Низкоскоростной дельта-модулятор

 

Изобретение относится к вычислительной технике и технике связи и является усовершенствованием устройства по авт. св. N 1203706. Его использование в цифровых системах связи (особенно речевой) позволяет повысить точность кодирования за счет повышения отношения сигнал/шум. Дельта - модулятор содержит компаратор 1, триггер 2 задержки, блок 3 адаптации, сумматор 4, блок 5 задержки, вычислитель 6 корреляционных моментов, арифметический блок 7, блок 8 контроля, экстраполятор 9 и цифроаналоговый преобразователь 12. Благодаря введению вычитателя 10 и блока 11 задержки в дельта-модуляторе реализуется передаточная функция эквивалентного фильтра, более соответствующая речевому процессу. 1 ил.

союз советских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

„„SU„„1476612

А2 (5!) Н 03 1! 3/00, 3/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (nl

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ .ГКНТ СССР (61) 1203706 (21) 4243132/24-24 (22) 12.05.87 (46) 30.04.89. Бюл. Ф 16 (71) Рижский политехнический институт им. A.ß. Пельше (72) Г.Н. Котович, И.И. Иалашонок, К.С. Комаров и А.И. Папков (53) 321.376.56(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

11- 1203706, кл. H 03 И 3/00, 1984. (54) НИЗКОСКОРОСТНОЙ ДЕЛЬТА-11ОДУЛЯТОР (57) Изобретение относится к вычислительной технике и технике связи и является усовершенствованием устройства по авт. св. N- 1203706. Его использование в цифровых системах связи (особенно речевой) позволяет повысить точность кодирования за счет повышения отношения сигнал/шум. Дельта-модулятор содержит компаратор 1, триггер 2 задержки, блок 3 адаптации, сумматор 4, блок 5 задержки, вычислитель 6 корреляционных моментов, арифметический блок 7, блок 8 контроля, экстраполятор 9 и цифроаналоговый преобразователь 1 2. Благодаря введеHHM вычитателя 10 и блока 11 задержки в дельта-модуляторе реализуется передаточная функция эквивалентного фильтра, более соответствующая речевому процессу. 1 ил.

147661 где 1 „и h — прогностические коэффициенты, определяемые из со о тношений

P.o (R!! Б-2) Ю R о 1

1-Р

) pg У

К„

R, (2) 2

R,Rg-R1

R,-К„

) 1:!

)-p

R о

40 где Кп,) .!,Rq — коэффициенты автоковариации сигнала S (n);

Р,, Р! — коэффициенты автокорреляции.

Ошибка предсказания при этом определяется как

}, 50 (3) Для того, чтобы учесть быстрые изменения сигнала, используется вели" чина

D(n) = (D(° K(n) Кап($ (и)-S!!! (n) ), (4) где K(n) вычисляется на основе последних 1-4 бита .переданной дельта1

Изобретение относится к вычислительной технике и технике связи и может быть использовано в цифровых системах связи, особенно речевой.

Цель изобретения — повышение точности ко,цирования за счет повьппения отношения сигнал/шум.

На чертеже приведена блок-схема низкоскоростного дельта-модулятора.

Дельта-модулятор содержит компа- 10 ратор 1, триггер 2 задержки, блок 3 адаптации, сумматор 4, первый блок 5 задержки, вычислитель 6 корреляционных моментов, арифметический блок 7, блок 8 контроля, экстраполятор 9, вы- 15 читатель 10, второй блок 11 задержки; цифроаналоговый преобразователь (ЦАП)

12. На чертеже обозначены информационный и тактовый входы 13, 14 и выход 15. 20

В основе работы дельта-модулятора лежит следующее.

Из теории линейного предсказывания известнб, что отсчет речевого сигнала S„p (n) может быть предсказан по двум предыдущим отсчетам S(n-1) и S(n-2) при помощи разностного уравнения

S» (n) = h S (и-1) + h S (n2), (1) 2

2 модулированной (ДМ) последовательности, причем

K(n) = q; K(n-1), где q„ определяется следующими соображениями.

Если последние переданные биты имеют одинаковые значения, т.е.

0000 или 1111, то q = 1,15, если последние переданные биты составляют комбинации 0101 или 1010, то

0,87, а во всех остальных случаях

q,. ).

Условия устойчивости работы дельта-модулятора требуют выполнения следующих соотношений:

l h)I а 2 1 hqI 1. (5)

Так как введение еще одного полюса в передаточную функцию H(Z) фильтра, которому эквивалентен дельта-модулятор (для повышения отношения сигнал/шум), ведет к резкому увеличению аппаратурных затрат, усложнение функции будем производить путем введения нулей в функцию H(Z). Из теории цифровой фильтрации известно, что параллельный контур имеет передаточную характеристику

-g

-Я

Множитель (1-а ) характеризует наличие нуля второго порядка в функции

H (Z). По аналогии с аналоговым контуром это значит, что коэффициент передачи фильтра равен 0 при частоте входного сигнала и = 0 и 03 =!.! э, что соответствует речевому процессу.

Разностное уравнение, соответствую-. щее (6), имеет вид.

Sп„(n)=S (n-1) 1 1+S (п-2)- h))-D(n-2), (7) Для реализации этого служат блок

) 1 задержки, осуществляющий в соответствии с (7) задержку сигнала D(n) на два такта, и вычитатель 10, который вычитает величину D(n-2) из величины S» (n), вычисленной по форму+ ле (1) .

Дельта-модулятор работает следующим образом.

Входной аналоговый сигнал S(n) с входа 13 поступает на первый вход

1476612 речи.

Формула изобретения

Низкоскоростной дельта-модулятор по авт. св. У 1203706, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью повышения точности кодирования за счет повышения отношения сигнал/шум, в дельта-модуляторе между выходами экстраполятора и входами цифроаналогового преобразователя и вторыми входами сумматора включен вычитатель, вторые входы которого через второй блок задержки подключены к выходам блока адаптации.

Составитель О. Ревинский

Редактор О. Спесивых Техред A.Êðàâ÷óê Корректор Л. Патай

Заказ 21 67/56 Тираж 885 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,101 компаратора 1, где сравнивается с аппроксимирующим сигналом Ядр(п), .формируемым на выходе ЦАП 12 указанным образом. Результаты сравнения

5 входного и аппроксимирующего сигналов в виде асинхронного двухуровневого потока поступают на вход триггера 2 задержки, где дискретизируются последовательностью тактовых импульсов, поступающих на тактовый вход 14.

Дискретизированный ДМ-поток с выхода триггера 2 задержки поступает на блок

3 адаптации, который, согласно соотношению (4), определяет величину отклонения аппроксимирующего сигнала от входного, после чего это отклонение суммируется с предсказанным значением при помощи сумматора 4. Отсчеты восстановленного сигнала $ (n) поступают на вход первого блока 5 задержки, состоящего из элементов памяти, на выходах которого появятся три последних отсчета восстановленного сигнала S (n), S (n-l), S (n-2). 25

При помощи вычислителя 6 корреляцион— ных моментов на основе последних N тактов работы определяются корреляционные коэффициенты, исходя из соотношения 30

Ф

Е = — / S (n i j) S (n j), 1 г —— ,0 после чего три корреляционных коэффициента Ro, R,, P.< поступают на входы арифметического блока 7, кото35 рый определяет на их основе коэффициенты предсказания h„и 1".р согласно формулам (2) . Вычисленные коэффициенты предсказания ПОступают на ВХОды 40 блока 8 контроля, в котором происходит проверка условий (5). В случае, если эти условия выполняются, hl=h ч и h<=tl<, в противном случае используются ранее полученные значения коэффициентов Ь, и hg. С выхода блока

8 контроля значения коэффициентов предсказания подаются на экстраполятор 9, туда же подаются значения отсчетов S ""(n) и S ""(n-l), при помощи которых, исходя из соотношения (1), экстраполятор выдает на выходе величину hlS (n) + h рБ (n-l), из которой при помощи вычитателя 10 согласно соотношению (7) вычитается величина ошибки предсказания D(n-2), задержанная на два такта вторым блоком 11 задержки. В результате формируется предсказанное на следующий такт значение Б„р(п+1), которое преобразуется цифроаналоговым преобразователем

12 в аналоговый вид и подается для последующего сравнения на второй вход компара то ра 1 .

В результате отношение сигнал/шум возросло и как следствие этого существенно улучшилась разборчивость