Дельта-кодек

(57) Изобретение олительной техникеЕго использованиедачиинформации подостоверность переции. В дельта-кодекодер и дельта-дексодержит компарат тносит и техн вычи ике связи. мах пересисоля повысить й информат дельта- ельта-коде аем в Р тр гге СУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Рижский политехнический институт им. А.Я,Пельше(56) Авторское свидетельство СССРУ 1290529, кл. Н 03 И 3/02, 1985,Авторское свидетельство СССРВ 1283975, кл. Н 03 И 3/02, 1985,гистр сдви лементы И; дельтадекодер со регистр сдвигаи элементы Благодаря введениюв дельта-кодер мультиплексоров,элемента ИН, блока формированияномера шага квантования, блокамультиплексирования, блока постоянной памяти, счетчиков, элементов эквивалентности, триггера,цифроаналогового преобразователя(АЛБ) и буферного регистра, а в дельта-декодер - дополнительных регистра,сдвига и элемента И, а также элементов ИЛИ, блока формирования номера шага квантования, блока мультиплексирования блока постоянной памяти, счетчик в элементов эквивалентности, триггера, АЛБ; буферного ре- ффввгистра и Ц 3 й в дельта-кодеке обеспечивается передача специальной синхропосыпки. 4 ил.ФаейДельта-кодер содержит (фиг.1) ком 20 ныл 24 и тактовьп 25 входы и выход 26,30 42, первый - четвертый элементы 43-46эквивалентности, триггер 4, буферныл регистр 48, АЛБ 49 и ЦАП 50. НаФиг,2 обозначены также информацион"ныл 51 и тактовьп 52 входы и выход 5345 50 55 Изобретение относится к вычислительной технике и технике связи и может быть использовано в системах передачи информации.Цель изобретения - повышение достоверности передаваемой информации.,На фиг.1 и 2 изображены функциональные схемы соответственно дельта- кодера и дельта-декодера, на Фиг,З и 4 - временные диаграммы их работы. Дельта-кодек состоит из дельта-кодера и дельта-декодера, соединенныхчерез линию связи. паратор 1, первый мультиплексор 2,первый триггер 3, регистр 4 сдвига,первьп - четвертый элементы И 5-8,элемент ИЛИ 9, блок 10 формированияномера шага квантования, блок 11мультиплексирования, блок 12 постоянной памяти, первьц - третий счетчики 13-15, первый - третий элементы16-18 эквивалентности, второй мультиплексор 19, второй триггер 20,цифроаналоговый преобразователь(АЛБ) 22 и буферный регистр 23. Нафиг.1 обозначены также информационДельта-декодер содержит (фиг.2) первый 27 и второй 28 регистры сдвига, первьп - четвертый элементы И 29-32, первый - четвертый элементыИЛИ 33-36, блок 37 Формирования но" мера шага квантования, блок 38 мультиплексирования, блок 39 постоянной памяти, первый - третий счетчики 40 Блоки 10 и 37 Формирования номера шага квантования выполнены одинаковыми и включает в себя цвоичньп счетчик, счетный и установочный вход которого являются одноименными входамиблока, выходы счетчика соединены свходами дешифратора, первьп и второйвыходы которого соединены с входамибуферного регистра, прямой и инверсньп выходы которого нодключены соответственно к первым и вторым входампервого и второго элементов И, выходы которых соединены соответственнос суммирующим и вычитающим входамиреверсивного счетчика, выходы кото 5 0. рого подключены к входам дешифраторов минимальной и максимальной величин и являются выходами блока, выходы дешифраторов максимальной и минимальной величин соединены с третьими входами соответственно первого и второго элементов И.На Фиг.З приняты следующие обозначения; а - тактовая последовательность импульсов с частотой Гнас входе 25; б " сигнал Х на выходе первого элемента 16 эквивалентности, в - сигнал Р(1) на выходе второго элемента 17 эквивалентности, г - сигнал ш на выходе третьего элемента 18 эквивалентности д, е - сигналы Б(Т) и Бай) с прямого и инверсного выходов второго триггера 20, ж - сигнал К(й) на выходе третьего элемента И 7; з - сигнал г(с) на выходе четвертого элемента И 8; и - сигнал на выходе второго мультиплексора 19; к - сигнал на выходе 26 дельта-кодера.На Фиг.4 обозначены: а - тактоваяпоследовательность импульсов с частотой Гна входе 52; б - сигнал У(С) на входе 51 дельта-декодера; в - сигнал Е на выходе четвертого элемента 46 эквивалентности; г -сигнал Х(Т) на выходе первого элемента 43 эквивалентности, д - сигнал Р,на выходе второго элемента 44эквивалентности, е - сигнал ш (Т) навыходе третьего элемента 45 эквивалентности; ж, з - сигналы Я (С) и Яна прямом и инверсном выходахтриггера 47; и - сигнал К на выходе третьего элемента И 31; к - сигнал г на выходе четвертого элемента И 32.Дельта-кодек работает следующим образом.В дельта-кодере результаты сравнения компаратором 1 (Фиг.1) входного Ц и аппроксимирующего Цф(Т) напряжений в виде единичных или нулевых битов, проключенные первым мультиплексором 2, записываются в триггер 3 по информационному входу в моменты поступления на его вход синхронизации тактовых импульсов Ес входа 25. Цифровая последовательность У с выхода триггера 3 является выходным сигналом кодера и одновременно записывается в регистр 4 сдвига по приходу очередных тактовых импульсов КИ) на его вход синхронизации. Продвигаясь по регистру4 сдвига, импульсная последовательность г(г.) анализируется элементами И 5 и 6 и элементом ИЛИ 9, навыходе которого генерируются короткие единичные импульсы всякий раз,когда в последовательности 7(с)появляются два (и более) одинаковыхединичных или нулевьгх сигнала, следующие подряд. Как и в известномустройстве, длительность единичныхимпульсов на выхоце элемента ИЛИ 9определяется длительностью тактовыхимпульсов, что обусловлено заведением сигнала К(с) на третьи входы элементов И 5 и 6.Последовательность коротких единичных импульсов с выхода элементаИЛИ 9 поступают на счетный входблока 10 формирования номера шагаквантования, где в течение интервала анализа Тч производится обработка данной последовательности имтгульсов, и по его окончании на выходе (вдвоичном виде) устанавливается номертекущего шага квантования,Алгоритм формирования номера шагаквантования может быть выбран такимже, как в известном устройстве,номожет быть другим,Периодический интервал времениТ определяется числом, хранящимся вдвоичном коде в блоке 12 (первые вы"ходы) и формируется при помощи первого счетчика 13 и первого элемента16 эквивалентности.Двоичное число, соответствующееномеру текущего шага квантования,поступает на управляющие входы блока 1 мультиплексирования.Блок 11 проключает один иэ хранящихся в двоичном виде на пятых выходах блока 12 значений шагов квантования в соответствии с кодом,, установившиеся на его управляющихвходах. Двоичное число, соответствующее текущему шагу квантования,с выхода блока 11 поступает на первые входы АЛБ 22 и в зависимости отсостояния его управляющего входалибо суммируется, либо вычитаетсяиз двоичного числа,присутствующегона вторых входах АЛБ 22. Двоичноечисло на вторых входах АЛБ 22 является результатом аналогичной арифметической операции (произведенной в 1 гредыдущем тактовом интервале), хранящимся в буферном регистре 23 в течение одного тактового интервала.На выходе буферного регистра 23 таким образом образуется двоичное чисУло величина которого определяет величину напряжения аппроксимацииБ (С) входного сигнала в цепи обратной связи кодера. Преобразование данного двоичного числа в уровень напря жения П производит ЦАП 21.Импульсы ХИ) (фиг.Зб), отмечающие окончание каждого временного интервала Т, поступают на счетный входвторого счетчика 14. В момент, когда 15 двоичные числа на выходах второгосчечвгика 14 и на вторых выходах блока 12 равны, на выходе второго элемента 17 эквивалентности появляетсякороткий единичный импульс (фиг.Зв).20 Этот импульс Р сбрасывает по уста.новочному входу второй счетчик 14 ичерез информационный вход второготриггера 20 устанавливает на егопрямом выходе (сигнал ЯИ),состоя ние "1", а на инверсном - соответственно (сигнал ЯТБ "0" (фиг.Зд,е).В момент появления импульса Р(г;)прекращается поступление импульсовпоследовательности КИ) на регистр 4 30 сдвига и на элементы И 5 и 6, а также на буферный регистр 23 и на первый счетчик 13, что означает временную остановку работы цепи обратнойсвязи кодера. В то время как кодер"стоит", при помощи третьего счетчика 15, первог:. 2 и второго 19 мультиплексоров 2, 19 на выход 26 кодера(сигнал У(С) передается синхропосыпка, называемая "письмом" (фиг.Зк),которая представляет собой набор двоичных символов, хранящихся в параллельном виде на четвертых выходахблока 12.В случае, когда сигналы Я(с) = 1 45 и БИ) = О, импульсы последовательности Г (С), проходя через элементИ 8, поступает на счетный вход третьего счетчика 15. Выходы, третьегосчетчика 15 подключены к управляюпцивходам второго мультиплексора 16,через который последовательно проключается комбинация двоичных символов п (фиг.Зи), поступающих на егоинформационные входы с четвертых вы ходов блока 12. С выхода второгомультиплексора 19 "письмо" (снгналп(г проключается при помощи первогомультиплексора 2 и через информациоч;ный вход триггера 3 передается на вы 5 14275 ход 26 и далее на декодер (фиг,2), Сигнал с выхода компаратора 1 проключается первым мультиплексором 2 при Я = 1.Вместе с тем результаты счета импульсов г(С) третьим счетчиком 15 анализируются третьим элементом 18 эквивалентности, Двоичное число, пос" тоянно присутствующее на третьих вы ходах блока 12 задает длительность1письма , т,е. определяет количество битов, передаваемых во время синхропосылки. На фиг.З показан пример синхропосылки (письма) длиною 10 битов.Таким образом, в момент окончания синхропосылки на выходе третьего элемента 18 эквивалентности генерируется единичный короткий импульс 20 ш.) (фиг.Зг), который, в свою очередь, сбрасывает третий счетчик 15, а также устанавливает на выходах триггера 20 комбинацию сигналовЯ(с) = 0 и Я(т) = 1. 25После того, как заканчивается передача синхропосыпки, опять включается цепь обратной связи кодера и продолжается обработка входногосигнала П(С)., Импульсы тактовой последовательности Ец И), проходя через элемент И 7 (сигнал КИ, подсчитываются первым счетчиком 13 и при по-, мощи первого элемента 16 эквивалент" ности происходит формирование периодического временного интервала Т(,.35 Второй счетчик 14 подсчитывает импульсы последовательности К, т.е. подсчитывает количество интервалов анализа Т ,укладывающихся между со седними синхропосылками, которое за дается двоичным числом, хранящимся нъ вторых выходах блока 12.Принцип алгоритма, работы кодера в целом повторяется в декодере. Отли чие состоит в следующем: в декодере производится анализ сигнала У.(г.) с целью выделения из него синхропосьмки, для этого сигнал У(с) с входа 51 записывается во второй регистр 2850 сдвига, выходные сигналы которого постоянно анализируются четвертым элементом И 6 эквивалентности. Как и в кодере, на четвертых выходах блока 39 хранится набор двоичных сий+ волов синхропосыпки (т.е, "письмо"который постоянно присутствует на вторых входах четвертого элемента эквивалентности. Таким образом, в 72момент записи во второй регистр 28сдвига синхропосылки, передаваемойиз кодера, на выходе четвертого элемента 46 эквивалентности генерируется импульс б(е) (фиг,4 в), равный подлительности одному тактовому интервалу. Сигнал б(Т) через первыевходы второго, третьего и четвертогоэлементов ИЛИ 34-36 устанавливает вначальное состояние первьп 1, второй итретий счетчики 40-42, а также триггер 47,После момента появления на входевторого элемента 44 эквивалентностиимпульса Р (1) (фиг.4 д) на прямом "иинверсном выходах триггера 47 устанавливаются сигналы Я (й) = 1 иЯ (й) = О, и аналогично кодеру декодер "дстанавливается". Сравнив фиг.Зи фиг.4, можно заметить,что импульсы К и Р (С) сдвинуты относительно Х(е) и Р(й), т,е. интервалы времени Т, в кодере и декодере не синхронизированы относительно друг друга, В момент окончания нписьмат.е. по окончании импульса б(1)(фиг.4), происходит переключение сигиалав Б (Г) и ББ, (ГГ(фиг.4 ж,в) и вдекодере начинается (параллельно скодером) отсчет следующего временногоинтервала анализа Т . На фиг,4 пунктиром показаны сигналы при отсутствии синхронизации между кодером идекодером,Очевидно, что чем больше длительность синхропосылки и чем чаще онапередается, тем больше влияет, на качество восстанавливаемого сигналаУ (С). Поэтому длительность самойсинхропосылки, а также время междусинхропосылками необходимо оптимизировать в каждом конкретном случае.Таким образом, в дельта-кодекеобеспечивается высокая )достоверность преобразования и передачианалоговых сигналов,формула изобретенияДельта-кодек, содержащий в дельта- кодере компаратор, первый - четвертый элементыИ, первый триггер, выход которого непосредственно соединен с информационным входом регистра сдвига и через линию связи подключен к информационному входу первого регистра сдвига в дельта-декодере, содержащем первый - третий элементы И, 1427572о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повъпцения достоверности передаваемой информации, в дельта-кодер введены мультиплексоры, элемент ИЛИ, блок постоянной памяти, счетчики, элементы эквивалентности, второй триггер, блок формирования номерашага квантования, блок мультиплексирования, буферный регистр, цифроанало говый преобразователь и арифметикологический блок, управляющий вход которого подключен к выходу первого триггера, первый вход компаратора является информационным входом дель та-кодека, выход компаратора соединен с первым информационным входом первого мультиплексора, выход которого подключен к инФормационному входу первого триггера, вход синхрониза ции которого объединен с первъми входами третьего и четвертого элементов И и является тактовым входом дельта-кодера, выход третьего элемента И подключен к счетному входу 25 первого счетчика, управляющему входу буферного регистра, первым входам . первого и второго элементов И и входу синхронизации регистра сдвиа, прямые и инверсные выходы которого сое динены со входами соответственно первого и второго элементов И, выходы которых подключены к первому и второму входам элемента ИЛИ, выход которого подключен к счетному ВхОду блока формирования номера шага квантования, выходы первого счетчика сое" динены с первыми входами первого элемента эквивалентности, выход которого подключен к установочному входу пер вого и счетному входу второго счетчиков и установочному входу блока фор-. мирования номера шага квантования, выходы которого соединены с управляющими входами блока мультиплексирова 4 . ния, выходы второго счетчика подключены к первым входам второго элемента эквивалентности, выход которого соединен с установочным входом второго счетчика и информационным входом второго триггера, прямой въгход которого подключен к второму входу четвер-ого элемента И, выход которого соединен со счетнъм входом третьего счетчика,ВыхОды которого подключены к первья входам третьего элемента эквивалентности и управляющим входам второгомультиплексора, выход третьего элемента эквивалентности соединен с установочными входами третьего счетчика и второго триггера, инверснъъй выход которого подключен к второму входу третьего элемента И и управляющему входу первого мультиплексора, выход второго мультиплексора соединен с вторым информационным входом первого мультиплексора, первые - пятые выходы блока постоянной памяти подключены соответственно к вторым входам первого - третьего элементов эквивалентности,и информационнъи входам второго мультиплексора и блока мультиплексирования, выходы которогогподключены к первым информационным входам арифметико-логического блока, выходы которого соединены с информационнъпчи входами буферного регистра, выходъ которого подключены к вторым информационным входам арифметико-логического блока н входам цифроаналогового преобразователя, выход которого соединен с вторым входом компаратора, в дельта-декодер введены вто- . рой регистр сдвига, четвертъп элемент И, элементы ЮП 1, блок постоянной памяти, счетчики, элементы эквивалентности, триггер, блок формирования номера шага квантования, блок мультиплексирования, буферный регистп цифроаналоговъпт преобразователь и арифметикЬ-логический блок, управляющий вход которого объединен с информационными входами первого и второго регистров вига и подключен к информационном. Входу дельта-декоде-. ра, вход синхронизации второго регистра сдвига объединен с первыми входами третьего и четвертого элементов И и являются тактовым входом дельта-декодера, выход элемента И подключен к счетному входу первого счетчика, управляющему входу буФерного регистра, первым входам первого и второго элементов И и входу синхронизации первого регистра сдвига,. прямые и инверсные выходы которого соединены с входами соответственно первого и второго элементов И, вы-, ходы которых подключены к первому и второму входам первого элемента ИЛИ, выход которого подключен к счетному входу блока формирования номера шага квантования, выходы первого счетчика соединены с первыми входами первого элемента эквивалентности, выход которого подключен к первому входу второго элемента ИЛИ, счетному, 1427572входу второго счетчика и установочному входу блока формирования номера шага квантования, выходы которого соединены с управляющими входами бло 5 ка мультиплексирования, выходы второ" го счетчика подключены к первым входам второго элемента эквивалентности, выход которого соединен с первым входом третьего элемента ИЛИ и информационным входом триггера, прямой выход которого подключен к второму входу четвертого элемента И, выход которого соединен со счетным входом третьего счетчика, выходы которого 15 подключены к первым входам третьего элемента эквивалентности, выход которого соединен с первым входом четвертого элемента ИЛИ, выход которого .подключен к установочным входам тре тьего счетчика и второго счетчика, инверсный выход которого соединен с вторым входом третьего элемента И, выходы второго регистра сдвига подЖ У ключены к первым входам четвертогоэлемента эквивалентности, выход которого соединен с вторыми входами второго - четвертого элементов ИЛИ, выходы второго и третьего элементовИЛИ подключены к установочным входамсоответственно первого и второгосчетчиков, первые - пятые выходыблока постоянной памяти подключенысоответственно к вторым входлм первого - четвертого элементов эквивалентности и информационным входамблока мультиплексирования, выходыкоторого подключены к первым информационным входам арифметико-логического блока, выходы которого соединены с информационными входами буферного регистра, выходы которого подключены к вторым информационным входам арифметико-логического блока ивходам цифроаналогового преобразователя, выход которого является выходомдельта-кодека,142757 2 ЯУс 1ф ГЙ Уф кф (й П(1) У 1 СОМО Фиг1427572 щ,( Составитель О.РевинскТехред М.Дидык орректор Л,Пилипенко актор А.Огар аказ 4865/5 одписное Прои твенно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород роектна Тираж 929 ВНИИПИ Государственного по делам изобретений 035, Москва, Ж, Раушс