SU995305A1

SU995305A1 - Pulse-code modulation coder

Info

Publication number: SU995305A1
Application number: SU813298503A
Authority: SU
Inventors: Виталий Иванович Денисов; Виктор Владимирович Корольков
Original assignee: Одесский Электротехнический Институт Связи Им.А.С.Попова
Priority date: 1981-06-02
Filing date: 1981-06-02
Publication date: 1983-02-07

Description

Изобретение относится к технике электрической связи и может быть использовано в системах связи с импульсно-кодовой модуляцией (ИКМ) для передачи сигналов звукового вещания.The invention relates to techniques for electrical communication and can be used in communication systems with a pulse-code modulation (PCM) for transmitting audio broadcasting signals.

Известен кодек с ИКМ, содержаний фильтр низкой частоты, предаскажающий контур, аналого-цифровой преобразователь, цифро-аналоговый преобразователь, восстанавливающий контур и интерполирующий фильтр [1 ].Known codec with PCM, low-pass filter contents, predictive circuit, analog-to-digital converter, digital-to-analog converter, recovery circuit and interpolating filter [1].

Известное устройство при большом уровне высоких частот обладает низким качеством передачи сигнала.The known device at a high level of high frequencies has a low quality signal transmission.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является кодек с импульсно-кодовой, модуляцией, содержащий вкодере фильтр низкой час-, тоты, предаскажающий контур, первый аттенюатор и последовательно соединённые аналого-цифровой преобразователь и компрессор, а в декодере последовательно соединенные экспандер и цифро-аналоговый преобразователь, а также интерполирующий фильтр, восстанавливающий контур и второй аттенюатор С 2 ] .The closest technical solution to the proposed one is a codec with a pulse-code modulation, containing a low-frequency filter, frequency, prediction circuit, the first attenuator and the analog-to-digital converter and compressor connected in series, and in the decoder, an expander and a digital-to-analog converter connected in series as well as an interpolating filter, a recovery circuit and a second attenuator C 2].

Недостатком кодека с ИКМ является низкое качество передачи сигналов из-за невозможности оперативного учета спектральной плотности сигнала.The disadvantage of the PCM codec is the low quality of signal transmission due to the inability to quickly take into account the spectral density of the signal.

Цель изобретения - повышение качества передачи сигнала за счет устранения перегрузок кодека на высоких частотах.The purpose of the invention is to improve the quality of signal transmission by eliminating codec overloads at high frequencies.

Поставленная цель достигается тем, что в кодек с импульсно-кодовой модуляцией введены четыре пороговых блока, четыре ключа и два блока управления, причем выход фильтра низкой частоты соединен с входами предаскажающего контура и первого аттенюатора, выхода первого и второго ключей соединены с входом аналого-цифрового· преобразователя, выход которого соединен с входами первого и второго пороговых блоков, выхода которых соеди йены с соответствующими входами первого блока управления, первый и · второй выхода которого соединены с управляющими входами первого и второго ключей соответственно, вход первого ключа соединен с выходом предыскажающего контура, вход второ го ключа соединен с выходом предыскажающего контура,вход второго ключа соединен с выходом первого аттеню·? aiTopa, кроме того, входа третьего и четвертого ключей соединены с выхо3 дом цифро-аналогового преобраэовате-. ля, вход которого соединен с входами третьего и четвертого пороговых блоков, выходы которых соединены с соответствующими входами второго блока управления, первый и второй выходы 5 которого соединены с управляющими входами третьего и четвертого ключей соответственно, выход третьего ключа через восстанавливающий контур соединен с входом интерполирующего фильт- 10 ра и выходом второго аттенюатора,вход которого соединен с 'выходом четвертого ключа.This goal is achieved by the fact that four threshold blocks, four keys and two control units are introduced into the codec with pulse-code modulation, and the output of the low-pass filter is connected to the inputs of the prediction circuit and the first attenuator, the output of the first and second keys are connected to the analog-digital input · A converter whose output is connected to the inputs of the first and second threshold blocks, the outputs of which are connected to the corresponding inputs of the first control unit, the first and · second outputs of which are connected to the control by the inputs of the first and second keys, respectively, the input of the first key is connected to the output of the predistortion circuit, the input of the second key is connected to the output of the predistortion circuit, the input of the second key is connected to the output of the first atten aiTopa, in addition, the input of the third and fourth keys are connected to the output3 of the digital-to-analogue conversion. For the input of which is connected to the inputs of the third and fourth threshold blocks, the outputs of which are connected to the corresponding inputs of the second control unit, the first and second outputs 5 of which are connected to the control inputs of the third and fourth keys, respectively, the output of the third key through the recovery circuit is connected to the input of the interpolating filter - 10 ra and the output of the second attenuator, the input of which is connected to the 'output of the fourth key.

На чертеже представлена структурная электрическая схема кодека с им- <J5 пульсно-кодовой модуляцией.The drawing shows a structural electrical diagram of a codec with pulse code modulation <J5.

Кодек содержит фильтр 1 низкой частоты, предыскажающий'контур 2, первый аттенюатор 3, первый пороговый блок 4, первый блок 5 управления, втоэд рой пороговый блок 6, первый ключ 7, второй ключ 8, аналого-цифровой преобразователь 9, компрессор 10, экспандер 11., цифро-аналоговый преобразователь 12, третий ключ 13, четвер- 25 тый ключ 14, третий пороговый блок 15, второй блок 16 управления, четвертый пороговый блок 17, восстанавливающий контур 18, второй аттенюатор 19, интерполирующий фильтр 20. jqThe codec contains a low-pass filter 1, predistorting circuit 2, the first attenuator 3, the first threshold block 4, the first control block 5, the second ed threshold block 6, the first key 7, the second key 8, analog-to-digital converter 9, compressor 10, expander 11., digital-to-analog converter 12, third key 13, fourth to 25th key 14, third threshold block 15, second control unit 16, fourth threshold block 17, recovery circuit 18, second attenuator 19, interpolation filter 20. jq

Кодек с импульсно-кодовой модуляцией работает следующим образом.· Входной сигнал ограничивается фильтром 1 по спектру и поступает на , вход предыскажающего контура 2, в 35 котором происходит перераспределение мощности спектральных составляющих сигнала. С выхода предыскажающего контура 2 сигнал поступает на первый [ключ 7, открываемый на время, равное 4Q длительности периода дискретизации, и далее на вход аналого-цифрового преобразователя 9. С его выхода сигнал, представленный в цифровом виде, поступает на компрессор 10, первый пороговый блок 4 и второй пороговый блок 6. С выхода компрессора 10 сигнал поступает в линию связи. При достижении некомпрессированным цифровым сигналом максимально возможного _βдля АЦП уровня первый пороговый, блок ⁵⁰4 выдает сигнал на первый блок 5, который в' следующем периоде дискретизации закрывает первый ключ 7 и открывает второй ключ 8, тем самым включая вместо'предыскажающего кон- 55 тура 2 первый аттенюатор 3. Так как средний уровень входного сигнала выбирается таким, чтобы не происходило ограничение последнего, достижение цифровым сигналом максимального уров-60 ня и коммутация первого и второго ключей 7 и 8 в основном происходит за счет высокочастотных составляющих спектра передаваемого сигнала. После включения первого аттенюатора 3 вклю-65 чение предыскажающего контура 2 оказывается возможным только при уровнях сигнала в некомпрессированном коде, .. меньших максимального на величину, пропорциональную неравномерности частотной характеристики предыскажающего .контура 2. Для устойчивой работы-кодека коэффициент пропорциональности должен выбираться большим единицы.The codec with pulse-code modulation works as follows: · The input signal is limited by the filter 1 by the spectrum and fed to the input of the predistortion circuit 2, in which 35 the power of the spectral components of the signal is redistributed. From the output of the predistortion circuit 2, the signal is supplied to the first [key 7, which is opened for a time equal to 4Q of the duration of the sampling period, and then to the input of the analog-to-digital converter 9. From its output, the signal, presented in digital form, goes to the compressor 10, the first threshold block 4 and the second threshold block 6. From the output of the compressor 10, the signal enters the communication line. When the uncompressed digital signal reaches the maximum possible _β for the ADC level, the first threshold level, block ⁵⁰ 4 generates a signal to the first block 5, which in the next sampling period closes the first key 7 and opens the second key 8, thereby including instead of the prediction circuit 55 2 first attenuator 3. Since the average level of the input signal is selected so that there is no limitation of the latter, the digital signal reaches a maximum level of-60 ny and the switching of the first and second keys 7 and 8 mainly occurs after Thu high frequency components of the spectrum of the transmitted signal. After switching on the first attenuator 3, switching on the predistortion circuit 2 is possible only at signal levels in the uncompressed code .. lower than the maximum by an amount proportional to the unevenness of the frequency response of the predistortor circuit 2. Circuit 2. For stable operation of the codec, the proportionality coefficient should be selected to be greater than unity.

При этом решение о коммутации первого или^-второго ключа 7 или 8 выдается первым блоком 5 в зависимости от состояния управляющего входа первого Ключа 7 в предыдущем цикле передачи.The decision on switching of the first or ^- a second key 7 or 8 is given first block 5 depending on the state of the control input of the first switch 7 in the previous transmission cycle.

В табл.1 дана зависимость состояний .Table 1 gives the dependence of the states.

Таблица Table 1 1 Состояние вы- The condition you Состо- Consists of Состояние уп- State of хода move яние an expression равняющих вхо- equating inputs — - управ- management ДО в Up to перво- first второ- second ляюще- barking --------- --------- го по- go on го по- go on го go перво- first второго second рого- horn рого- horn входа entry ГО GO ключа 8 key 8 вого vogo во го in th перво- first ключа the key блока block блока block го go 7 7 4 4 6 6 ключа в предыдущем цикле передачи key in the previous transfer cycle —----- —----- 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 1 1 0 0 1 1 1 1 1 1 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 1 1

С выхода линии связи цифровой сигнал в компрессированном коде поступает на вход экспандера 11, с выхода которого в некомпрессированном виде поступает на вход цифро-аналогового преобразователя 12, на вход третьего порогового блока 15 и на вход четвёртого порогового блока 17. С выхода ЦАЛ 12 сигнал в виде отсчетов АИМ-сиг нал поступает на вход третьего ключа 13 и, пройдя его, на вход восстанав «From the output of the communication line, the digital signal in the compressed code is fed to the input of the expander 11, the output of which in the uncompressed form is input to the digital-to-analog converter 12, to the input of the third threshold block 15 and to the input of the fourth threshold block 17. From the output of the DAC 12, the signal in the form of samples, the AIM signal arrives at the input of the third key 13 and, after passing it, restoring to the input

ливающего контура 18. С выхода восстанавливающего контура 18 сигнал, восстановленный по спектру, поступает на интерполирующий фильтр 20, который доопределяет АИМ-сигнал до не£рерывного. При достижении сигналом в екомпрессированном коде максимального уровня на выходе Третьего порогового блока 15 формируется логическая единица, по которой второй блок 16 выдает сигнал, открывающий четвертый 1 ключ 14 и закрывающий третий ключ 13.flow path 18. From the output of the recovery path 18, the signal reconstructed from the spectrum is fed to an interpolation filter 20, which further determines the AIM signal to be continuous. When the signal in the compressed code reaches the maximum level at the output of the Third threshold block 15, a logical unit is formed by which the second block 16 gives a signal that opens the fourth 1 key 14 and closes the third key 13.

’ В этом случае в следующем периоде дискретизации в канал вместо восстанавливающего контура 18 включается второй аттенюатор 19. Обратное включение' восстанавливающего контура 18 становится возможным только при уровне сигнала в некомпрессированном коде, меньшем максимального на величину, пропорциональную неравномерности частотной характеристики восстанавливаю-.. щего контура 18. Коэффициент пропорциональности выбирается таким же как . и для кодера. Решение о коммутации ключей выдается вторым, блоком 16 в зависимости от состояния управляющего входа -третьего ключа 13 в предыдущем- цикле передачи.'In this case, in the next sampling period, the second attenuator 19 is switched on instead of the recovery circuit 18 in the channel. Reverse inclusion of the recovery circuit 18 becomes possible only when the signal level in the uncompressed code is less than the maximum by a value proportional to the uneven frequency response of the recovery circuit .. 18. The proportionality coefficient is chosen the same as. and for the encoder. The decision to switch keys is issued by the second, block 16, depending on the state of the control input — third key 13 in the previous transmission cycle.

В табл.2 дана зависимость состояний. .Table 2 gives the dependence of the states. .

Т а б л и ц а T a b l c a 2 2 · · Состояние выходов Output Status Состояние управляющего входа третьего ключа 13 в предыдущем цикле передачи The state of the control input of the third key 13 in the previous transfer cycle Состояние управляющих Management Status третьего порогового блока 15 third threshold block 15 четвертого порогового блока 17 fourth threshold block 17 третьего ключа 13 third key 13 четвертого ключа 14 fourth key 14 1 0 1 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 ⁰⁰ 0 0 1 - 1 - 0 0 1 1 1 1 1 1 о about 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 ⁰ ' ⁰ ' 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 1 1

Таким образом, синхронность работы всех'ключей обеспечивает сам сигнал в некомпрессированном коде. Использование для коммутации ключей сигнала в некомпрессированном коде позволяет сохранить прежний (как и у кодека без автоматического адаптивного коммутатора) динамический диапазон кодека.Thus, the synchronization of all the keys is ensured by the signal itself in an uncompressed code. Using a signal key for switching in an uncompressed code allows you to maintain the previous (as with a codec without an automatic adaptive switch) codec dynamic range.

Claims

home digital-analog converter l, whose input is connected to the inputs of the third and fourth threshold blocks KOB, whose outputs are connected to the corresponding inputs of the second control unit, the first and second outputs of which are connected to the control inputs of the third and fourth keys, respectively, the output of the third key through restoring The circuit is connected to the input of the interpolating filter and the output of the second attenuator, which is connected to the output of the fourth key. The drawing shows a structural electrical codec circuit with pulse code modulation. The codec contains a low-pass filter 1, a pre-prefix loop 2, a first attenuator 3, a first threshold block 4, a first control block 5, a BT threshold block b, a first key 7, a second key 8, an analog-to-digital converter 9, a compressor 10, expander 11, digital-to-analog converter 12, third key 13, fourth key 14, third threshold unit 15, second control unit 16, fourth threshold unit 17, recovery circuit 18, second attenuator .19, interpolating filter 20. Codec pulse code modulation works as follows. The input Igna limited filter 1 and the spectrum fed to the input circuit predyskazhayuschego 2, wherein there is a redistribution of power spectral signal components. From the output of the predistortioning circuit 2, the signal is fed to the first | key 7, opened for a time equal to the duration of the sampling period, and then to the input of the analog-digital converter 9. From its output, the signal presented in digital form is fed to the compressor 10, the first threshold unit 4 and the second threshold block b. From the output of the compressor 10, the signal enters the communication line. When the uncompressed digital signal reaches the maximum threshold level possible for the ADC, the first block 4 outputs a signal to the first block 5, which in the next sampling period closes the first key 7 and opens the second key 8, thereby turning on the forward-attenuating circuit 2 the first attenuator 3. Since the middle the input signal level is chosen so that the latter is not limited, the digital signal reaches the maximum level and the switching of the first and second keys 7 and 8 is mainly due to you sub-frequency components of the transmitted signal spectrum. After switching on the first attenuator 3, the inclusion of the predistortion circuit 2 is possible only at signal levels in the uncompressed code that are less than the maximum by an amount proportional to the unevenness of the frequency characteristic of the predistortioning circuit 2. For a stable work-track, the proportionality coefficient must be chosen as a large unit. Here, the decision to switch the first or second key 7 or 8 is issued by the first block 5 depending on the state of the control input of the first key 7 in the previous transmission cycle. Table 1 shows the dependence of the state. Table 1 From the output of the communication line, the digital signal in the compressed code goes to the input of the expander 11, leaves the uncompressed output at the output of the digital-to-analog converter 12, and the input of the third orog 15 and the fourth threshold block 17. From the output of AP 12, the signal in the form of readings of the PIM signal is fed to the input of the third key 3 and, having passed it, to the input of the restoring circuit 18, From the output of the control panel and the vanishing circuit 18, the signal reconstructed from the spectrum goes to the interpolation This filter 20, which determines the PAM signal to continuous. When the signal reaches the uncompressed code at the output of the third threshold block 15, a logical unit is formed, according to which the second block 16 generates a signal that opens the fourth key 14 and closes the third key 1 In this case, in the next period of discretization, into the channel instead of the restoring circuit 18 the attenuator 19 is turned on. The reverse inclusion of the restoring circuit 18 becomes possible only when the signal level in the uncompressed code is less than the maximum by an amount proportional to -frequency characteristics of dimension and restoring circuit 18. The present are proportional coefficient is selected in the same ka and for the encoder. The key switching decision is issued by the second, block 16, depending on the state of the control input of the third key 13 in the transmission cycle. Table 2 gives the dependence of the states. . . Table 2 Thus, the synchronism of the operation of all the keys provides the signal itself in the uncompressed code. The use of a signal for switching keys in an uncompressed code allows one to retain the dynamic range of the codec (like that of a non-automatic adaptive switch codec). Claims The codec with pulse code modulation, containing a low-pass filter in the encoder, provides a prefixing encoder. a tour, a first attenuator and series-connected, an analog-to-digital converter and a compressor / a in the decoder are a series-connected expander and a digital-analog converter, as well as an interpolating filter, a restoring circuit and a second attenuator, so that signal by eliminating overloads of the Codec at the low frequencies, four threshold blocks, four keys and two control blocks are inserted into it, with the output of the low-frequency filter connected to the predistor inputs its circuit and first attenuator, the outputs of the first and second keys are connected to the input of an analog-digital converter, the output of which is connected to the inputs of the first and second threshold blocks, the outputs of which are connected to the corresponding inputs of the first control unit, the first and second outputs of which are connected to the control Zimi entered the first and second keys, respectively, the input of the first key is connected to the output of the predictive loop, the input of the second key is connected to the output of the first attenuator, in addition, the inputs of the third and fourth The keys are connected to the output of a digital-to-analog converter, whose input is connected to the inputs of the third and (fourth threshold blocks, outputs of which are connected with the corresponding inputs of the second control unit, the first and second outputs of which are connected to control to the three and fourth switches, respectively, output of the third key through the restoration of the common circuit is connected to the input of the outgoing filter and the output of the second attenuator, the input of which is connected to the output of the fourth key. Sources of information taken into account in the examination 1. The use of digital signal processing. Iodine ed. Oppenheim E.M. M., Mir, 1980, p. 48.

2. Kethermoul K.V. Principles of impulse-code modulation. M., Holy Hour, 1974, p. 152-154 (prototype).