SU1241477A1 - Устройство дл цифровой передачи звуковых сигналов - Google Patents

Abstract

Изобретение может быть использовано в цифровых системах св зи. Изобретение позвол ет повысить качество передачи .звуковых сигналов (например, через спутниковые ретрансл торы ) без увеличени  скорости кодировани  . Устройство содержит кодер I и декодер 2, соединенные каналом 3св зи. Кодер 1 состоит из блока 4хранени  и выборки, компаратора 5, регистра 6 последовательных приближений , первого экспандирующего преобразовател  7 и цйфроаналогового преоб (Л to 4 u ч J

Description

разовател  10, декодер 2 состоит из входного регистра 17, первого экспан- дирующего преобразовател  18, циф- роаналогового преобразовател  21 и сглаживающего фи.пьтра 28. Введение в кодер 1 (декодер 2) второго экспан- дирующего преобразовател  8 (19), коммутатора 9 (20), запоминающего регистра 11 (22), цифрового компаратора 12 (23), RS-триггера 13 (24), дешифратора 14 (25), таймера 15 (26) и элемента 16 (27) ИЛИ обеспечиваИзобретение относитс  к технике электросв зи и вычислительной технике и может быть использовано в цифровых системах св зи.

Цель изобретени  - повьшение качества передачи без увеличени  скорости кодировани .

На чертеже изображена блок-схема , предлагаемого устройства.

Устройство дл  цифровой передачи звуковых сигналов содержит кодер 1 и декодер 2, соединенные каналом 3 св зи. Кодер 1 состоит из блока 4 выборки и хранени , компаратора 5, регистра 6 последовательных приближений , первого и второго экспандиру- ющих преобразователей 7 и В, коммутатора 9, цифроаналогового преобразовател  (ЦАП) 10, запоминающего регистра 1 1 , цифрового компаратора 12, RS- триггера 13, дешифратора 14, таймера 15 и элемента 16 ИЛИ.; Вход декодера 1 через блок 4 соединен с первым входом компаратора 5, второй вход которого соединен с выходом ЦАП 10, а выход подключен к входу регистра 6 и  вл етс  выходом кодера 1. Декодер 2 состоит из входного регистра 17, первого и второго экс- пандирующих преобразователей 18 и 19, коммутатора 20, ЦАП 21,, запоминающего регистра 22, цифрового компаратора 23, RS-триггера 24, дешифратора 25, таймера 26, элемента 27 ИЛИ и сглаживающего фильтра 28.

Вход регистра 17  вл етс  входом декодера, а выход ЦАП 21 через сглаживающий фильтр 28 соединен с выходом декодера. Идентичньш элементы коет оптимальный режим кодировани  (декодировани ) сигнала. При этом в случае , когда передаваемый сигнал в выбранном диапазоне измен етс  незначительно , кодер работает в линейном режиме с точностью до 10 двоичных разр дов, а когда изменени  сигнала значительны или величина .его меньше половины выбранного диапазона, кодер переходит в нелинейный режим с 8-разр дной точностью измерени  отсчетов входного сигнала. Гил. 2 табл.

дера и декодера имеют одинаковые соединени . Входы первого преобразовател  7 (18), запоминающего регистра 11 (22), дешифратора 14 (25) и таймера

15 (26) объединены с пёрвь ми входами второго преобразовател  8 (19) и цифрового компаратора 12 (23) и подключены к выходам регистра, 6 (17). Выходы преобразователей 7 и 8 (18 и

19) соединены с соответствующими входами коммутатора 9 (20), выходы которого подключены к входам ЦАП 10 (21). Вторые входы второго преобразовател  8 (19) и цифрового компаратора 12 (23) объединены и подключены к выходам запомииающего регистра 11 (22). Выходы дешифратора 14 (25) и таймера 15 (26) соединены с входами элемента 16 (27) ИЛИ. Выходы цифрового компаратора 12 (23) и элемента 16 (27) ИЛИ подключены к перво- и второму входам.RS-триггера 13 (24), выход которого соединен с управл ю- ш ми входами коммутатора 9 (20) и

запоминающего регистра 11 (22).

Устройство дл  цифровой передачи звуковых сигналов работает следующим образом.

Звуковой сигнал поступает на

вход блока 4 выборки-хранени  кодера. 1, где фиксируютс  текущие значени  этого сигнала. Полученный сигнал подаетс  на первый вход компаратора 5, в котором каждое отсчетное

значение сравниваетс  с последовательностью значений эталонного сигнала , поступающего на его второй вход с выхода ЦАП 10. Двоичный сигнал , полученный в результате срав

нени , поступает на выход кодера 1 и на вход регистра 6 последовательных приближений, вьфабатывающего последовательность двоичных чисел, величина которых последовательно приближаетс  к величине кодируемого значени  сигнала. При кодировании сигналов звукового вещани  регистр 6 вырабатьшает последовательность 10-разр дных двоичных чисел, которы подаютс  на входы экспандирующих преобразователей 7 и 8. Экспандиру- ющий преобразователь 7 преобразует Ю-раэр дные числа, представленные через пор док и мантиссу, в 1А-разр дные двоичные числа в соответствии с табл. 1, реализу  цифро.вую аппроксимацию квазилогарифметическо То закона А-87,6/13.

Через коммутатор 9 последовательность чисел подаетс  на вход ЦАП 10 где преобразуетс  в последовательность значений эталонного сигнала, поступающего на второй вход компаратора 5. В этом режиме работы кодер 1 обеспечивает нелинейное кодирование , т.е. обеспечивает 8-разр дную

точность измерени  величин отсчетов сигнала.

Выходной сигнал регистра 6 одновременно поступает на запоминающий регистр 11 и цифровой компаратор I2, с помощью которых производитс  сравнение пор дка предыдущего числа с пор дком последующего. Если эти пор дки равны, то компаратор 12 вырабатьшает сигнал установки RS-триг- гера 13 в такое состо ние, при котором его выходной сигнал запрещает запись в регистр 11 и с помощью коммута40 тора 9 подключает ЦАП 10 к выходу второго экспандирующего преобразовател  В. Экспандирующий преобразователь 8 преобразует 14-разр дные числа , представленные пор дком и мантис-45 зователь 7) и линейном (через экспансой , поступающие на его вход от регистра 6 последовательных приближений (разр ды А, В, С, D, Е, F, G, Н, 1) и запоминающего регистра 11 (разр ды А , в , С ) в 14-разр дные двоичные числа арифметического кода, как показано в табл. 2.

Как видно из таблицы, в этом случае кодер 1 обеспечивает кодирование с точностью до дес ти двоичных разр дов в диапазоне уровней, ограниченном пор дком числа, хран щимс  в регистре 11, т.е. работает в линейном

дирующий преобразователь 8)-. Управление режимом осуществл етс  самим сигналом: линейный режим сохран етс , когда изменение уровн  сигнала не

50 превышает +3 дБ, а нелинейный режим устанавливаетс , когда уровни сигнала мен ютс  в более широких пределах . Взаимодействие кодера 1 с декодером 2 осуществл етс  через канал 3

55 св зи. Декодер 2 работает синхронно с кодером 1, поскольку управление его режимом осуществл етс  тем же цифровым сигналом, поступающим с вьгхо

10

25

15

2414774

режиме. EcjiH очередное отсчетное значение входного сигнала дыходит за пределы этого .диапазона (перегрузка), то регистр 6 ;формирует число, содержащее единицы во всех разр дах. Эти числа обнаруживаютс  дешифратором 14, который вырабатывает сигнал, поступающий-через элемент 16 НПИ на второй вход RS-триггера 13, измен   его состо ние на обратное. При этом выходной сигнал RS-триггера I3 снимает запрет записи с регистра II и подключает с помощью коммутатора 9 входы ЦАП 10 к выходам экспандирую- щего преобразовател  7. Аналогичное переключение режима происходит и в случае, когда ютсчетные значени  звукового сигнала в течение времени, заданного таймером 15, не выход т за пределы половины указанного диапазона (при недогрузке). Таймер (5 вырабатывает сигнал переключени , поступающий с его выхода на вход RS- триггера 13 через элемент 16.ИЛИ, если в течение задаваемого таймером 15 времени не происходит его установки в О. Установка в О осуществл етс  единицей при или нулем при в следующем за 8 разр де числа, что свидетельствует о том, что сигнал кодируетс  с максимальной точностью, использу  весь динамический диапазон кодировани . При отсутствии сигналов установки в О на выходе таймера 15 формируетс  сигнал, который измен ет состо ние RS-триггера 13, поступа  на его вход через элемент 16 ИЛИ При этом кодер 1 переходит в нелинейный ре20

30

35

жим работы. Врем , задаваемое таймером 15, выбираетс  в пределах 1-2 мс,

Таким образом, кодер 1 работает поочередно в двух режимах: нелиней- , ном (через зкспандирующий преобразователь 7) и линейном (через экспандирующий преобразователь 8)-. Управление режимом осуществл етс  самим сигналом: линейный режим сохран етс , когда изменение уровн  сигнала не

превышает +3 дБ, а нелинейный режим устанавливаетс , когда уровни сигнала мен ютс  в более широких пределах . Взаимодействие кодера 1 с декодером 2 осуществл етс  через канал 3

св зи. Декодер 2 работает синхронно с кодером 1, поскольку управление его режимом осуществл етс  тем же цифровым сигналом, поступающим с вьгхо

f;a компаратора 5 кодера 1. Однако в отличие от последнего, где экспанди- рование осуществл етс  в цепи обратной св зи и приводит к компандирова- нию передаваемого сигнала, в декодере 2 экспандированный сигнал поступает с выхода ЦДЛ 21 через- сглаживающий льтр 28 на выход устройства. При этом в устройстве обеспечиваютс 

I 1 1 1 1 О 1 О 1

1 U V , W xyzOOOOOO OluvwxyzOOOOO 00 luvwx.yzOOOO

1 OOuvwxyz l.OOOluvwxyzOO.O OilOOOOluvwxyzOO

010OOOOOluvwxyzO

001 OOOGOOluvwxyz

000OOOOOOOuvwxyz

1 I 1 I 1 a 1 01

1 1 1 1 1 1 luvwxyz 1 1 1 1 1 lOuvwxyz 1 1 1 1 lOuvwxyzl

lOOuvwxyzOl 1 1 lOuvwxyz 1 1 OillllOzvwxyzlll

010llOuvwxyz. 111

001lOuvwxyzlllll

Ov. 0 00 u V w X у z 1 1 1 1 1

Вход

1 т I lii..i 1 ... - - - | - p- - - -J- -- - -p--« - . 11 ..-.i|. I .-....

s- JA IB |c I s |c ID |Е|.Р IG н i s a |ь Ic jd je |f |g |h 111 j |k 11 U

11 1 t 0

те же параметры качества, что И1в коде с квазимгновенным компандированием. но дл  этого не требуетс  повьшени 

скорости кодировани . Кроме того, дл  передачи пор дка чисел не требуетс  и дополнит«утьной скорости передачи , поскольку этот пор док передаетс  в моменты времени, когда устройство работает в нелинейном режиме.

. Таблица 1

Таблица 2

Выход

PQRwvwxyzOOOO OFQRuvwxjrzOOO

Вход

7 A jiqcfs- rf; I cy T PFF PF T rFf TbT irn:Trj;

I .., 1, J , ,.i, , J, ,t , ,

1 lOtNPQRuvwxyzNOOPQRwvwxyzOO

100OOOPQRuvwxyzO

0--OOOOPQRuvwxyz

I-- llllPQRuvwxyt

OillltPQRuvwxyzl

0 0 lONPQRuvw xyzN1 1 PQRuvwxyz II

001IPQRuvwxyzlll

booPQRuvwxyzlIll

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Устройство дл  цифровой передачи звуковых сигналов, содержащее кодер, состо щий из компаратора, регистра последовательных приближений, первого экспандирующего преобразовател , цифроаналоговогй преобразовател  и блока выборки и хранени , вход-которого  вл етс  входом кодера, выход подключен к первому входу компаратора , второй вход которого соединен с выходом цифроаналогового преобразовател , а выход  вл етс  выходом кодер и подключен к входу регистра последовательных приближений, выходы которого соединены с входами первого зкспандирующего преобразовател , выход кодера через канал св зи соединен с декодером, состо щим из входного регистра, первого экспандирующего преобразовател  и соединенных последовательно цифроаналогового преобразовател  и сглаживающего фильтра выход которого  вл етс  выходом декодера , входы первого экспандирующего преобразовател  соединены с выхода- 1ми входного регистра, вход которого  вл етс  вводом декодера, о т л иПродолжение табл.2 Выход

   25

   0

   5

   0

   5

   чающе ес  тем, что, с целью повышени  качества передачи без уве- личени  скорости кодировани , в кодер и в декодер введены коммутатор, запоминающий регистр, дешифратор, таймер , цифровой компаратор, элемент ИЛИ, RS-триггер и второй экспандиру- ющий преобразователь, первые входы которого объединены с соответствугаци- ми первыми входами цифрового компаратора и соответствующими входами первого экспандирующего преобразовател , дешифратора, таймера и запоминающего регистра, выходы которого подключены к вторым входам второго экспандирующего преобразовател  и цифрового компаратора, выход которого соединен с первым входом RS- триггера, выход которого подключен к управл ющим входам запоминающего регистра и коммутатора, первые и вторые входы которого соединены с выходами соответствующих экспандирующих преобразователей, выходы коммутатора подключены к входам цифроаналогового преобразовател , выходы дешифратора и таймера соединены с входами элемента ИЛИ, выход которого подключен к второму входу RS-триггера.