Универсальный дельта-кодек

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКРЕСПУБЛИК 19) (11) К 13/2 САНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ЕЛЬСТ К АВТОРСКОМУ С ектротехничесГосударс тв енельский инстит Р(71) Новосибирский. элкий институт связи иный научно-исследоват урадио(56) 1. Патент СИ М 3652957,кл. Н 03 К 13/22, 16.12.70.2. Авторское свидетельство СССР 930664, кл, Н 03 К 13/22, 24.09(54)(57) 1. УНИВЕРСАЛЬНЫЙ ДЕЛЬТАКОДЕК, состоящий иэ передающей части, содержащей компрессор, дельтамодулятор, управляемый счетчик и генераторный блок, первый выход которого соединен с первым входом дельтамодулятора, выходы которого подключены к первым входам управляемогосчетчика, а второй вход - к выходукомпрессора, вход которого соединенс входной шиной, и приемной части,содержащей экспандер, выход которогоподключен к выходной шине, о т л и чающийся тем,что,сцелью расширения функциональных возможностей, в передающую часть введен кодо- датчик, первый вход которого соединен с выходом управляемого счетчика, ,первый выход - с линией связи, а вторые выходы подключены к вторым входам управляемого счетчика, при этом вторые выходы генераторного блока подключены к вторым входам кододатчика, а третий выходы - к третьим входам управляемого счетчика, а в приемную часть введены кодопреобраэсратель, управляемый счетчик, генераторный блок и интегратор, выход которого соединен с входом экспандера, причем первые выходы генератор- щ ного блока подключены к первым Входам кодопреобразователя, а вторые выходы - к первым входам управляемого счетчика, вторые входы которого соединены с выходами кодопреобразова теля, первые выходы подключены к вхо-ф дам интегратора, а вторые выходы - к вторым входам кодопреобразователя, третий вход которого соединен с линией связи.1078612 2. Дельта-кодек по п,1, о т л и 4 ч а ю щ и й с я тем, что кододатчик содержит элемент И, мультиплексор, универсальный регистр и триггер, выходы которого соединены с вторыми выходами кододатчика, информационный вход триггера подключен к информационному входу старшего разряда универсального регистра, к первому вхо- ду элемента И и к одному иэ первых входов кододатчика, остальные входы которого подключены к соответствующим информационным входаь мультиплексора, управляющий вход которого соединен с выходом элемента И, второй вход которого соединен с первым из вторых входов кододатчика, второй вход которого соединен с первым управляющим входом универсального регистра, а третий - с вторым управляющим входом универсального регистра и тактовым входом триггера, при этом выходы мультиплексора подключены к другим информационным входам универсального регистра, выход которого соединен с выходом кододатчика,3, Дельта-кодек по пп. 1 и 2, о т л и ч а ю щ ий с я тем, что управляемый счетчик передакщей части содержит два элемента ИЛИ, два элемента И и реверсивный счетчик, выходы которого соединены с соответствующими"первыми выходами управляемого счетчика, первые входы которого подключены к первым входам соответствующих элементов И, вторые входы которых соединены с выходами соответствующих элементов ИЛИ, а выхо".ды - с входами сложения и вычитания реверсивного счетчика соответственно, при этом установочный вход реверсивного счетчика подключен к одному из третьих входов управляемого счетчика, остальные входы которого соединены с первыми входами соответствующих элементов ИЛИ, вторые входы которых подключены к вторым входам управляемого счетчика.4. Дельта-кодек по пп, 1 - 3, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что кодопреобразователь содержит регистр Изобретение отйосится к импульсной технике и технике связи и может .быть использовано при построении аналого-цифровых и цифроаналагбвых преобразователей для систем с импульсной модуляцией. Известно устройство для аналогОцифрового преобразователя содержа. мультиплексор, эаемент сравненияи элемент ИЛИ, первый вход которогосоединен с одним из первых входовкодопреобраъавателя, другие входыкоторого соединены с входами регистра, выходы которого подключены к информационным входам мультиплексора,причем выход старшего разряда регистра соединен с информационным входом старшего разряда элемента срав-нения и вторым входбм элемента ИЛИ,выход которого подключен к управляющему входу мультиплексора, выходы которого соединены с первымиинформационными входами элементасравнения, вторые информационные входы которого подключены к вторым вхо-,дам кодопреобразавателя, при этомвыходы элемента сравнения соединеныс выходами кодопреобразователя, третий вход которого подключен к соответствующему входу регистра,5, Дельта-кодек по пп. 1 - 4,о т л и ч а ю щ и й с я тем, чтоуправляемый счетчик приемной частисодержит реверсивный счетчик, элемент ИЛИ н пять элементов И,причемпервые входы управляемого счетчикасоединены соответственно с установочным входом реверсивного счетчика ипервыми входами первого элемента Ии элемента ИЛИ, выход которого подключен к второму входу первого элемента И, выход которого соединен спеэвыми входами второго и третьегоэлементов И, при этом вторые входывторого и третьего элементов И, атакже второй вход элемента ИЛИ ипервые входы четвертого и пятого элементов И соединены с соответствующими вторыми входами управляемого счетчика, первые выходы которого подключены к выходам второго и третьегоэлементов И и вторым входам четвертого и пятого элементов И соответст-венно, кроме того, выходы четвертого.и пятого элементов И соединены соответственно с входами сложения и вычитания реверсивного счетчика, выходы которого соединены с вторымивыходами управляемого счетчика,щее последовательно соединенные линейный дельта-модулятор и цифровойпреобразователь, Конструкция последнего определяет вид модуляции: импульсно-кодовую модуляцию (ИКМ),дельта-г;одуляцию (ДИ) и их разновидчности, выбор которого зависит отхарактера передаваемой информации,требуемого качества обработки сигнала и эксплуатационных характерис-тик устройства 1 . Однако устройство алеет ограниченные функциональные воэможности: пр,дполагает определенный режим ра боты и не обеспечивает оперативную перестройку алгоритма обработки сигнала, что в конечном итоге снижает эффективность средств связи,1 ОНаиболее близким техническим ре 4 шением к предлагаемому является адаптивный дельта-кодек, состоящий иэ передающей части, содержащей компрессор, дельта-модулятор управ ляемый счетчик и генераторный блок, первый выход которого соединен с первым входом дельта-модулятора, выходы которого подключены к первым входам управляемого счетчика, а второй вход - к выходу компрессора, вход которого соединен с входной шиной, и приемной части, содержащей экспандер, выход которого подключен к выходной шине 2 .Недостатком устройства также являются ограниченные функциональные возможности: невозможность использования его в комбинированных системах связи с импульсно-кодовой модуляцией различных видов, 30Цель изобретения - расширение функциональных воэможностей.для достижения поставленной цели в универсальный дельта-кодек, состоящий из передающей части, содержащей 35 компрессор, дельта-модулятор, управ.ляемый счетчик и генераторный блок, первый :ыход которого соединен с первым входом дельта-модулятора, выходы которого подключены к первым вхо дам управляемого счетчика, а второй вход - к выходу компрессора, вход которого соединен с входной шиной, и приемной части, содержащей экспандер, выход которого подключен к вы ходной шине, в передающую часть введен кододатчик, первый вход которого соединен с выходом управляемого счетчика, первый выход - с линией связи, а вторые выходы подключены к вторым входам управляемого счетчика, при этом вторые выходы генераторного блока подключены к вторым входам кододатчика, а третьи выходы - к третьим входам управляемого счетчика, а в приемную часть введены кодопреобразователь, управляемый счетчик, генераторный блок и интегратор, выход которого соединен с входом экспандера, причем первые выходы генератор ного блока подключены к первым вхо дам кодопреобразователя, а вторые выходы - к первым входам управляе.- мого счетчика, вторые входы которого соединены с выходами кодопреоб разователя, первые выходы подключе ны к входам интегратора, а вторые выходы - к вторым входам кодопреобразователя, третий вхоч которого соединен с линией связи.При этом кододатчик содержит элемент И, мультиплексор, универсальный регистр и триггер, выходы которого соединены с вторыми выходами кододатчика, информационный вход триггера подключен к информационному входу старшего разряда универ" сального регистра, к первому вхс элемента И и к одному из первых дов кододатчика, остальные входы которого подключены к соответствующим информационным входам мультиплексора, управляющий вход которого соединен с выходом элемента И, второй вход которого соединен с первым из вторых входов кододатчика, второй вход которого соединен с первым управляющим входом универсального регистра, а третий с вторым управ - ляющим входом универсального регистра и тактовым входом триггера, при этом выходы мультиплексора подключены к другим информационным входам универсального регистра, выход которого соединен с выходом кододатчика.Управляемый счетчик передающей части содержит два элемента ИЛИ, два элемента И и реверсивный счетчик, выходы которого соединены с соответствующими первыми выходами управляемого счетчика, первые входы которого подключены к первым входам соответствующих элементов И, вторые входы которых соединены с выходами соответствующих элементов ИЛИ, а выходы - с входами сложения и вычитания реверсивного счетчика соответственно, при этом установочный вход реверсивного счетчика подключен к одному из третьих входов управляемого счетчика, остальные входы которого соединены с первыми входами соответствующих элементов ИЛИ, вторые входы кЬторых подключены к вторым входам управляемого счетчика.Кодопреобразователь содержит регистр, мультиплексор, элемент сравнения и элемент ИЛИ, первый вход котоРого соединен с одним из первых входов кодопреобразователя, другие входы которого соединены со входами регистра, выходы которого подключены к информационным входам мультиплексора, гричем выход старшего разряда регистра соединен с информационным входом старшего разряда элемента сравнения и вторым входом элемента ИЛИ, выход которого подключен к управляющему входу мультиплексора, выходы которого соединены с первыми информационными входами элемента сравнения, вторые информационныевходы которого подключены к вторымвходам кодопреобразователя, приэтом выходы элемента сравнения соединены с выходами кодопреобразователя, третий вход которого подключен к соответствующему входу регистра.Управляемый счетчик приемной части содержит реверсивный счетчик,элемент ИЛИ и пять элементов И, причем первые входы управляемого счетчика соединены соответственно сустановочным входом реверсивногосчетчика и первыми входами первогомента И и элемента ИЛИ, выход коого подключен ко второму входу 15.Г- элементаИ, выход которогосоединен с первыми входами второгои третьего элементов И, при этомвторые входы второго и третьего элементов И, а также второй вход злемен та ИЛИ и первые входы четвертого ипятого элементов И соединены с соответствующими, вторыми входами управляемого счетчика, первые выходыкоторого подключены к выходам второго и третьего элементов И и вторымвходам четвертого и пятого элементов И соответственно, кроме тоговыходы четвертого и пятого элементов И соединены соответственно свходами сложения и вычитания реверсивного счетчика, выходы которогосоединены с вторыми выходами управляемого счетчика,На фиг, 1 - 3 представлены функциональные схемы устройства,Универсальный дельта-кодек состо"ит из передающей части 1, содержащей компрессор 2, соединенный черездельта-модулятор 3 с управляемымсчетчиком 4, выход которого через 40кадодатчик 5 соединен с генераторнымблоком 6 и линией 7 связи, а также,.приемной части 8, содержащей кодопреобразователь 9, соединенный с гекераторным блоком 10 и управляемым 45счетчиком 11, выходы которого черезинтегратор 12 соединены с экспандером 13.Кододатчик 5 содержит мультиплексор 14, управляющий вход которого 50подключен к выходу элемента И 15, авыходы подключены к соответствующимразрядам универсального регистра 16,старший разряд которого подключен кинформационному входу триггера 17, 55Управляемый счетчик 4 содержитэлементы ИЛИ 18 и 19, элементы И 20и 21, входы которых подключены к выходам элементов ИЛИ 18 и 19 и реверсивный счетчик 22, выходы :-лементов И 20 и 21,подключены к шинам сложения и вычитания реверсивного счетчика 22,Кодопреобразователь 9 состоит из регистра 23, выходы которого годключены к входам мультиплексора 24, выходы которого соединены с информа"ционными входами элемента 25 сравнения, вход старшего разряда которогоподключен к выходу последнего разряда регистра 23, и к первому входуэлемента ИЛИ 26, выход которогоподключен к управляющему входу мультиплексора 24,Управляемый счетчик 11 содержитэлемент ИЛИ 27, подключенный выходом к входу элемента И 28, выходкоторого подключен к первым входамэлементов И 29 и 30, выходы которыхсоединены с первыми входами элементов И 31 и 32, выходы которых подключены к шинам сложения и вычитания реверсивного счетчика 33,Устройство рабстает следующимобразом.Аналоговый сигнал Х (1) послесжатия в компресссре 2 поступаетна вход дельта-модулятора 3, в котором оптимальный режим обеспечивается соответствующим выбором величины шага квантования а и такто"вой частоты Г, формируемой в генераторном блоке 6 из условия(1) ( /Г На выходе дельта-модулятора 3 имеются две цифровые посгедова тель- ности, одна из которых отражает информацию о положительных приращениях дельта-модулятора 3, а другая - об отрицательных приращениях, Эти последовательности через элементы 18-21 поступают на реверсивный счетчик 22, Выходы разрядов реверсивного счетчика 22 через мультиплексор 14 подключаются к универсаль - ному регистру 16, реализующему Функцию преобраэователя параллельного кода в последовательный для передачи в линию 7 связи, На входе кодопреобразователя 9 Формируется кодовое слово, записанное в регистре 16 передающей части 1 таким образом, чтобы недостающим при передаче младшим разрядам были присвоены значения О. Сформированное таким образом кодовое число поступает через мультиплексор 24 на элемент 25 сравнения, на другие входы которого поступает ко" довое числа из реверсивного счетчика 33, управляемого элементами 27-31таким образом, чтобы число, записанное в реверсивный счетчик 22 в течение такта передачи, перепнсалось в реверсивный счетчик 33 с точностью, определяемой условиями передачи. При этом числе положительных и отрицатель ных приращений, поступающих на реверсивный счетчик 33 приемной части 8, с заданной точностью будет эквивалентно числу приращений, поступающих на реверсивный счетчик 22 передающей части 1. Восстановление же исхОдногоопределяется частотой Р 4 (в нашемслучае Р = 4 Р ), то в линию 7 будУтпередаваться только четыре старших сигнала осуществляется в приемнойчасти 8 на интеграторе 12, формирую-щем то же количество приращений затакт, что и дельта-,модулятор 3, и вэкспандере 13,Управление работой передающейчасти 1 осуществляется из генераторкого блока б по шести шинам.Соответственно в этот же режимпереводится и приемная часть 8.Устройство универсальный дельта-кодек позволяет осуществлять различные режеаа работы, отмеченные в таблице.Одновременно электрическим путемможно задавать качество кодированиясигнала с соответствующим изменениемскорости передачи, и организоватькодовое слово с передачей униполяриоголибо биполярного ртсчета, причем режим работы устройства можносделать либо Фиксированным, либоавтоматически, устанавливаемым,например, по анализу цифрового линейного сигнала, Такая уннэерсальность устройства позволяет в значительной мере облегчить созданиеперспективных комбинированных систем связи, в которых требованияпредъявляемые к каналу связи, зависящие от вида передаваемсй информации и требуемого качества обработки сигнала, задаются только работойгенераторного блока б, который можно строить общим для всей системысвязи, Автоматический режим работыгенераторного блока 6 позволяетосуществлять оптимальное кодирование сигнала независимо от вида пере",даваемой информации.При работе устройства в режимеимпульсно-кодовой модуляции при организации четырехразрядного биполярного кодового слова, в приемной 8 и передающей 1 частях испольэу.отся шестиразрядные реверсивные счетчики 22и 33, Прямая и инверсная последовательности дельта-потока поступаютсоответственно на шину сложенияи вычитания реверсивного счетчика 22,что обеспечивается подачей логической 1. При этом в реверсивномсчетчике 22 отражается униполярныйотсчет входного сигнала, выраженныйв шагах квантования, Преобразованиеотсчета в биполярный осуществляетсядвухканальным мультиплексором 14, уп.равление которым осуществляетсястаршим разрядом реверсивного счетчика 22,Для передачи отсчета в линию 7это число переписывается в тактовыемоменты времени, определяемые,частотой Р дискретизации в регистр 23и передается со скоростью определяемой частотой Р(, начиная со старшегоразряда, так как скорость. считывания разряда. Младшим непереданным разрядам в приемной части 8 будут присваи, 2 п,У где й - число разрядов реверсивногосчетчика 22;А - шаг квантования дельта-модулятора,а младшие разряды определяют ошибкумежду аппроксимирующей функцией, восстановленной из дельта-сигнала ивходной Функцией02 Ф В (И),где Й,(ь) " кодовое число, записанное в младших разрядахреверсивного счетчика 22,Следует отметить, что точность восстановления сигналаможет быть повышена при одновременной передачевсех разрядов реверсивного счетчика 22, работающего в режиме ДМ. 60 5 ваться 0. С выхода регистра 23принятое кодовое слово поступает через мультиплексор 24 на элемент 25сравнения, который откроет подачуимпульсов с частотой Р 8 на реверсив 10 ный счетчик 33, Причем, если предыдущий отсчет реверсивного счетчика 33 меньше поступившего, то элемент 25 сравнения подключает импульсы на шину сложения, если больше15 то на шину вычитания,Как только значения отсчетовсравняются, подача импульсов на счетчик 33 прекращается до начала следующего такта. Аппроксимирующее на 70 пряжение Функции восстанавливаетсяиа интеграторе 12 за счет измененияего величины на число приращений,определяемых количеством импульсов,.Для перевода устройства в режим ДИКМ25 достаточно сбрасывать обе части 1 И,8 в Оф с тактоэой частотой Р,что позволит сократить число передаваемых разрядов, чтобы осуществлятьоптимальное заполнение реверсивногосчетчика 22. Для простоты анализарассматривается обработка того жеФрагмента сигнала при использованиипятираэрядного реверсивного счетчика 22 с передачей в линию 7 униполярного сигнала,35Для перевода устройства в режим ДМнеобходимо отключить от реверсивногосчетчика 22 частоту сброса Г, управле.ние осуществлять по анализустаршего40 разряда реверсивного счетчика 22,для чего необходимо подать логический 0. При этом в реверсивномсчетчике 22 сформируется кодовоеслово, в котором старший разряд отображает дельта-сигнал входной функциих(1) с шагом квантования1076612 ИКМ УНИПОЛЯРная Р 1 11 Р- Р Рь фб ИКМ биПОЛЯРНАЯ 11О 10 УДМ Рл - я Такой режяч работы устройства наэывается унифицированная ДМ (УДМ),Отмеченный режим работы устройствапоэволяет восстанавливать исходныйсигнал Х с той же точностью, чтои при ДИКМ, но имеет перед ней следующие преимущества,При передаче сигнала в режимеДИКИ необходимо при сбоях в линии 7защищать все разряды кодового слова,В противном случае будет происходитьнакопление ошибки. В режиме же УДМдля устранения влияния линейных сбоев достаточно эащищать только старший разряд, так как ошибка квантования передается отсчетами ИКМ и в приемной части 8 не накапливается.Наличие информации об ошибке грубого представления ДМ сигнала поэволяет строить более совершенные алгоритмы адаптации как к мощности входного сигнала, так и его спектру. Универсальный дельта-кодек может 10 стать составным уэлом единой цифровой сети связи, где в эависимости от вида передаваемой информации возможен комбинированный способ передачи.1078 612 г. Составитель С,Кривуценкоактор Е,Лушникова ТехредМ.Гергель ктор Л,Пи енко Зака одписное 4 5 илиал ПППфПатент , г.ужгород, ул.Проектная, 4 984/52ВНИИПИ Государпо делам13035, Москва,Тираж 862венного комитета СССРзобретений и открытий