Устройство сжатия и восстановления ширины спектра информационных электрических сигналов с ограниченной полосой частот

 

Изобретение относится к технике передачи информации и может использоваться в системах электросвязи. Устройство сжатия и восстановления ширины информационных электрических сигналов с ограниченной полосой частот содержит первый и второй преобразователи непрерывных сигналов в дискретные, первое и второе перекодирующие устройства, первое и второе устройства сравнения и выбора, с первой по пятую базы данных, первое и второе вычислительные устройства, первый и второй преобразователи дискретных сигналов в непрерывные и первое и второе устройства управления. Технический результат - сжатие ширины спектра сигналов и соответствующее уменьшение полосы частот без уменьшения скорости передачи, который достигается, в частности, за счет использования рекуррентного m-этапного алгоритма, позволяющего свернуть группу отсчетов исходного сигнала в один эквивалентный групповой отсчет-импульс, величина амплитуды и полярность которого отображают аналогичные параметры исходных импульсов-отсчетов соответствующей группы. 3 з.п.ф-лы, 4 табл., 1 ил.

Текст описания в факсимильном виде (см. графическую часть) Тл

Формула изобретения

1. Устройство сжатия и восстановления ширины спектра информационных электрических сигналов с ограниченной полосой частот, содержащее на стороне передачи первый преобразователь непрерывных сигналов с верхней частотой F₁ в последовательность дискретных сигналов с тактовыми интервалами T₁=1/2F₁, первый преобразователь дискретных сигналов с тактовыми интервалами T₂>T₁ в непрерывные сигналы с верхней частотой F₂<F и первое устройство управления, а на стороне приема - второй преобразователь непрерывных сигналов с верхней частотой F₂ в последовательность дискретных сигналов с тактовыми интервалами Т₂=1/2F₂, второй преобразователь дискретных сигналов с тактовыми интервалами T₁<T в непрерывные сигналы с верхней частотой F₁ и второе устройство управления, отличающееся тем, что в устройство введены первое и второе перекодирующие устройства, первая, вторая, третья, четвертая и пятая базы данных, первое и второе устройства сравнения и выбора, первое и второе вычислительные устройства, при этом на стороне передачи к выходу первого преобразователя непрерывных сигналов в дискретные для подачи последовательности двоичных кодовых комбинаций U₁(t), отображающих дискретные отсчеты входных непрерывных сигналов u(t) и следующих с тактовыми интервалами T₁, подключен вход первого перекодирующего устройства, предназначенного для преобразования каждой группы из n кодовых комбинаций u₁(t) в групповые кодовые комбинации ГКК_j (j=1, 2, 3,...) и их последующего преобразования в кодовые комбинации КК_эji (j=1, 2, 3,...; i=1, 2,.., m), подаваемые на первый вход первого устройства сравнения и выбора, второй, третий и четвертый входы этого устройства, предназначенные для параллельной подачи кодовых комбинаций KK_d, каждая из которых совпадает с одной из возможных кодовых комбинаций КК_эji, и соответствующих каждой КК_d сочетаний {x_di,, y_d2}_d информационных чисел x_di и y_d2, где d1=1, 2; d2=1, 2,..., D/2; d=1, 2,...,D, a D равно общему числу разных кодовых комбинаций КК_эji с наибольшим числом двоичных разрядов, соединены соответственно с первым, вторым и третьим выходами первой базы данных, предназначенной для хранения всех KK_d и {x_d1, y_d2}d и поочередного их вывода по командам первого устройства управления в первое устройство сравнения и выбора, предназначенное для последовательного сравнения каждой комбинации КК_эji с кодовыми комбинациями KK_d и при совпадении с КК_эji одной из комбинаций KK_d выделения соответствующего сочетания { x_d1, y_d2}_d для подачи х_i и у_i в формате x_d1 и y_d2 с первого и второго выходов первого устройства сравнения и выбора соответственно на четвертый и пятый входы первого вычислительного устройства, первый, второй и третий входы которого, предназначенные для подачи нормирующих коэффициентов С и k₁ при одном формате комбинаций КК_эji или С и k₂ при другом формате комбинаций КК_эji, соединены с одноименными выходами второй базы данных, предназначенной для хранения значений коэффициентов C, k₁ и k₂ и вывода С и k₁ или С и k₂ на каждом этапе с № i (i=1, 2,...,m) по командам первого устройства управления в первое вычислительное устройство, второй выход которого, предназначенный для подачи промежуточных значений Н_i (i=1, 2,..., m-1) групповых отсчетов ГО_j (j=l, 2, 3,...), соединен с шестым входом того же устройства, а его первый выход, предназначенный для подачи окончательных значений Н_m ГО_j, отображающих каждую группу из n кодовых комбинаций u₁(t), в форме импульсов той или иной амплитуды и полярности, следующих с тактовыми интервалами T₂>T₁, соединен со входом первого преобразователя дискретных сигналов в непрерывные сигналы с верхней частотой F₂<F, а на стороне приема к выходу второго преобразователя непрерывных сигналов в дискретные для подачи последовательности импульсов-отсчетов с тактовыми интервалами T₂=1/2F₂, соответствующих групповым отсчетам ГО_j (j=1, 2, 3,...) с величинами Н*_m, где звездочка * здесь и далее означает, возможное отличие в общем случае помеченных ею переменных величин от аналогичных величин на стороне передачи, подключен пятый вход второго вычислительного устройства, первый, второй и третий входы которого для подачи на каждом этапе с № i (i=m, m-1,..., 1) по командам второго устройства управления нормирующих коэффициентов С и k₁ или С и k₂ соединены с одноименными выходами третьей базы данных, идентичной второй базе данных, шестой, седьмой и восьмой входы второго вычислительного устройства, предназначенные для параллельной подачи данных о границах, центрах всех используемых областей и соответствующих им значений у_i, соединены с выходами соответственно первым, вторым и третьим четвертой базы данных, предназначенной для хранения указанных данных, а также для их вывода на каждом этапе с № i (i=m, m-1,...,1) по командам второго устройства управления на второе вычислительное устройство, в котором первый выход для подачи значений Н*_i (i=m-1,..., 1) соединен с четвертым входом, а второй и третий выходы для подачи информационных чисел х*_i и у*_i, (i=m, m-1,..., 1) соединены со входами соответственно первым и вторым второго устройства сравнения и выбора, третий, четвертый и пятый входы которого для параллельной подачи по командам второго устройства управления KK_d, x_d1 и y_d2 соединены соответственно с первым, вторым и третьим выходами пятой базы данных, идентичной первой базе данных, второе устройство сравнения и выбора предназначено для последовательного сравнения каждой комбинации чисел {х*_i, у*_i}, поступающих из второго вычислительного устройства, с сочетаниями чисел {х_d1, y_d2}_d, поступающими одновременно с кодовыми комбинациями KK_d из пятой базы данных, и при совпадении с {х*_i, у*_i} одного из сочетаний {x_d1, y_d2}_d выделения соответствующей кодовой комбинации КК_d, совпадающей с одной из кодовых комбинаций KK*_эji, для подачи ее с выхода второго устройства сравнения и выбора на вход второго перекодирующего устройства, предназначенного для преобразования каждых m кодовых комбинаций КК*_эji в групповую кодовую комбинация ГKK*_j, a последнюю в n двоичных кодовых комбинаций, следующих с тактовыми интервалами T₁ и образующих последовательность u*₁(t), подаваемую с выхода второго перекодирующего устройства на вход второго преобразователя дискретных сигналов в непрерывные сигналы с верхней частотой F₁.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в качестве первого преобразователя непрерывных сигналов в дискретные использован аналого-цифровой преобразователь (АЦП), в качестве первого преобразователя дискретных сигналов в непрерывные - фильтр нижних частот (ФНЧ), в качестве второго преобразователя непрерывных сигналов в дискретные - устройство дискретизации по времени (УД) и в качестве второго преобразователя дискретных сигналов в непрерывные - цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП).

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в первом вычислительном устройстве для вычисления значений групповых отсчетов ГО_j (j=1, 2, 3,...) применен m-этапный рекуррентный алгоритм.

H_i=x_ik[H_i-1+С(1+2у_i)], i=1, 2,..., m,

где H_i (im) промежуточное значение ГO_j, H_m - окончательное значение ГО_j, в качестве Н₀ (Н_i-1 при i=1) можно использовать значение одного из отсчетов сигнала u(t), входящих в j-ю группу, или некоторое поверочное число, по которому можно проверять правильность восстановления u(t) на стороне приема, или другие информационные числа;

х_i - двоичное число ±1, которое соответствует одному из значений х_d1, x_i отображает в КК_эji символы "1","0" и несет часть информации об амплитуде и (или) знаке очередного отсчета исходного сигнала или другую информацию;

k - положительное дробное десятичное число (<1), выполняющее роль нормирующего коэффициента для ограничения области изменения значений H_i;

С - нормирующий коэффициент (положительное десятичное число), его назначение делать величину [Н_i-1+С(1+2у_i] всегда положительной;

у_i - целое или дробное десятичное число, которое соответствует одному из значений у_d2, y_i указывает ту или иную область значений |H_i|/k=[H_i-1+C(1+2y_i)] (|H_i| - модуль H_i; ширина каждой области равна =2С(1+2у_min); центр области соответствует величине С(1+2у_i); число областей равно М и несет полную или частичную информацию о параметрах (знаке и амплитуде) одного или нескольких отсчетов исходного сигнала (или другую информацию), у_i отображает кодовую комбинацию из r_i; двоичных разрядов; на каждом i-м этапе формирования ГO_j у_i может принимать одно из М=2^ri значений (позиций); различные значения y_i от у_min до y_max изменяются с одинаковым шагом , например, у_i={0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7} (здесь =1; М=8; r_i=log₂8=3) или у_i={0,5; 2,5; 4,5; 6,5} (здесь =2; М=4; V_i=log₂4=2); с учетом х_i комбинация {х_i, у_i} несет информацию, представленную r_1j=(r_i+1) двоичными разрядами;

m - число этапов формирования ГО.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что во втором вычислительном устройстве для преобразования импульсов, соответствующих групповым отсчетам ГO_j (j=1, 2, 3,...) с величинами Н*_m в совокупности значений {х_i, у_i}* (i=m, m-1,... 1) и H*_o, применен m-этапный рекуррентный алгоритм из четырех операций на каждом i-м этапе 1) фиксирование величины (|Н_i|) и знака (х*_i) Н*_i (i=m, m-1,..., 1); 2) вычисление |H*_i|/k; 3) идентификация области, которой принадлежит найденное значение |Н_i|/k, величин у_i и С(1+2у_i) среднего значения области; 4) определение H*_i-1=|Н*_i|/k-С(1+2у*_i), где все приведенные параметры совпадают с аналогичными параметрами в п.3 формулы, а звездочка * означает возможное отличие в общем случае помеченных ею переменных величин от аналогичных величин на стороне передачи.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10, Рисунок 11, Рисунок 12, Рисунок 13, Рисунок 14, Рисунок 15