Устройство сжатия аналоговой информации

(51)5 6 08 С 19/28 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(54) УСТРОЙСТВО СЖАТИЯ АНАЛОГОВОЙИНФОРМАЦИИ Изобретение относится к технике обработки и передачи информации и может быть использовано в системах передачи информации, в телеметрических системах для сокращения избыточности передаваемых данных.Известно устройство сжатия данных, содержащее аналого-цифровой преобразователь, блок памяти, вычитатель, первый и второй триггеры, ключ, первый и второй реверсивные счетчики импульсов, блок сравнения кодов, блок времени, формирователи аппроксимирующих функций, делитель частоты, мультиплексор, распределитель импульсов, демультиплексор, первый и второй регистры, блок триггеров, первый и второй блоки сравнения кодов, элементы И и ИЛИ, сумматор по модулю два.Недостатками устройства являются его сложность, низкий коэффициент сжатия.Известно устройство с апертурным сжатием данных, содержащее коммутатор аналоговых сигналов, первый и второй компараторы, аналого-цифровой преобраЫ 1709368 А 1(57) Изобретение относится к технике обработки и передачи информации и может быть использовано в системах передачи информации, в телеметрических системах для сокращения избыточности передаваемых данных, Целью изобретения является повышение коэффициента сжатия. Устройство содержит блок сравнения, формирователи импульсов, счетчики, оперативно-запоминающий блок, элемент ИЛИ-НЕ, элемент ИЛИ, генератор кодов поля Галуа, триггер, генератор импульсов, регистр, блок коммутации, 4 ил. зователь, цифроаналоговый преобразователь, справочное запоминающее устройство, первую и вторую суммирующие схемы, элемент ИЛИ, устройство управления.Недостатками устройства являются его громоздкость и низкий коэффициент сжатия, так как кроме кода существенного отсчета в канал связи поступают коды номера 4 источника и времени. С)Наиболее близким к предлагаемому ус- ) тройству сжатия аналоговой информации (,Д является устройство, содержащее первый и ( второй триггеры, элемент. ИЛИ, первый и второй реверсивные счетчики импульсов, первый и второй блоки сравнения, первый и с второй преобразователи код- аналог, муль- . Ф типлексор, регистр, генератор импульсов, ключ, линию задержки, таймер, при этом первые входы блоков сравнения соединены между собой и являются входом устройства, второй вход первого блока сравнения подключен к выходу первого преобразователя код - аналог, информационные входы которого соединены с информационными выхо50 дами первого реверсивного счетчика импульсов и первой группой входов мультиплексора, второй вход .второго блока сравнения подключен к выходу второго преобразователя код - аналог, информационные входы которого соединены с информационными выходами второго реверсивного счетчика импульсов и с второй группой входов мультиплексора, выход перваго блока сравнения соединен с первым входом элемента ИЛИ, с входомустановки нуля первого триггера и первым управляющим входом мультиплексора, выход второго блока сравнения подключен к второму входу элемента ИЛИ, к входу установки единицы первого триггера и к второму управляющему входу мУльтиплексора, выход элемента ИЛИ соединен с управляющим входом регистра, с входами линии задержки и таймера и с входом установки нуля второго триггера, вход установки единицы которого подключен к выходу линии задержки, инверсный выход второго триг, ера соединен с управляющим входом ключа, информационный вход которого соединен с выходом генератора импульсов, а информационный выход ключа соединен со счетными входами реверсивных счетчиков импульсов, управляющие входы прямого счета счетчиков соединены между собой и подключены к инверсному выходу первого триггера, а управляющие входы обратного счета соединены между собой и подключены к прямому выходу первого триггера, информационные входы регистра сдвига соединены с выходами мультиплексора.Недостатком устройства является низкий коэффициент сжатия устройства, обусловленный необходимостью формирования кодов временной привязки существенных отсчетов.Цель изобретения - повышение коэффициента сжатия.Указанная цель достигается тем, что в известное устройство, содеркащее блок сравнения, первый вход которого. является информационнь 1 м входом устройства, первый счетчик, выходы которого подключены к входам цифроаналогового преобразовате;ля, выход которого подключен к второму входу блока сравнения, второй счетчик, выходы которого подключены к адресньм входам блока коммутации, триггер, генератор импульсов, регистр, элемент ИЛИ, введены формирователи импульсов, оперативно запоминающий блок, элемент ИЛИ-НЕ, генератор кодов поля Галуа, входь "Сброс" . первого, и второго счетчиков, первые входы элемента ИЛИ и генератора кода поля Галуа обьединены и являются входом "Установка 5 10 15 20 25 30 35 40 в исходное положение устройства", вь 1 ходы первого счетчика подключены к адресным входам оперативного запоминающего блока и к входам группы информационных входов регистра, выходы которого подключены к входам первой группы информационных входов блока коммутации, выход "Перено " первого счетчика подключен к второму вх. ду генератора кода поля Галуа, к управляющему входу блока коммутации и через первый формирователь импульсов к входу "Сбро=" триггера, вых,д которого подключен к первому информационному входу регистра и к объединенным входам второй группы информационных входов блока коммутации, первый и второй выходы которого являются информационным и управляющим вы.:одами устройства, выход генератора импульсов подключен к счетному входу второго счетчика, предпоследний выход ко-, торого через второй формирователь импульса подключен к управляющему входу оперативного запоминающего блока, выход которого подключен к первому входу элемента ИЛИ-НЕ, выход которого подключен к второму входу элемента ИЛИ, выход которого подключен к входу "Установка" триггера, выход "Перенос" второго счетчика подключен к счетному входу первого счетчика, выход блока сравнения подключен к информационному входу оперативного запоминающего блока, к второму входу элемента ИЛИ-НЕ и через третий формирователь импульса к второму информационному входу регистра, выход генератора кодов поля Галуа подключен ктретьему информаци-. онному входу регистра.На фиг,1 представлена функциональная схема устройства; на фиг.2 - функциональная схема генератора кодов поля Галуа; на фиг.3 - функциональная схема первого формирователя импульсов; на фиг.4 - временная диаграмма работы устройства,Устройство.(фиг.1) содержит блок 1сравнения, первый формирователь 2 импульсов, первый счетчик 3, цифроаналоговый преобразователь 4, оперативно-запоминающий блок 5, элемент ИЛИ-НЕ б, элемент ИЛИ 7, второй 8 и третий 9 формирователи импульсов, генератор 10 кодов поля Галуа, триггер 11, генератор 12 импульсов, регистр 13, второй счетчик 14, блок 15 коммутации, информационный вход 16 и вход 17 "Установка в исходное положение устройства", информационный 18 и управляющий 19 выходы устройства соответственно,Генератор 10 кодов поля Галуа (фиг.2) содержит элемент ИЛИ 20, одновибратор(фиг.3) содержит элемент 24 задержки и одновибратор 25. 5Устройство работает следующим образом,В устройстве увеличение коэффициентасжатия обеспечивается уменьшением служебных данных о временной привязке существенных отсчетов. При этом на выходеустройства формируется бит-ориентированный код в виде следующей последовательности:6 Т(Х) 15где 61 - бит текущего признака кодаГалуа, который принимает значение 0 или1 в зависимости от алгоритма функционирования генератора кодов поля Галуа;Т 1 - бит признака существенности отсчета, причем при Т = 1 отсчет являетсясущественным, а при Т = 0 отсчет являетсянесущественным;(Х 1) - К - битовый двоичный код сущест-.венно отсчета, где К - количество битов последовательности кода,В случае, если текущий отсчет 0 входносе сигнала является существенным, а последующий отсчет Он 1 я вля етсянесущественным, то устройство формирует 30следующую последовательность;611(Х)6 н06 н 2,Восстановление сжатого сигнала осуществляется по меткам с учетом конкретного значения признака Т. 35Для примера рассмотрим формирование 7-битовой последовательности кодов поля Галуа: 1 1 1 0 1 0 0 1 1-и ее применение для кодирования сжатой информации. Первые три бита 1 1 1 являются начальным состоянием генератора кодов поля Галуа. Последующие биты определяются путем суммирования по модулю два: на первом такте работы генератора - с первого бита с третьим, на втором такте- второго с четвертым и т,д. Приведенная последовательность позволяет закодировать семь отсчетов сигнала. Таким образом, повышение коэффициента сжатия достигается за счет использования двух битов в качестве служебных данных о временной привязке существенного сигнала. Для приведения устройства в исходное состояние на вход 17 устройства поступает сигнал, обеспечивающий установку первого 3 и второго 14 счетчиков в нулевое состояние, а также. установку в начальное состояние генератора 10 кода поля Галуа.В исходномсостоянии с выхода генератора 10 кода поля Галуа на третий информационный вход регистра 13 поступает признак С кода поля Галуа, на первый информационный вход регистра 13 поступает бит признака Т существенности цифрового отсчета входного сигнала (Т = 1), а на остальные информационные входы группы из К входов регистра 13 поступает текущий двоичный код входного сигнала, где К - количество битов параллельного двоичного кода. Сигналом с выхода перекоса. первого счетчика 3 запрещается работа блока 15 коммутации. На выходе цифроаналогового преобразователя 4 установлено напряжения Оцап = О. Выходной сигнал триггера 11 запрещает работу первого ключа 9.В дальнейшем устройство работает под действием импульсов, снимаемых с выхода генератора 12 импульсов. Причем первый 3 и второй 14 счетчики работают в режиме прямого счета, а выдача текущего признака С кода поля Галуа обеспечивается сигналом, поступающим на первый вход генератора 10 кода поля Галуа.Под действием импульсов, снимаемых с выхода генератора 12 импульсов, вторым счетчиком 14 осуществляется установка со.ответствующих адресных кодов, обеспечивающих опрос информационных шин блока 15 коммутации. Коэффициент счета второго счетчика 14 Ксч = ц+2, Выходные сигналы с И)-го разряда и с выхода переноса счетчика 14 (фиг,4,1 и 4.2) соответственно управляют работой формирователя 2 импульсов и первого счетчика 3.Таким образом, на интервале времени, равном периоду повторения тактовых импульсов первого счетчика 3, выходной сигнал формирователя 2 (фиг,4.3) управляет работой оперативного запоминающего блока 5, причем в первой половине длительности периода повторения тактовых импульсов обеспечивается режим считывания данных, а во второй - режим записи данных,Аналоговый входной сигнал подается на шину 16 и поступает на первый вход блока 1 сравнения, на второй вход которого поступает напряжение Оц, Дальнейшая работа устройства представлена на фиг.4.4- 4.9 для случая 8-уровневого представления аналогового сигнала. Сигнал с выхода блока 1 сравнения поступает на информационный вход оперативного запоминающего блока 5, а также на первый вход элемента ИЛИ-НЕ 6 и на вход третьего формирователя 9 импульсов. Под действием выходных сигналов второго счетчика 14 происходит изменение состояния первого счетчика 3, обеспечивающего выборку соответствующих адресов оперативного запоминающего блока 5 и по 1709368выходная информация регистра 13 поступает на информационные входы первой груп входы), а на остальные (1-2) - входы - логиче 35 50 следовательную установку напряжения Оцап (фиг,4.4), а также обеспечивается считывание информации из оперативного запоминающего блока 5 о состоянии блока 1 сравнения в предыдущем такте и запись информации в оперативный запоминающий блок 5 о состоянии блока 1 сравнения.в текущем такте, С выхода оперативного запоминающего блока 5 информация поступает на второй вход элемента ИЛИ-НЕ 6.В момент времени, кода Оцуп = Овх, блок 1 сравнения меняет свое состояние на противог 1 оложное (фиг.4.6), При этом в момент считывания данных из оперативного запоминающего блока 5 на выходе элемента ИЛИ-НЕ 6 появляется уровень логической единицы фиг.4.7), который через элемент ИЛИ 7 поступает на установочный вход триггера 11, на выходе которого появляется признак Т =- 1 существенности отсчета фиг,4,8). Таким образом, на информационные входы регистра 13 поступают бит текущего признака 61кода поля Галуа, бит признака Т существенности отсчета, а также параллельный двоичный код(Хф) текущего отсчета входного сигнала. По фронту спада импульса (фиг.4.9), снимаемого с выхода третьего формирователя 9 импульсов,пы блока 15 коммутации, На информационные входы второй группы блока 15 коммутации подается напряжение логической единицы 0 первый и второй ский уровень, соответствующий текущему признаку Г существенности отсчета. Работа блока 15 коммутации разрешается на время действия сигнала фиг,4.5), снимаемого с выхода переноса первого счетчика 3, Под действием тактовых импульсов второй счетчик 14 осуществляет опрос информационных входов блока 15 коммутации, причем на информационный выход 18 устройства поступает бит-ориентированный код, а на управляющий выход 19 устройства - уровень логической единицы, сигнализирующий о наличии бита информационной посылки. За счет того, что на первых двух информационных входах второй группы блока 15 коммутации присутствует уровень. логической единицы, биты признаков 6 и Т всегда будут восприниматься внешними устройствами, а биты двоичного кода входного сигнала воспринимаются только в случае наличия уровня логической единицы на выходе триггера 11, т.е. когда признак Т = 1.Поэтому внешние устройства воспринимают бит-ориентированный код ОЦХ 1). 5 10 15 20 25 В случае, когда текущий отсчет входного сигнала 0 равен предыдущему отсчету В, на выходе элемента ИЛИ-Н Е 6 присутствует уровень логического нуля, поэтому признак Т = О, Внешние устройства воспринимают двухбитовый код ЬО.Таким образом, за счет использования особых свойств кодов поля Галуа (глубокая рекурсивность, обеспечивающая плотную упаковку неповторяющихся двоичных кодов),а также за счет введения признака информативности отсчета сигнала решается проблема временной привязки существенных отсчетов и сокращается служебная информация до двух битов,Формула изобретения Устройство сжатия аналоговой информации, содержащее блок сравнения, первый вход которого является информационным входом устройства, первый счетчик, выходы которого подключены к цифроаналоговому преобразователю, выход которого подключен к второму входу блока сравнения, второй счетчик, выходы которого подключены к адресным входам блока коммутации, триггер, генератор импульсов, регистр, элемент ИЛИ, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения коэффициента сжатия, в него введены формирователи импульсов, оперативно- запоминающий блок, элемент ИЛИ-НЕ, генератор кодов поля Галуа, входы "Сброс" первого и второго счетчиков, первые входы элемента ИЛИ и генератора кода поля Галуа объединены и являются входом "Установка в исходное положение устройства", выходы первого счетчика подключены к адресным входам оперативного запоминающего блока и к входам группы информационных входов регистра, выходы которого подключены к входам первой группь 1 информационных входов блока коммутации, выход "Перенос" первого счетчика подключен к второму входу генератора кода поля Галуа, к управляющему входу блока коммутации и через первый формирователь импульсов к входу "Сброс" триггера, выход которого подключен к первому информационному входу регистра и к обьединенным входам второй группы информационных входов блока коммутации, первый и второй выходы которого являются информационным и управляющим выходами устройства, выход генератора импульсов подключен к счетному входу второго счетчика, предпоследний выход которбгочерез второй формирователь импульса подключен к управляющему входу оперативного запоминающего блока, выход которогоподключен к первому входу элемента ИЛИНЕ, выход которого подключен к второмувходу элемента ИЛИ, выход котсрого подключен к входу "Установка" триггера, выход "Перенос." второго счетчика подключен к счетному входу первого счетчика, выход блока сравнения - к информационному входу оперативного запоминающего блока, к второму входу элемента ИЛИ-НЕ и через третий формирователь импульса к вторсчу информационному входу регистра, выход генератора кодов поля Галуа подключен к 5 третьему информационному входу регистра,7Составитель И, ;,;на."овактор Л. Веселовская Техред М,Моргентгл Коррект.,р Э.:;.,нцаков аз 4 ХЭ Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям .и:;, кНТ.СР113035, Москва, Ж "."- Р: .,окая наб 4/5Производственно-издательск