Устройство для передачи сообщений с использованием дельта- модуляции

 

пц 429547

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советски

Социалистических

Республик (61) Зависимое от авт. свидетельства (22) Заявлено 24.07.72 (21) 1813080/26-9 с присоединением заявки № (32) Приоритет

Опубликовано 25.05.74. Бюллетень № 19

Дата опубликования описания 17.01.75 51) M. Кл. Н 04Ь 7/18

Государственный. комитет

Совета Министров СССР оо делам изобретений и открытий (53) УДК 621.395.38 (088.8), (72) Авторы изобретения

И. В. Ситняковский и В. М. Гутенмахер (71) Заявитель

Новосибирский электротехнический институт связи (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРЕДАЧИ СООБЩЕНИЙ

С ИСПОЛ ЬЗОВАН И ЕМ ДЕЛ ЬТА-МОДУЛЯ ЦИ И

Изобретение относится к смешанным системам: связи и может найти применение при кодировании широкополосных, в частности телевизионных сигналов.

Известны устройства для передачи сообщений, линейный сигнал которых состоит из кодовых групп, несущих информацию о величине и знаке приращения сообщения за отсчетный период. 10

Известное устройство содержит схему сравнения, квантователь на два уровня и интегратор, которые образуют классическую схему дельта-модулятора, работающего с частотой 15 отсчетов д в R раз выше частоты отсчетов

fI„требуемой согласно теореме В. А. Котельникова, причем R = 2 — 1, где N — разрядность линейного кода; реверсивный счетчик, осуществляющий алгебраическое сложение R 20 дельта-импульсов, поступающих на его вход в течение одного отсчетного периода

Тк: = 1/fp, кододатчик, преобразующий число, зафиксированное в счетчике, во вторичную кодовую группу с пониженным основанием 25 кода Л = 1о@(R + 1); генераторное оборудование, вырабатывающее импульсные последовательности с частотами fy Гд, f,=Nf (f., — частота повторения импульсов линейного кода). 30

Однако известное устройство характеризуется высокой частотой отсчетов дельта-модулятора, определяемую, как

/д fp (2 1)

Цель изобретения — уменьшение частоты внутрисистемных отсчетов до значения (частоты следования импульсов линейного кода) .

Это достигается тем, что к выходу схемы сравнения через двухполупериодный выпрямитель и М-уровневый квантователь (М(Л ) подключены схема управления шагом квантования и схема управления реверсивным счетчиком, причем, в зависимости от величины и знака разности между входным аналоговым и квантованным сигналами, схема управления шагом квантования подает на интегратор одно из +-2-" возможных значений напряжений, а схема управления реверсивным счетчиком записывает информацию о величине этого напряжения с учетом знака в соответствующий i-й разряд счетчика, где

i=1,2,3,...,М.

На фиг. 1 составлена блок-схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 приведены временные диаграммы, поясняющие принцип работы предлагаемого устройства для случая

N-4.

429547

Приняты следующие обозначения (см. фиг. 1); схема 1 сравнения; М-уровневый (M(N) квантователь 2; интегратор 3; реверсивный счетчик 4; кододатчик 5; генераторное оборудование 6; двухполупериодный выпрямитель 7; схема 8 управления шагом квантования; схема 9 управления реверсивным счетчиком; формирователь 10 знака разностного сигнала в виде чередующейся последовательности нулей и единиц.

Частота отсчетов f > в предлагаемом устройстве принята равной частоте следования импульсов линейного кода f„„, т. е.

4=Nfl=faa где N — разрядность кода.

При этом для обеспечения работы системы требуются две частоты, кратные друг другу (f ä =f и fI,), что существенно упрощает построение генераторного оборудования. К выбору / д мы вернемся ниже. Возможность понижения частоты по сравнению с частотой

f при дельта-кодовой модуляции (ДКМ) обеспечивается тем, что при каждом отсчете в моменты и (n= 1,2,3,..., )

Уд производится многоуровневое (М-уровневое) квантование.

Обработка сигнала в предлагаемом устройстве происходит следующим образом.

Аналоговый сигнал f (i) подают на один вход схемы 1 сравнения, на второй вход которой поступает напряжение f(t) с интегратора 3. Разностный сигнал у (1) = f (i) — з (() через двухполупериодный выпрямитель 7 воздействует на М-уровневый квантователь 2 параллельного типа, имеющий М-выходов и содержащий (M — 1) пороговых устройств со значениями пороговых уровней U, (соображения по выбору М будут изложены ниже), где i = 1, 2, ..., M. В зависимости от абсолютной величины разности I9(i) I в отсчетные моменты времени, следующие с частотой,f д, на одном из выходов квантователя появляетс>1 импульс, имеющий определенный «вес» и отображающий квантованное значение сигнала разности в данный момент.

Например, если в момент 1„значение

III )У, то импульс возникает только на выходе з (см. фиг. 2) и имеет «вес» 2 . При

I e I (У импульс возникает на выходе квантователя г, его «вес» равен 2, и работа устройства в этом случае не отличается (за исключением частоты отсчетов f ë ) от работы известной схемы. Следует отметить, что случай у (:U< имеет место либо при постоянной амплитуде входного аналогового сигнала (или небольших ее изменениях в пределах минимального шага квантования), либо при его отсутствии на входе кодирующего устройства.

Далее выходной импульс квантователя, имеющий, как уже отмечалось, определенный

«вес», с помощью схемы управления шагом квантования, выполненной в виде регулируемого аттенюатора, устанавливает требуемое значение входного напряжения интегратора: иыт — 2 о

Из формулы (1) следует, что количество разрешенных в системе шагов квантования зависит от выбранного количества уровней

55 квантования М, используемых в квантователе 2. Значение М определяет сложность квантователя, а именно; количество пороговых устройств, входящих в его состав, количество токовых переключателей в схеме 8 управле60 ния шагом квантования, а также число логических элементов, образующих схему управления счетчиком. Наконец, М определяет возможности устройства.

Выбор величины Мп,„, которой можно or65 раничиться при заданной разрядности линей5 где Уо — входное напряжение интегратора, соответствующее минимальному шагу квантования системы.

При этом шаг квантования на выходе интегратора также пропорционален указанному

«весу». Полярность входного напряжения интегратора У„„зависит от знака сигнала разности у(1), информация о котором (о знаке), посредством формирователя 10 импульсов

15 знака разности, подается на второй вход схемы 8 управления шагом квантования.

Одновременно выходной импульс квантователя 2 поступает на логическую схему 9 управления реверсивным счетчиком 4, состоя20 щую из схем «И», которая с учетом «веса» импульса подключает его к соответствующему разряду счетчика. При этом, в зависимости от знака разностного сигнала у(/), выходные импульсы формирователя 10 знака

25 этой разности переключают счетчик на режим вычитания или сложения. Число, накопленное в счетчике 4 за период

7 A = — = 1VT0, 30

Л в последовательном коде передается в линию связи, после чего импульсами частоты fI, стирается из его «памяти».

Величина шага квантования в предлагае35 мом устройстве устанавливается независимо от его величины в предыдущий отсчетный момент и может принимать любое i-oe значение, определяемое формулой:

Вс — 2 - В (1)

40 где i=1,2,3,...,М; б — единичный шаг квантования системы, причем при прочих равных с ДКМ условиях

Π— дкм — 2 (2) где Л вЂ” шаг квантования дельта-модулятора системы ДКМ;

8дкм — шаг квантования системы ДКМ в це50 лом.

429547 откуда г — 1

М)1+ loog, будет в N раз меныпе, т. е. (2 — 1) îo

Амакс: 2у

2Ь

Уровни

2о — 2«о + «o + o

5Ь

2Ь + 20 + 2Ь вЂ” Ь

0 — «о + 2«о — Ь

4«о

2o+ Ь -1- 2о — Ь

7Ь

2«о + Ь + 2о 0+ 2Ь о — Ь+Ь вЂ” Ь

ЗЬ

«о + Ь+ 2«0 — «0

6о

Ь+ 2о+ 2Ь+ Ь

Суммы

Уровни

Суммы

Уровни

Суммы

П р и м е ч а и и е. Комбинации слагаемых могут быть и другими, например, уровень 5Ь можно получить как Ь -1-2o+ о+ о. — =2 при О) Ю, iV — = 2Р при D (Ж.

45 (Б=,) ного кода N, производится из слсдующих соображений.

Известно, что максимально допустимое приращение сообщения Ам,„, за период Т>, при дельта-кодовой модуляции определяется, как

А„„, = (2 — 1) Ь.

Так как в предлагаемом устройстве Л= 6/2, согласно (2), то (2 — 1) Ь вЂ” г

Тогда максимально допустимое приращение за период т, 7 а у N

Для воспроизведения такого приращения за один период Т а необходимо иметь в системе максимальный шаг квантования

6макс ?4 макс. Исходя из этОГО РассУ?Кдении и учитывая (1), получим

2М 1 ) (2 — 1) «о

2Ь

Значения требуемых частот при передаче телевидения с Af=6 мгц (N = 4) будут: а) в предлагаемом устройстве f ë =/л ——

= 48 мгц и а = 12 мгц; б) в системе ДКМ, реализуемой, согласно известной схемы, fo — — 180 мгц, f,,=48 мгц и л=12 мгц.

Выигрыш Б в частоте внутрисистемных отсчетов тем больше, чем больше N. Следует отметить и простоту построения генераторного оборудования, вырабатывающего две кратные между собой частоты (48 мгц и 12 мгц), жестко синхронизированные между собой.

Относительно выбора f а. В процессе изложения мы оперировали соотношением

= Nfa. В принципе, может иметь место равенство вида f 0 — — ф„где D — целое число, связанное с N следующим условием:

5 (М вЂ” округляется до ближайшего целого числа).

Например, при У=4 М=2, т. е. i= l, 2 и шаг квантования 6; в соответствии с (1) будет принимать значения 6 и 26.

Из приведенного примера видно, что при

N = 4 и f =Nfl, в предлагаемом устройстве требуется квантователь на 2 уровня (М = 2).

Остальные уровни квантования, требуемые в

15 системе, образуются в результате N-кратного алгебраического суммирования указанных двух уровней (6 и 26) .

Так, например из фиг. 2 (верхний график) следует, что уровень квантования j56 образуется как 26+6+6+6 = 56.

В табл. для рассматриваемого примера показаны разрешенные уровни квантования и соответствующие им суммы, причем, ради

25 простоты, показаны только положительные уровни, отрицательные уровни получаются путем умно>кения каждого слагаемого суммы на — 1. (здесь р — целое число) .

Однако при D) N частота f а получается высокой и теряется одно из основных преимуществ предлагаемого устройства, а при

D(N не используются все разрешенные уровни, увеличиваются шумы квантования и усложняется квантователь и схемы управления шагом квантования и счетчиком, но уменьшается их требуемое быстродействие.

Предмет изобретения

Устройство для передачи сообщений с использованием дельта-модуляции, содержащее блок сравнения, к одному из входов которого подключен выход интегратора, М-уровневый

65 квантователь, реверсивный счетчик, соединен429547 Риг! ный с кододатчиком, генератор, о тл и ч а ющ е е с я тем, что, с целью уменьшения частоты отсчетов, выход блока сравнения, подключенный ко входу формирователя знака разностного сигнала, через двухполупериодный выпрямитель подключен к соответствующему входу М-уровневого квантователя, выходы которого одновременно подключены через узел управления реверсивным счетчиком ко входам реверсивного счетчика, а ко входу интегратора — через узел управления шагом квантования, к другому соответствующему входу которого подключен выход формирователя знака разностного сигнала, соединенный, в свою очередь, с другим соответствующим входом реверсивного счетчика.

429547 и, В

Составитель Л. Глатман

Корректор Н. Учакина

Техред Л. Богданова

Редактор А. Батыгин

Заказ 3456)6 Изд. № 102 Тираж 678 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, Ж-35, Раушская наб., д, 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2