера появляется низкочастотный аналоговый сигнал управления и взаимодействия, передаваемый в данном канале. Длительность Т выходных сигналов 1-го дельта-декодера определяется временем существования информации о номере той или иной комбинации по данному каналу из 20-и возможных на входах данных (01 т 05 т) коммутатора-мультиплексора 2 номера комбинации. Как уже упоминалось, нормальная работа устройства обеспечивается при Т 2 64 мс для двухчастотных сигналов, а также при Т 1256 мсдля одночастотных сигналов. При невыполнении "этих условий по длительностям Т 1 и Т 2, происходят "скачки" фазы в выходных аналоговых сигналах Т 1Т 1 ном и Т 2Трном из-за скачкообразного изменения используемых областей памяти ПЗУ 3 дельта-потока в моменты, кратные Т 1 ном или Т 2 ном. Следует заметить. однако, что приемники аналоговых сигналов управления и взаимодействия в составе коммутационного оборудования аналоговых координатных АТС реагируют в основном на огибающую сигнала и редкие "скачки" фазы практически не влияют на помехоустойчивость приема,Выходы группы 8 дельта-декодеров по числу Й каналов передачи являются аналоговыми выходами устройства, подаваемыми в свою очередь на входы Й аналоговых при 5 10 15 20 25 30 35 40 емников сигналов управления и вээттмпдсй. сгвия в составе координатной ЛТС. Таким обрээом осуществляется сопряжение цифровой ЭАТС - ЦА и аналоговой ЛТСК при передаче сигналов уп равления и взаимодействия от ЭАТС"- ЦА к АТСК, при этом оборудование сопряжения находится на АТСК,Предложенный цифровой групповой передатчик сигналов управления и взаимодействия построен на цифровых интегральных микросхемах, в основном КМОП-структуры. Передатчик на 8-каналов выполнен на одной печатной плате и содержит 20 корпусов микросхем серий К 561, К 537 и К 573, а также 8 корпусов специализированных БИС дельта-декодеров, разработанных для ЭАТС - ЦА. Потребление тока от источника питания, Е 1=+5 В + 5 не превышает 1= 100 мА, от источника питания БИС дельта-декодеров Е 2 =+9 В + 5 - не более 50 мА.Ф ор мул а и зоб рете н и я Способ формирования цифрового дельта-потока импульсов в групповом передатчике сигналов управления и взаимодействия, заключающийся в формировании двухчастотных сигналов управления и взаимодействия, их адаптивной дельта-модуляции, запоминании результирующих дельта-модуляции импульсов, с последующим воспроизведением одного из них, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью, повышения точности, перед адаптивной дельта-модуляцией осуществляют предыскажение амплитуды двухчастотных сигналов управления и взаимодействия обратно пропорционально их частотам, а при запоминании результирующих дельта- модуляции импульсов одновременно запоминают длительность интервала адаптации шага квантования двухчастотных сигналов управления и взаимодействия.