Устройство для сжатия и кодирования аналоговых сообщений в системах с кодово-импульсной модуляцией

 

409277

Союз Советских

Социалистических

Республик

E О П

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Зависимое от авт. свидетельст«ва №вЂ”

Заявле««о 30.V I.1971 (№ 1674341/18-24) с «при«соеди«нением заявки №вЂ”.Ч, Кл. б 08с 19/28

Госудврствеииый комитет

Совета Ми««иетрав СССР . оо делам изоеретеиий и открытий

Приоритет—

Опх бл>вковано ЗО.XI.1973. Бюллете<нь ¹ 48

),К 621,398 (088.8) Дата о»ублнкован««я описания !2.VII.1974

Автор

««зоо pp! < ««!! 5«

В. А. Свириденко

За««п««тсг««>

Московский ордена Трудового Красного Знамени электротехнический институт связи

УСТРОЙСТВО ДЛЯ СЖАТИЯ И КОДИРОВАНИЯ

АНАЛОГОВЫХ СООБЩЕНИЙ В СИСТЕМАХ

С КОДОВО-ИМПУЛЬСНОЙ МОДУЛЯЦИЕЙ

Изобретение относится к области телемеханики.

Извест«ны устройства для сжатия и коди,рования аналоговых сооощений в системах с кодово-импульсной модуляцией, содержащее последовательно соеди»сн»ые дискретизатор, преобразователь аналог-цифра, блок а«нализа приращений, выходы которого подключены к .входам блока памяти, а также генератор ««х«пульсов, один из выходов кото1юго подсоединен к им!пульсному входу д««с«с«рет««затора, и делитель .частоты.

Из|вестные устройства, реализующие принцип отбраковки избыточных выборок исходного сообщения на основе анализа приращений, требуют перев«е«««ной частоты опроса, проводят оценку текущей ширины спектра сообщения с

:«спользованием предсказания, посылают в канал данные, которые должны быть снабжены большим количество!м служеб««ой (адресной) информации о текущей оценке ширины спектра и соответствующем этой оце«нке в ременном интер«вале. Они не позволяют объединять да<нные от большого числа источников из-за переменной «астоты опроса и иногда дают большую погрешность в рез!ультате запаздывания.

Цель изобретения — повышение эффективности использования пропускной с«пособ«ности канала переда «и данных.

Это достигается тсги> что другой выход генератора импульсов подключен к входу делителя частоты, а выходы делителя — к импульсным входам блока анализа приращений. Блок анализа приращений включает в себя последовательно соединеннь«е,и нтерполяторь«, каждый пз которых содержит стробируемый каскад, оди«н из входов которого подключен через элемент задерж«си к одному из входов схемы вычита««!«я, другой вход — к соот«ветству«о«цеа«у выходу делителя частоты, выход — к одному из входо<в сумматора и входу восстанавливающего

<рпльтра. Выход фильтра подсоединен и другому входу схемы вычитания, один из выходов этой схемы — к,пороговой схеме, а другой— к схеме запрета. В и нтерполятор введе н также генератор адреса. Один пз его входов соединен первым выходом пороговой схемы, с входамп первого ключа и формирующего каскада, под«;люченногo к схеме запрета, другой вход — с

20 выходом первого ключа и с входом второго ключа, а выход через второй ключ — с сумматором. Второй выход пороговой схемы соеди»е» с другим входом !пер<вого клю «а, Иа <))!«B. 1 показана блок-схема предложеп25 ного устройства; на фиг. 2 — функциональная схема ««««терполятора; на фиг. 3, а — г — осциллограммы, поясняющие принцип работы устройсг >а., «,ес«<рет!«затор I устройства, па который по30;«ается »сходное сообщение, последователь»»

409277

1О

ЗО соединен с аналого-цифровым преобразователем 2, блоком 8 анализа приращений сообщения и блоком 4 памяти. К импульсному входу дискретизатора подсоединен выход генератора 5 импульсо в, другой выход этого генаратора — к делителю 6 частоты. Выходы делителя подключены к соответствующим импульсным входам блока 8, содержащего и интерполяторов 71 — 7„, которые имеют (кро ме последнего) по два выхода (один из .них подсоединен к блоку памяти, а другой — к последующему интор полятору) .

Предложенное устройство работает следующим образом.

Подаваемое на его вход сообщение m(t) поступает на дискретизато|р 1, импульсный вход которого подключен к генератору 5 импульсов.

Аналоговое сообщение подвергается амплитудно-импульсной иодуля ции с фиксированной частотой опроса fp. Последняя выбирается из уСЛОВИя 1О) 2. Ра|акс (ГДЕ Fìàêñ — MBÊCHмальпо возможная ширина спектра сообщения

m(t), С выхода дискретизатора сигнал m (t) проходит на вход преобразователя 2, квантующего сообщения m (t) по уровню. Ци ф ровой выход прео|бразователя подается вы вход блока 8, cocTQHIUelI из и идентичных интерполяторов.

Одновременно на импульсный вход первого интерполято ра 7 блока 8 поступают импульсы с частотой следоваяия fl = — -=fp 2

fp

1 у †.о где А — целое число, выбираемое из условия

fl )2 ° Fìин. (Fìин — МИНИМаЛЬНая IUHPlHÍa спектра сообщения m(t) от делителя 6 ча стоты, в качестве которого может служить счетчик на приггерах). Импульсы с частотой fl попадают на строб ируемый каскад 8 (схема «И») первого интер полятора 71 и пропускают сигнал от преобразователя 2. Далее сигнал поступает на восстанавливающий цифровой фильтр 9, импульсная реакция которого в цифровой .форме воспроизводит импульсную реакцию àlíàëîгового ступенчатого или линейного интерполятора илп более сложных восстанавливающих фильтрoiB, согласованных с частотой следования импульсов, подаваемых на блок делителя.

Для случая ступенчатой инте рполя ции восстанавливающим фильтром, может служить запоминающее устройство (ЗУ) с вре мевем памяти Т . =1. (для интерполятора 71 м=1, для интерполятора 7а м=2 и т. д.). Одновремеино входной сигнал интерполятора подается на элемент 10 задержки (для цифровых данных это ЗУ, частота считывания которого определяется временем запаздывания T сигнала в восстанавливающем фильтре). Для произвольного фильтра Т» =Т: ° .

Далее сигналы от фильтра и элемента задержки поступают на вычитающее устройство 11, выходной сигнал которого представляет разность (приращение) между входным сигналом и восстановленным из входного по меньшей (в 2" раз для i-го интерполято35

5О

65 ра) части его выборок. В TQIM случае, если величина ка кой-либо выборки этой разности,превышает установленный порог, то такой разностный сигнал по д вертается дальнейшему анализу в последующем интерполяторе, если нет, то с выхода порогового устройства .12 поступает через формирующий каскад 18 сигнал на схему 14 за прета, который исключает необходимость проводить, последующий а нализ в следующем интерполяторе блока 8. Этот же cmrнал, на который накладывается «адрес» интерполягора 71 в генераторе 15 адреса, проходит через ключ 16 и сумматор 17 на блок 4 памяти для зап иси в нем ин формации об отсутствии в исходном сообщениями высокочастотных составляющих, пре восходящих по амплитуде уcTBHOÂленный порог. При этом на,блок памяти, работающий в старт-стопочном режиме, поступают выборки от CTpol6Hplyeмого каскада интерполятора 7I блока 8, которые постоянно записываются в блок памяти. Выборки, приращений от интерполяторов 7>, 7> и т. д. в случае отсутствия высокочастотных составляющих, превосходящих порог, не записываются. Если наступает такой момент, что интенсивность приращения превосходит порог, то соответствующий адресный сигнал интер полятора 7ь сформирова нный в генераторе адреса, поступает через ключ 16 и сумматор,17 на блок па мяти. Появление егo дважды, позволяет сулить об отсутстви|и высокочаcTQTных составляющих,в интервале времени между двумя адресными сигналами и правильно расшифровать закодированную информацию. Вторая его запись может появиться в том случае, если первая запись уже была. Для этого служат самобломирующиеся управляемые,ключи,lб и 18, В начальном состоянии ключ 16 замкнут, а ключ .ll8 разомкнут. Если сигнал с выхода вычитающего устройства 11 не превышает порог, то соответствующий сигнал с первото выхода порогового устройства 12 поступает одновременно на формирующий каскад 18, разомкнутый ключ 18 (и замыкает его) и генератор 15 адреса, где на него накладывается адресный признак интерполятора. Далее сигнал с выхода генератора адреса подается через,за мкнутый ключ llá на,сумматор 17 и далее на блок памяти. Ключ 16 после прохождения сигнала переходит в ра зомкнутое состояние — самоблокируется. Замыкается он теперь

ToJIblKo после поступления на его второй вход сигнала с выхода ключа 18. Таким образом, второй раз адресный сигнал, свидетельст вующий об отсутствии высокочастотных составляIoIU(Hx в Hlcxo+HoiI сообщени|и, не может быть записан.

Если после описанной ситуации порог прсвышаегся, то со второго выхода порогового устройства 12 подается сигнал на уже замк нутый ключ 18 и далее на генератор адреса. Выходной сигнал ключа 18 за|мыкает,ключ 16 и размыкает сам ключ 18 — блокирует его, что делает невозможным поступление второй раз

409277

:сигнала о превышении по рога на генератор адреса.

Выходной сигнал генератора адреса через замкнутый теперь ключ 1б,поступает через сумматор 17 в блок. памяти Аналогично проводится анализ приращений в последующих интерполяторах блока 8. При этом если си гнал приращен ия на выходе какого-л ибо из этих интерполяторо в меньше порога, то формируется свой адресный ciHpHBJI для записи в блок памяти.

В случае, если ширина спектра сообщения продолжает умень шатыся, то предыдущий интер полятор также формирует свой адресный сигнал. При расширении .спектра сообщения сначала формируются адресные сигналы предыдущих интерполяторов, а затем последующих, т. е. адресные сигналы,последующих интерполяторов заключают внутри сигналы лредыдущих и нтер поляторов, что позволяет правильно дешифрнро вать за)кодированную информацию.

Процесс кодирования информации, поступающей с выходов стробируемых каскадов интерполяторов, следующии: импульсы приращений сообщения каждого интерполятора следуют не в реальном масштабе време ни, а с задержкой относительно действительного момента времени на время Тз, равное задержке в восстанавл ивающих фильтрах во всех п редыдущих интерполяторах блока 8. Например, задержка сигнала от интерполятора,7 блока 8 определяется задержкой в и нтерполяторах 7> и 7 и равна Тз=Т::, + Т,„.

Осциллограммы, поясияющие процесс работы устройства, представлены на фиг. 3: а— исходное положение m(t), подвергнутое дискретизации с частотой fo, и восстановленное сообщение m><(t) .в интерполяторе 7 блока 3; б — приращение сообщения m> (t), прошедшее интерполятор 7ь и его восстановление mg. (t) в интер поляторе 7, в — приращение сообщения т (t), прошедшее интерполятор 7>, и его восста новление m3. (t) в интерполяторе 7з, г— закодированная,информация о сообщении

m(t), поступающая в блок памяти.

Для удобства осциллограммы совмещены по времени н сигналы представлены в аналоговой форме, а масштаб по оси,времени для осциллограммы, иллюстрирующей входной сигнал блока,памяти, сжат в два раза.

В качестве .восстанавливающих фильтров взяты линейные интерполяторы.

Предмет изобретения

1. Устройство для сжатия и кодирования аналоговых сообщений в cHlcTBMBx с кодовоимпульсной модуляцией, содержащее последовательно соединенные дискретизатор, аналогоцифровой преобразователь и блок анализа

1; првращений, выходы которо го подключены к входам блошка памяти, генератор импульсов, один из выходов которого подключен к импульсно м у .входу дискретизатора, и делитель частоты, отличающееся тем, что, с целью повы2О щения эффективности использования пропускной способ ности канала, передачи данных, другой выход генератора импульсов подключен к входу делителя частоты, выходы которото подсоединены к импульсным входа м блока анали25 за приращений.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что блок анализа приращений включает в себя последо вательно соединенные интерполяторы, каждый из кото рых содержит стробируемый

30 каскад, один из входов которого подключен через элемент задержки к одному из входов схемы вычитания, другой вход — к соответствующему выходу делителя частоты, а выход соединвн с одним из входов сумматора и с входом lo восста навливающего фильтра, выход которого подключен к другому входу схемы вычитания, один из выходов которой подключен к,пороговой схеме, а другой — к схеме за прета, генератор адреса, один из входов которого соединен

4О с перовым выходом пороговой схемы, с входами первого ключа и формирующего каскада, подключенного к схеме .за прета, а другой вход соединен с выходом первого ключа и с входом второго ключа, а выход через второй ключ со45 единен с сумматором, второй выход пороговой схемы соеди нен с другим входом первого ключа.

409277

rn g(t) mô) А3 исныс сигнапы

Составитель Г. Старцева

Редактор И. Груздева

Техред Т. Ускова

Обл. тип, Костромского управления издатетьстн, полиграфии н кппккпой торговли

Еор1токтор Л. Орлова -аказ 1805 113д, Л" 1 1 12 1 праги 624 1!одииснос

Ц11ИИПИ осударственного комитета Совета Министров ССС! по делам изобретений и открытий

Москва, )K-35, Раушская паб., д. 4/5