Адаптивный дельта-кодер

 

Изобретение относится к вычислительной технике и технике связи Его использование в системах передачи речевых сигналов позволяет повысить точность дельта-кодера, содержащего компаратор 1 триггер 2, фильтры 3 10. дискриминатор 6 и перемножитель 11 Благодаря введению буферных регистров 4 9. сумматора 5, пре образователя 7 кодов дискриминатора 8 и цифроаналогового преобразователя 12 в дельта-кодере реализуется алгоритм рабо ты, при котором более точно учитываются статистические характеристики аналогового сигнала, что обеспечивает повышение отношения сигнал/шум восстановленных сигналов 1 ил

союз сОВетских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК!

s>)s Н 03 M 3/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

S(t) = u(t) u(t) ;0с (Л

00 (гд

1 е »

Ф (21) 4410253/24 (22) 15.04.88 (46) 23.06.91. Бюл. ¹ 23 (71) Рижский политехнический институт им, А. Я, Пельше (72) Г. Н. Котович, И. М. Малэшонок, К. С, Комаров и Ю. Б. Яненко (53) 621,376,56(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹1203707,,кл. Н 03 М 3/02, 1984.

Авторское свидетельство СССР №- 1381716, кл. Н 03 М 3/02, 1986.

Авторское свидетельство СССР

N 1571767, кл. Н 03 М 3/04, 08.04.88, Величкин А. Н. Передача аналоговых сообщений по цифровым каналам связи, — M.;

Радио и связь, 1983, с, 146, рис, 8.5.

„„Ж„„1658384 А1 (54) АДАПТИВНЫЙ ДЕЛЬТА-КОДЕР (57) Изобретение относится к вычислительной технике и технике связи. Его использование в системах передачи речевых сигналов позволяет повысить точность дельта-кодера, содержащего компаратор 1. триггер 2, фильтры 3. 10, дискриминатор 6 и перемножитель 11. Благодаря введению буферных регистров 4, 9, сумматора 5, преобразователя 7 кодов. дискриминатора 8 и цифроаналогового преобразователя 12 в дельта-кодере реализуется алгоритм работы, при котором более точно учитываются статистические характеристики аналогового сигнала, что обеспечивает повышение отношения сигнал/шум восстановленных сигналов. 1 ил.

1658384

5 0 -1* — предыдущая оценка процесса U(t), а

vnp как гауссовский процесс определяется известной процедурой линейного предсказания

Чпр = t)kvl-k (4) k=1

* 4 Ф

Si =vi Ui пр Unp

35 где M — среднее значение огибающей;

R — нормированный коэффициент корреляции;

ch() — гиперболический косинус, 40

Задание распределения (1) намного более точно соответствует огибающей, о чем свидетельствуют экспериментальные данные, на основе которых удалось получить распределение (1). Кроме того, значение Ui 45 и 0 в (1) не принимают отрицательных значений и, следовательно, соответствуют физической сущности огибающей.

В моменты дискретизации значения процесса S(t) - U(t) v(t) сравниваются с 50 некоторым порогом hi, в результате чего на выходе компаратора может появиться либо

+" 1", либо "-1". Обозначим выходной сигнал дельта-кодера через Хь Xi Š— 1; + 1 . Поскольку процессы U(t) и v(t) независимы, то ус- 55 ловное матожидание их произведения будет соответствовать произведению их матожиданий и порог квантования определяется как е ч 2 ВЧг

vl = — тг — + ч р .

01Ч1 > Unp Vnp

Изобретение относится к вычислительной технике и технике связи и может быть использовано в системах передачи речевых сигналов.

Цель изобретения — повышение точности дельта-кодера, На чертеже представлена блок-схема дельта-кодера, Дельта-кодер содержит компаратор 1, триггер 2, первый фильтр 3, первый буферный регистр 4, сумматор 5, первый дискриминатор 6, преобразователь 7 кодов, второй дискриминатор 8, второй буферный регистр

9, второй фильтр 10, перемножитель 11 и цифроаналоговый преобразователь 12. На чертеже обозначены информационный и тактовый входы 13 и 14.

Преобразователь 7 кодов может быть выполнен на ПЗУ.

Для объяснения принципа работы дельта-кодера рассмотрим решение задачи синтеза адаптивного кодера. Представим входной сигнал S(t) в виде произведения двух независимых сигналов v(t) и U(t), где

U(t) меняется значительно медленнее v(t) и характеризует собой огибающую. В данном случае огибающую представляем марковским процессом с двумерным распределением:

РМ.Я:R I j 2М(1-R) 1 М(1R) lj

u;;u„=o (g) hl = Unp vnp, (2) где

Unp = М + R(UI-1 — М), (3) где Ь вЂ” коэффициенты линейного фильтра, определяемые исключительно корреляционными свойствами v(t), Заметим, что уравнение (3) описывает фильтр, восстанавливающий огибающую сигнала, а уравнение (4) оценивает линейный фильтр, восстанавливающий быстроменяющийся процесс v(t).

При сравнении компаратором значения

Я(т) с порогом hi могут возникнуть две ситуации; S(t) > hl и S(t) < hl, Так как процессы ч(т) и 0(1) независимы, то можно записать

Xi, со ч1 = 2xi / vlP(vl/v1 )dvi, где D — дисперсия сигнала;

dr — определить корреляционной матрицы сигнала; егт(. ) — интеграл вероятностей, Поскольку процесс U(t) сильно коррелирован, Ui = Unp u

Определим оценку процесса Ui

Рассмотрим сначала случай, когда

S(t) > hi, т.е, когда

Для определения области, которой принадлежит значение й, необходимо рассмотРеть знаки VI u vnp Возможны тРи слУчаЯ

1) vi > 0 и vnp > 0 =ф Ul > Unpvnp/vi, 2) vi < О, vnp < 0 = Ul < Unpvnp/vi, 3) чпр < О, vl >О = Ul > 0>UI = 0пр (6а)

Аналогично при S(t) < hi получим

1) vnp > 0 vi < 0 х > Ui < Unpvnp/VI

2) чпр< 0 vi < 0 Ul > Опрчпр/vl, 3) vnp > 0 vl <О == Ul = Опр. (66) 1658384

U;=Uпр(< ф (е

Ю1р

+его BMtI-Ц

+1 + ; х

ch

М(1-R j р

М (1-R) 25 а -Н"Р

3

1Ф Х; Й/ /np

2D dv

55

Для определения оценок огибающей Ui*

РассмотРим оба слУчаЯ Ul < Unpvnp/vl u

Ul > Unpvnp/vI. НахоДЯ математическое ожидание Ui, используя (1) в вышеуказанных пределах, получаем значение оценки Ui*, где M — среднее значение огибающей;

R — коэффициент корреляции отсчетов огибающей;.

erfc(x) = 1 — erf(x) — дополнительный интеграл вероятностей, yI = SlgA (UI — Unpvnp/vI) определяем диапазон значений Ul согласно неравенствам (6а), (6б), где Л вЂ” шаг квантования процесса ч(1), Поскольку из (3) следует, что 0ь1

=f(Unp), то выражение (7) можно записать в виде

0I = 0пр У1 ф(0пр, vnp) где rp- нелинейная функция двух параметров члр и Unp, y1 — определяется тремя знаками — выходным сигналом XI, Sign(vnp) и 519п(ч *)согласно соотношениям (6а) и (66). При реализации функции у = p(Unp, vnp) наиболее целесообразно воспользоваться таблицей, т.е. испольэовать ПЗУ, Дельта-декодер работает следующим образом.

Входной аналоговый сигнал S(t), представляющий собой произведение двух сигналов 0(с) и v(g) поступает на первый вход компаратора 1, где сравнивается с предсказанным значением hi = Unp vnp. Результаты

45 сравнения с выхода компаратора 1 заносятся в триггер 2, выход которого является выходом устройства. Выходной двоичный сигнал Р(пТ) поступает на вход первого фильтра 3, на выходе которого формируется предсказанное значение процесса v(t) на

1+1 следующий такт vnp в соответствии с соотношением (4), и на второй вход сумматора

5, где, складываясь со значением vnpi, находящимся в первом регистре 4, в соответствии с (5) образует на выходе сумматора 5 оценку vi . С выхода второго регистра 9 значение Unpl поступает на четвертые входы преобразователя 7, с выходов первого регистРа 4 значение чбтр постУпает на тРетьи входы преобразователя 7, с выхода второго дискриминатора 8 на второй вход преобразователя 7 поступает знак отсчета vnpl, с выхода первого дискриминатора 6 на первый вход преобразователя 7 поступает знак отсчета vi пятый вход преобразователя 7 соединен с выходом устройства. На преобразователе 7 при этом образуется значение

Л Ui =- Ul Unp =- gi P (0пр. vnp) Unp в соответствии с выражениями (6а), (бб), (7), (8), которое поступает на входы второго фильтра 10, определяемого рекуррентным соотношением (3), на выходах которого образуется предсказанное значение огибающей на следующий такт 0 р +1, которое, умножаясь в перемножителе 11 на величину чбтр +1, образует в соответствии с (2) порог квантования на следующий такт. С приходом следующего тактового импульса на тактовые входы триггера 2 и первого и второго регистров 4, 10 процессы оценивания и предсказания повторяются. Значение порога с выходов перемножителя 11 преобразуется в аналоговый вид при помощи цифроаналогового преобразователя 12 и поступает на второй вход компаратора 1 для последующего сравнения.

Таким образом, очевидно. что в дельтакодере в точности реализуется синтезированный выше алгоритм, который, как было показано, более точно учитывает характеристики обрабатываемого си нала, следствием чего является увеличение в сравнении с прототипом отношения сигнал/шум восстановленных сигналов.

Следует отметить, что дополнительным достоинством устройства является отсутствие аналоговых элементов, что делает модем стабильным и технологичным.

Формула изобретения

Адаптивный дельта-кодер, содержащий компаратор, первый вход которого является

1658384

Составитель О.Ревинский

Редактор В.Бугренкова Техред М,Моргентал Корректор М.Максимишинец

Заказ 1722 Тираж 466 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Рэушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 информационным входом дельта-кодера, а выход соединен с информационным входом триггера, тактовый вход которого является тактовым входом дельта-кодера, выход триггера подключен к входу первого фильтра и является выходом дельта-модулятора, первый дискриминатор, второй фильтр, выходы которого и выходы первого фильтра соединены с первыми и вторыми входами перемножителя, отличающийся тем, что, с целью повышения точности дельта-кодера, в него введены цифроаналоговый преобразователь, второй дискриминатор, первый и второй буферные регистры, сумматор и преобразователь кодов, выходы которого подключены к входам второго фильтра, тактовые входы буферных регистров объединены и подключены к тактовому входу дельта-кодера, информационные входы первого и второго буферных регистров подключены к выходам одноименных фильтров, выходы первого и второго дискриминаторов соединены соответственно с

5 первым и вторым входами преобразователя кодов, выходы первого буферного регистра подключены к третьим входам преобразователя кодов, входам второго дискриминатОра и первым входам сумматора, выходы кото10 рого соединены с входами первого дискриминатора, выходы второго буферного регистра соединены с четвертыми входами преобразователя кодов, пятый вход которого объединен с вторым входом сумматора и

15 подключен к выходу триггера, выходы перемножителя подключены к входам цифроаналогового преобразователя, выход которого соединен с вторым входом компаратора.