автореферат диссертации по радиотехнике и связи, 05.12.02, диссертация на тему:Исследование и оптимизация аппаратно-программных методов дельта-модуляции

ОДЕССКИЙ сіГЖРОТЕЖ'ІЧЕСЖ'І ИНСТИТУТ СВЯЗИ Ш. А. С. ПОПОВА

На правах рукописи

Г А Д Н И Е В МАТШ ИАГСУД-ОГЛЙ

= ИССЛЕДОВАНИЕ И ОШЕШШЦИЯ АППАРАІШ- . .

; ПРОГРАММНЫХ МЕТОДОВ ДЕЛЬТА-НОДУЛНЦкШ . .

Специальность: 05.12.02 -.Системі и устройства .передачи • , ’ : . информации . по каналам связи

А В.Т О Р Е Ф Е Р А. Т ■ '

диссертации на соискание ученой, степени ' кандидата технических наук •

Одесса - 1992

FaöoTa выподнана в Одесском электротехническом институте связи им. A.C. Попова .

Научный'вуководитель - кандидат технических наук, доцент ‘ И.Е. БАЙДАЫ

Официальные оппоненты: доктоо технических наук, пшЬессор

А.М. ШіСАНДРОВ (п/яТ-41Э0; Санкт-Петербург)

•'кандидат технических наук, доцент • B.C. ШХАЛЬЧАН (ОЗИС). -

Ведущее предприятие - НИИ "Аккорд”.

Защита диссертации состоится ” 18 " октября" 1992 г. на заседании специализированного совета Kli8.05.0I в Одесскс электротехническом институте связи им. A.C. Попова по адрес 270021, Одесса, ул. Челюскинцев, 1, ОЗИС. ; . . - . .

Автореферат разослан ■ ” " сентября" 1992 года.

Ученый секретарь ■ • . ■ • - •

специализированного совета ... • . '

Kil5.05.01, к.т.н., профессор 1 П.П. Воробиенко

т ? ........ •

1ИЛЯ ' -з-

ИВяИОТЕлА ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ '

* Актуальность токи и состо.">ч- - - ггспроса. иироког енедренио иычи-итэг.ььсп т*?хн:п-.и ¡за есе отрасли народного ¡¡сзпнстза требует ?сс-лее ссг2{?ра<гнны>: кетсдое прео:5рэсс»егния ги^лагсЕы:: сигналов е цио-

¿орму, поскольку ¿л-Оормация с ¿р а £ат ь: я ^ ом а я ?£1Ч им?эт биполяр-

о структуру. При этом рсиа«1уую ро лъ начинает играть сксростъ, «?е-:,СТ1э И ЗКСНОМН1'ОСКа«7 ЭТ^ПКТИ^НОСТЬ Гр СОбр 3 2СГЗ зим я сигма лоз.

• Предстоит такп-е и 2гд:'.ча эО£~-ктис-ной передачи больших потоков формации, которая должна решаться как путем модернизации оуи’с-ст-<1ЦИ:: СИСТЕМ связи, что в оснсзном зависит от состоянии элементной зы, так и соэданизи ко пых систем, е частности, методов и ¿?.ЛГСрИТ-5 обработки и передачи сообщений. При этом нсзопостроонные сист9-

лолжны •успс?шно пере/дазать аналогоЕи® и цифровые потоки ин*орма— л. !С настоящему времени эта проблема решаетсп преобрагсзанис-м ссгх зов аналогозой информации в цифровую и передачу ее по трактам ии-<:опо.ласньп< систем св.яси совместно с цифровой информацией, получен— л непосредственно от сре'дстпз передачи данных.

В этом план? решаю^з оначени« приобретают способы преоьргсоза-? аналоговых сигналов о цифровую, для передачи их по каналам юи. Как известно, на сегодняшний день в этом направлении прочные »иции занимает импульсно-кодосая модуляция <ИКМ). Однако, как :азала практика о - таких, нопых напраэлония;; техники связи как «нхронные адресные системы связи (ААСС) , спутиикозыг? • системы с (Гсстанционным доступом и др., для преобразования аналоговых сссй-!ий в циСрозую форму применение дельта-модуляции 'ДМ) скгзыэа-Я <5оЛС*е Эфф(?кТНЬНЫМ, чем другие СИДЫ модуляции. КрС'У!3 тоге, к ЧМ 1суц-? ряд ДСС 7 ОИНС ТВ к основным из которых можно отнгстп М.^Л^Й г-м, простату, ма/у.^ность и экономичность лбонентсксгс компле^тз, о» жесткие требования к индиеид/лльному оозорудог.-~ г-олее

м структуру циСрозик ДМ—лотскоз, высокую УСТОЙЧИВОСТИ ДМ ?■- Г.-г--..*-

- А - ' . ' ' , ‘

кам и сбоям с канале. Интерес к ДМ также обус.£>оплен широкой областью ее применення. Например, помимо систем связи ДМ может применен В '/СТрОЙСТПаХ цифр on ой фильтрации, е измерительной технике 5 МеДИЦИ* нскои и tiiTosort аппаратура. See эти достоинства вызывает повышенны? интерес к анализу и исследованию ДМ. Об этом свидетельствует значительнее число публикаций и монографий, пог.сяшенных к исследованию / иодч^ннмх у нас и за рубежом. К наиболее крупным работам можно отнести монографии Д. И. Б'еличкина, М.Д.Венедмктоеа и др., В. Е. Трофимова Б. А. Пзгрибного, И.В.Ситнякооского и О.W.Порохопа, Г.Н.Котонина j В.Ф.Ламокч 5л, Н.И.Пилипчук и В.П.Яковлева. К известным зарубежны v iCs дан! ^ пм относятся номография Р. Стила, переоедгнндя на русский яоы работы F’. Шафера, Л.Рабинера, F.Голда, Э. Оппенгейма. •

*3 н=стойщсэ время уже существует промышленные образцы ДМ—коде KOD И ЦИфрОРЫХ систем связи с д*г льтл-модуляцией, а также индивндуа линио и групповые ДМ—преобразователи, выполненною «з сиде • микросба роч и микросхем. ■

Перспективным считрстг-я применениа ДМ о специализированных сис темах се sic.и мглой емкссти (например, в аппаратуре ниаоаоО сиязи)| t;aci гнчоской связи, а также для организации саяаи ■ внутри, подэижнь с^ы-ктое, где особые -требования предьявляются к массогабаритным >и р&ктеристикам аппаратуры, качеству и надежности связи, К этим про-: ленам посияия:ны ряд работ крупный учены/.: Дж.Кейтера, Н. С. Джайа: гг< А.И. Александрова, А. Г.З^ко, В. А.Игнате^а, Q. С-Чугрегва, В. Л. Банке-Н.Г.Хзр^тншйилм. л

Мнсгиу вопросы применения »ффсктииных мотодсе пр¿-»образован сигналов с ДМ в аппаратуре радиосвязи излажены о работах Н.В.Заха ченко, И. Е.ЕаГ,,.;ана, И-А.Кирееса, Н.Г.А.Гильен. .

Е-мэсте с тем, существует ряд проблем, которые весьма значител но г^.сгтггстсуйт усгнгинаму внедрению ДМ о укла&ннык, А также я Др гик осластдя эле^тросЕяэи и народного хоэяйстса. В лероуч онере

это: иссдедозания и построения эффективных (помехоустойчивых) алгоритмов преобразования ДМ, способоб создания оснсзныи узлов систем с; ДМ — групповым кодеков, устройств ’’объединения и преобразования ДМ-сигналоз (потоков). Креме того, по сравнению с ИКМ, дельта-модуляция не всегда удовлетворяет пользователей по верности процесса преобразования, поскольку помехи преобразования при ДМ значитаяино выше, чем в ИКМ. Требуют решения также такие вопросы, как построение еысокоэффектйзных алгоритмов работы ДМ для сопряжения характеристик компрессии и:экспандирования с различными инерционными свойствами, построения и’расчет технологичных в изготовлении и стабильных в работе цифровых ДМ-кодеков, в том числе, на микропроцессорных системах аппаратно-программным способом, взаимосвязь и сопоставительный анализ качественных показателей различных способов ДМ.

Целью диссертационной работы язляэтся теоретический анализ при—

V *># 'Ч* ^ ^ *\/Л# *4. Л* V Лі Л/ V Л/ ^ '

мципоэ ДМ, синтез на основании этого анализа высокоэффективных алго-ритмоз дельта—модуляции, изыскание методов создания преобразователей ДМ на современной элементной базе, в частности, на микропроцессорных комплектах ' <МПК>* получение новых аналитических выражений для оценки отношения мощностей-сигнал/шум восстановленного сигнала и характеристик компрессирования .кодеков, а также экспериментаяьные исследования предложенным алгоритмов, * ' * •

Метод исследования. В работе использозаны методы теории мно-ячеств, комбинаторики, теории случайных процессов, статистической теории связи, методы математической статистики. . .

Научная новизна работы заключается о следующем:,

- получены аналитические выражения для оценки качественным параметров восстановленного сигнала для АДМ.

- предложен ноэь:й подход к задаче синтеза смем дельта-модулятерся, опирающейся на аппаратно-программную реализацию;

- Предложен НОВЫЙ ЗЛГОрИТМ ДМ, ' ПОЗВОЛЯЮЩИЙ уЛуЧШИТЬ СТНС'ЛРНИС СИГ“

нлл/шум на выходе декодера на 2—3 дБ, практически при лмйой Сор о'одмого сигнала и расширить диндмический диапазон уровней оосс*г нззяизас'.си: сигналов на 3-4 дБ$ ‘ - .

— выполнена машинное моделирование предложенных алгоритмов, с т

чис-'.:Э и с реальном масштабе времени с аппаратно—программной ре?а/ зациезй на МПКз ’ ‘

— предложен метод объединения индивидуальных ДМ-сигналое с приме»-нием дальта-кодека с пам^ты-о, позволяющий повысить экономичное! быстродействие и снизить массогабаритность оконечного ойорудовань

— построена конкретная схема ДМ—кодека на цифровым логических 3j ментах, пссполяюший избавится от токоо дрейфа цепи обратной со! кодера, тем самым повысит устойчивость кодера.

Практическая ценность. Практическую ценность представлянзт п{

V 'V V % "v V ^

длаженные методы и алгоритмы ДМ > позволяющие побысить эффектизнс систем передачи с применением ДМ» а также нсзыЙ подход с пргасти' сксй реализации схем ДМ; на микропроцессорных системах и микро-Э!

Реализация результатов работы. Приведенные о диссертационной бете исслсдзаания явились частьи плановой научно—исследорательо Г=.£.'.ы хоздоговорной НИР, прооодймой ОЭИС и СКС “Молния'* г. Оде?' и ин^дренк.' для раерйботки аппаратуры систем ссяпи с применением Апробация работы. Материала» дисссртационной работы нсоднокра дскл.чд^й^лись и обсуждались; на научно-технически;; конОеренциях рокого мГ'си;тБ(За, н ü научно—технических генференциях профессоре преподавательского состзел 0?ИС* им. A.C. Полоса, а так.ле на семина сотрудников НИР иг-.}. Г-.СП О ЭИ С им, А. С. Попоаа 5 Одесса, 1986..1991 П/Сликации. По материалам диссертации опубликооано 7 работ, sy/i*.,таты диссертационной работы н..илп также* отражение е отчетах учмо-иеследопзтельской р^ьоты, проводимой на кафедре многоканаль систем передачи 0Г»/1С нм. A.C. Pono»^. ’

ОоЪ“’М и структура р£бО"Ы. Диссертация состоит из сведения, г

г,* ъ и гг;с1.г литературы м 7 грчло>:?н1 -¡й, к л

. страниц;- < мг^цнсптнсг- т:к:г:-,

' ^ О Д Е Р >" А К .11 Е Р А В 1.5 Т Ы .

Г* о мпо^.кии с 1 о с н с•:.; ¡.([¿ас'Т г. г. (Гхту^/^мгст': задачи VI гы::ср 'с-му,

^срмулиро^на. цс-.я. . проанализируете г. состогмио вопроса, а."сум'Л?.,.>т-

п оснззн1.!'.1 недостатки I, опрадэл^тс п круг топросс«з подлгзжа::;11': к

лссмотрс?мик~, строиться задача о иопразлзнии исслелг-^знил принципсэ .

^лцтс-кодулнции, приводится кгратк-о™ сооС'^ение оснсгонык рвод^лсз

юсортгционнсй ■ р дботм.

В погрей гл 2.: »с? г'рс.ипи^г\ен а05сгср литературы з ойлг-сти ДМ, пос—

^Н32К'с1 задачи, прппс-л&ны основные осс£оннссти построения линейных

ад^птнг«К1:х ДК-кодгэкосз, «налисгиреа аны- вопросы построения нно токам?.-

^нн:; систем пгр’т-дачи <М,СП> с дельта—мадул^цис-й и пременным раздо-

■ниси каналоз (ДП-Бг'К) * Ечл^злены аснозны^ недостатки иззестны:;

чосо£оа псетрссния МСП с ДМ-ВРК, рассмотрен новый подход к рс-^ении

ГОЙ СЛД.1ЧИ. В результате предложен НОПЬ!Й мьгтед уплотнения МНОГИХ

чалогогых сигналов и примененном Дм-ВРК, поэволякшиЯ улучшит ьыс—

ЗОДеЙСТ£ЗН£>, МгССОГЧбзрМТНОСТЬ , технологичность о изготовлении и

"а£ильность о раСйте оценочного оСерудовлмиг:. ” ’

Б «ганном случае.- для уплотнения . исходных аналагбэык сигналов

, 3 , 3 от к . збонянтоэ прим*знягтся лиаь один д*?льта—кодезр с

■ - *' * . ’

‘.мятью на передало и .дг/'ьта—декодер с память« на приеме. Резлиза—

1с: указанного устройств рекомендуйте я на Б’/С и Ы С Т Р О Д О Й С Т 2 V К) 1^’ И >!

гкрогроцосссрмых КСЗМП.ЛС?КТОЗ и ЗУ- *

Вторая гла~га пссог:Щ!:на исслздо'лг-^и'о у/с- '.’местных алгоритме^

!, ппг^лоний и анализу им глазных *-*с?достатксо и построение нези:.' 1Лоо помоьоустойчисьгх алгоритмов, Укзано, что при лнн'1йяО!> ,г.с?Л-»та-рдултщии отисшенип сигнал/помеха кг?£.н1'озаппл на бы:;сдо прес'рато-,теля в отличи:? от ИКМ, <г-^с? это отняш^ии!? им-'?1?т п~о£1нстйо и до—

игаетсп применением нер^инон^рксго по уро«ниэ шаго^ ксантспонич -

- с -

мелкий таг .1 малы;-: по урпгню сигналов, и крупный длз! больших сиг-

, ли ¡¿'Г.Н2 мгн^^тс:’. г. сазис1!мс:ти от уровня всадник сигиалос I г./.: сыр ?.>:-онный максимум. Другими слсзами, при уменьшении ур-

гсмд £; .¿адчзго сигнала г.ра:<:'; ич^'скя для всем типов линэС'.ноГ^ ДМ, сни-г:5, сг^и^^кмг-сть сигнала. Прнманамия компандированного ДМ, с цс-.гы: пг сс-дслс1! ни'л ука^.'-^ког с , в сил/ йлгс^нтмг адаптиси^:; дс-льта-кс АС-1 .сэ но дает хйлас-.мцго эффекта.

РрСД.ГЗ.'::Гг . К 'и алгорпт раООТи! ДМ—, КОТСрЫП ПСЗГ!ОЛГС2Т с£

С'Спечить постсристзз стиои;Е'НИя с/ш о указанны;; услсзти*. с однозрем

^-’Н-.‘1'1 уи:-“'Г :ЧаНИ7:-М ь?ГО ИГ. 2~ 3 дБ , а так";!С расширит ДИНАМИЧЕСКИЙ дна

гл:.,:см £0':ст“нссл^ннк.1” сигналов на 1 — 4 д?. С эт~.;1 цальм сось динами

чо.кяи ~ па на с:-он сндч^кии о;:сдного сигнала раи£иаас.тсл симметрична

стна нулг. на 1'п п о д д 1 £•, п. •;• а ^ н с ц а г н р. с- к с и м с-? а, и и через ааредала

к ■■»-•о п-гг^рз = ;,у. ?еличи*4а при^азл-.омсго 5 лп£а вычитаемого е каждо

•? хкт» прпр а^анпг. (с: ) растзт с удалением аппроксимиоую^его налряж

1*-.

анпя от ссроднн.н динатыос.чого диапазона, сстака^сь при этом поото

>.>м-оп и } *р<т па." “напас-,она аппроксимации.

**л г с р и т •-* раиоть: иапи компандирования ДМ-кс до: ¿а сдадумуа,я;

<3 — ' Я ' при * G <a\> < a

ik i (i-.-l) k * i

3 --> tj при d s (at> < d

ik ik • i k ‘ i + 1

У > 'О При ' 3 (At)' d .

ik . i <k•* 1) * k i + 1

гд* , о . . q - набор u-агсз к:г?анто’;аии?, причем g <g • «<£ ; S ip ' * ”l 2 ip к ■-\ г-, кепи si г^одис^а смгнлли e цгпм с^ратнсп сбяом; d *.d — CHi:

‘ i ^

'•• г-ппроксимацми, которые спредаля:стся по логари$

-• :-:;к-му или стоптанному аак-гну. Количество поддиапазонов на прак '■.' ■■ • -о сое агзг.si ' Г;- 1£ .

С• Г':-.p.?>iorpi; грсц-асса прсгойрассеания прглложеиного спо

< .•: :л- т?,-^':‘дул.чцим. ¡X г,■? про ото\ы раоч*_'~оо р«зка.ч диапазонов при

¡г v.e-'^ •-'с^бои т,е, ; d - d ** . . * d * ci5 а ееличин

' О 1 i

ja^a' кзднтссания d дзуу, соседни;: подлиаплзсзнах опр£?А^-^-зма следующим образом? g = mg , гдп, и - постоянный когсМгиционт для д-'п-

‘ ' і к ’ іі\:~ІГ

•імого алгоритма преосрйсгзанил шага К2гнтоз.:ния, причем г\ = Г. '<стя

■*ри ППаКТИЧЭСКСИ реализации Ш£ЛГ K5£>HTC£3^HV1S’ ^о«ет бить сгредел'-'-н пз

ілздуьсіцеґі формуле?;

/ ‘ 2 / 0,703 i U

(і-l) / С m,rr;in

’ Яік о . \ / Д-f ГГ /Р Э

. . \/ с к9 min

d/20

■де, d " 10- ’ .

о

Получены формулы для определения тактоеой частоты работы гро-

>Ёраэователя, Например, когда количество участка« разно нести т.е.

I - D/6, где D - это динамический диапазон вводного сигнала,

• -Р = 7-f Ъ/bq (3)

т.пд с і к

Для случая когда d “ D/8,

. -f' , = 15-f В/16g . С4)

Т - П{г4 с і к

! при d = D/lé>,

. ' -f = 31f D/64g' ' ‘ (Z;

■ ' .т.пд с ik

Аналогчно для линейной ДМ имеем•

' -f « D/g ' ’ <Îb>

■* • т. л. с ik ■■

Отмечено, что s случае ДМ’ с повышенной ломе^оустсйчч^сзги

¿?чТОвал частота по сраенени'о с линейной ЯЛ заметно сни'-с.:'ї?тся при

ох :*е услоси'і;; передачи. При этсм, чем tfo.-'vsue кс/ячостг-а поддилпа-

СНОВ, ТСИ бОЛ^ШГЗ пынг ptv.’j nrj у то^.у плрам^тру.

Определен м.іиіімал«.-.!-!'.пмг ¡'пянттеания длч Г;нзч:'и'.'и т

пг 'і г у ~ г; і'згді; ?; -- 16, 3° -, 3 _■, и :т- * кГц сг(п:,;\ q .v-1

е^нон ,0.М и дл;-; г і;:* р.-ого под ¿н,-1:11 ~ и ici - I?/'! 3, Г’ З /'і! ,УЧ Г.'".

; і , / : ; т кГц / д , 1 ! / і к дБ! 32 : сб : 64 :

! лингиная ! : ДМ 1 3- 0 _ 1.5 ’ ! 0. £6 : 0.73 :

: дм с пдк : 1.4 0.7 і 0.4 1 0.35 !

Анализируя полученные результаты можно сделать пыаод, что п срдьнунию • ли:1- 1ноЯ ДМ, дельта-модуляция. с переменным диапазона кнаытосгния псс:шл5'-ь»т уменьшить шаг квантования почти п два раза области мслых значений амплитуды окедного сигнала. Слл-доэ-этельно при малы;-; урссник значений входного сигнала 5<1:) ошийка коантозани также уменьшается примерно в два раза, что оссбеннэ важно для єни *с.-нил мощности пуна квантсв&ниы £> этой области и поддержания посто 51НСТВ5» отношения сигнал/шум во о.см ДД сходного сигнала.

Получена формула длі. сценки мощности шума «иантоззния*

Т/4

Г

і

о

2 - № сЗ д

(7)

і к

где . 3

7 ,Л — смачі-ние сигнала 'сшибки

0 1 \ ■ ' - -п о д д и л п а з с; ну • •'

соотЕЭТСТзуюуи;:

Дплгг,- опрк*дг»лр^< улр-г.чтгр засисймозти ширины динамического диа-

ПгЗ.ТС'Нч- КЗМПрСССИрОЗгННОГО К’лиалд ОТ СГСПСНИ ИЗМСІМГґЧИУ. КйЛНГЭ-

I? Глн* 1 г?:

В * В + 201д <у /д ' ) •

к і к гі.ах і к піл

V *» ї> /В ** 1+20/1>-*1д <д " /д )

к і к тя){ і К тіп

<3)

(V)

а*■ ігі'і: ч:скі'й ди:пг.2Сн и ^компросс.ирсв «емкого каналл; V

в^С'Пцигнт кзчпрсссии} 20 1г)(д /г* ) - гыигрыы зл счэт прі

і к пах і к піп

-• '•.ипи? пррг-?"К«ного ди^п аз он сі ке. о итог они.:. Ил практике з качения* о і

2 к (г-с:: і к (гін

Зл&тс* в предала?: от 8 до Z2., а знач*

Т\ —

для ДМ с ПДК выигрыш ссст^оляат 3-4 дЕ,

* •»

Ргсра^отано и дотллисирооана структурна? и принципиальна я с^йуы устройства рйалисэи'оиюго грг?дло'кс?нный метод, Злкон фермироп ии'о-

рсоого потока и линию СЛЕДУЮЩАЯ,

С * Cít +kati = sisnCSít) - 5 Ct +<k-l>flt3 (10)

k о к з

ГДСЗ У С “ ЦИ*?рС!ЭСЙ гатск <ПССЛ*ДСг32ТеЛЬМОеТЬ сдинии/иулвй нл пи!:С5Д*Т к

кодера; 3(t> — охотной аналогооыЯ сигнал, подла:хаииП кодирование

3 Ct +<k—1>Д13 — цифровая копия зходного сигнала, находящаяся в

к о

памяти кодера в к—тый интервал времени; £t - тактсвыЛ интервал

(интервал посылки) цифрового сигнала. •

Б eso» очередь, алгоритм формирование цифрсэоЯ копии Dxc^.icrc

сигнала В Ct *Mk—l)At3 представлено следующим образом; к о

’ 3 Ct + <к-1)flt 3 -

V. О

/ S Ct +(k-2)fltl+g ;если, С =» 0 \

к о , х<к—1> к —1 ] при d < 3 < d

‘ > i к i +1 5 Ct + (к-2) ílt3 — g ;если, С «1!

ко . х<к*-1) . к-1 /

I 3 Ct *■ (к—2) ДtЗ+.Tig ;гссли,-С — О \ *

ко i <к-1) - . к-1 Í

. ‘ . • > при d . < S < d

3 Ct + Ck-2) ftt 3— mg ¡если, С “ 1 ! i- + i i' i

. \ к o • i<k—1> k-l / ■

гзи этсм, g = ng •

• ' * ‘ i к ' i ík-1) ’

ПрС”ДГ;СС ^ормироэдния ЦИ^рСГЗСИ К'ЭПИ!« í-1 КЛАДОМ -;3:-íTi--CM ИЧТ'О'

л:? rprv;CT-:,.**.f ~'Н а^гс'зитмсм, рриасз^-'ниум ка риг. i . ладил прсигздур i Vизгем мзЛнтоллния.

— .

! '•••'•" г

Г'“"'“''

заполнить т^ку’нуи гч^лчтуду сиг

евгзи CSjjít>3 а регистре?

©

из^сгнЕ-ние 5 (1) е нвойх. мапразл. на величину

,-------:::::::::~::::с::::“:::::::::::::

| сыд^-.нд текущего цифросаго сигнала в ЦАП |

сохранение нога! а знамения копии сигнала (1) регистре Я2

2дпомнить результат сравнения С5<1:) с с компараторе) регистре

формирование адреса о регистровой паре РЗ и

РМ АЛЯ Последующего Перевода ДИфрОСОЙ КОПИИ

запомнить о {значение границы 1— го

поддиапазона <с?с )

ср^внениа содержимых регистроо Г^1

! С/зрмирозаниС? носсго адреса с . необходимая задержка

! ГчЗ, с учетом результата ~ 10 Л11;з *

! сравнений с _____ __ ____ _

переход о очередной блок на структурной схеме, адрес котброго о КЗ, Рч4 -

Рис. 1. Алгоритм Оормирсе5 <£.). *.

. ■ к .

В сгледукцск подразделе построена структурнс-сункциан&льнля схе

ч Д^-кодскл мл цпорозих логических глементдх бегз применения знало—

интеграторе-:. При этом, за счет с:кл1счени:г: ъ цсгг.п обратной сся

.•и к-лгрд лс'пгргмсннп п‘;-рл ключез л пар (в качестое СУ

.';\г>. кг,.-ьто::гки,?.) } це.-1'- местного лонодерл с*-:аоыс:-ас: гкл^чс'нным г.

: ’ .'•/ 'ТЛГ'ПС\ только лп^ь с та^тоо!.!9 кс^^нты Бремени, илагодлря чему

... - - , 1 ог;, и г1., с: •;. г*-: мг.‘. ; :: тй Г;лг-м- <>: токами дрей*й ди*Серен—

- '’Г-лс*- ег.'-р ,1.^; усилителей, тгч»! с. .-.мим у.1/'-,»^ит такиг- п •»

3.^ ЕЫМИ^ЛСгННОе □ коде предыдущ. прохо

ncpca^-Hc сть к ft х с? днь’м сиги^л^у, ста v.v4..-!:HC.“t:; ^ pa'rrri и •;•:..!• ' ■» несть в Hî:-rrjTa:j

При^едгны :p::^!:,^lW'yc рс; 'сты , г./?_~у'.г-г_! осиг-с»-’_! “ г

hv/.s COQTHCWC-Hun. Алгоритм p.-^OTLi г; -■ *_;: 'O'-i ти

3 —> и+ •= рря

:

-3 —> и— =~ с С t ) С *. > , при с \ t ) i J>. >

1

ссн^’-с-ни:? и-\прг ■ f;i 4i 1 np a г; ' 1 jvî\ г*ри этсгч к--'гдем тпит^

U = U +•( *-/- Ю * (Rw'R> ' •

? 1 “1

ГЛ-} '1 ** '-НАГ КС ?‘îTC:? Î.M!. П, С !. ■: > - 2>;ОАиС;и СИ!':'.Л, i» \ti “ Ы'.'Г

1 "

М! ÎpyiO'.*;i ;И СV'TM.\ л , «

2 г. к с-я Pc p*'-i tp 02 э.н11 л i;h t реп о г о пп-тсл :. •: л-: луки " *

. С ; - с (t ) <<iî ! ■ :

- ït^at

3 п эргом разделе III глгаы сосун дг-этся с-тесаны о t •--/р

прочнееыг.ки ич.;г,с.г!Ч~ни=. эЗ^ктигмы^ ллг^ритнг:^ лс*.пя т~-ор >.'■•

э *ргз/1ьком .-ч а с: l,;t я rj г г:, .'n.c-hh и >тц:: ^.лггр^-"-'-^ -'.пм-

программном cnr'CO-jOM для mi «кропрсч^г: с::рнС'П р-:• ^/¡>-* г-~ ^;i . - ~

состггзнсй частью дм^с^-ртаимон^с^ р = £о г и.

Дале? е 112 глазе? построен .^^дигиидул^-'^и ц.'-Ср :;-г см; г. - о - /

3Tèa/*b систем с t-VrCi или ДМ .для пр^обра^СЕ л ч г. с г ••_--- <

ця^рс-иую * ор* iy и и?; передачи. Пр"-д^дг»ом^”! г.рег рй

зам на •/ниу&рсс'.^ь>«г.й ?-*.•*.pO“?FM , с i греце-- с :‘-Р

и по.^г^:зл^»г g р^а.гьнг.ч масштйъэ •“»роками срга!*»-гаог:атл и -т -, с Т2КТО.ЧОЛ частстсй 3~ и.Ги. при йарг.А-эо садсммск ~г..-. •:>■с-

мэго по урез^мго ь:.®антоийниг, и м^стэт-:? р г.Йстю» ггт'рногп г гр - г-:.' кэспрси-ссора сколо 2 МГц,.

Зльгон ¡ЬСрМНрСЕ ÎHMFl Ц!-:0р^иСГО Г:ОТО‘-. ' “ «СГiv-.» •-;>.-> £•- . • ^

СГрГ-'Д'Э.-ЮИИ-^ >:~Г TO/îV-'*4V1‘-"U Z-nnpCK^^r-.r.'p^Хм:Г2ГО НГГ'Р ГЧ"^-/' 1 ;• (t ' '-;

А ; 1 г с a zjrz&y к •: • : гм Оср.:о с-м

l- it +<i.-i)i;tD =

/ S It + (k-D AtJ + g s если С --'і і к о к і • • к-1

! S It +{к-2)Д13-д jcr.-iii.C » О \ к о ki k-1

0 4)

Ei kftstCTSE рабочего ¿.jirupHTWa ynpC.D ЛІ-НИ^ ПОЛЧИНСЙ ШДГ = замин следующее npacvu'.Q

(С /\ С /\ С >Ч/(С /Ч С /\ С ) = І. і

к-2 к-1 к к^2 к-1 к 1

(С /Ч С A G )\/‘(Є /Ч С /\ С ) = L ; •

к-2 к»-І к к-2 к-1 к 2

(15)

(С /\ С ) Ч/ (С /\ С ) “ 1_ . к-1 к к-1 к 3 где, С ..С - результаты сравнении входного сигнала и его кспии п

к гг: ■ ■

I -м ты-.усьсм инт£.'рг2йлс; L - комг»ндл усс:личгл->иг1 шага коантовения по

1 '

айсолютноСч вв.мичиио (шс.г каантоаания уееличюггтея, если L •= 1);

. - <

* Ж.

— сокр^нснисэ (¿ьличииы шага кзантсо<*нип * (при и ® 1)5 I- — -ком-

2 2 3

айда у^емь^ении изг& киантоаания Хшаг* уменьшаете?»! .если и. «1).

3

Глаэнси задачей, при разработке: цифрового прсасраиозатола на микро-ЗЕМ - ¿то создание ПО (оснсзногс цикла программы) » выполнившего всю процедуру алгоритмов кодирооамия и. упрьюленик иагом квантования ьа интервал врс5-<и*ни, не прс?зыи:дкя^и:Л интервал »посылки диФроео—

го сигнал:. .Си ь ЕЙ икс* . .

1 к . Ит*»к» еез&аьо ПО прсо&р£&йийТ£злл9 &аннм£.одаг» о£ьсм■памяти при—

керне: с 2 К* О-ноаной ци>сл которого пригоден е> та£л.2 , . .

' • . . Табл.2.

иол. * сост.

І КОМАНДНІ 'КО ГІ г; ентари Л

5 I MOV A f С

7 Ї SUI/ADI tj

5 Ї MOV L¿А

10 1 OUT PORT Б

7 I MVI

1 10 Ї IN PORT (

'7 і AN! 10H

7 1 dRI yzH

Г5 ! MOV L,A

! PCHL

; Твк* амп-да сиг-я« обр.связи в per. С j изм. тек.амп—До» на ©«данный шаг \ co:tp, нового вн'ач. копии сигнала ; выаод тек. циороюого сигнала ОС 5 ©орм. ст.байта адреса паслсд.перек* ; ввод бита сравнения j наска

I фориир. мл.байта адреса последующ,

; перехода

j лс'ре>:ад в очередной прогр.йлок

6£ ! ьремя выполнения цикла при длительности такта

I 460 не равна 31,25 икс.

Алгоритм формирования цифровой копии исходного сигнзла о ка'*—

. дом тактовой интервале реализуется набором ксмаид микропроцессора, > ч

согласно табл.2, управление- же величиной шага ксантовлния и память

величины шага д физически организована из отдельный пр г гр г^^ных

1 И

блоков М каждый из которых содержит все команды тайл. С в ог ;.-'?дел-РЧ

енной конкретней модификации- Таким образом, величина шага квантования определяется структурой программного блока М и для двух . соседних строк по первому индексу 1 составляет

д =* пд ; (16)

1 1-1-

где, т — постоянный коэффициент для данного алгоритма.

Необходимо отметить, что величину коэффициента т мо«но у-та-

наоливать программно, изменяя тем самым закон компзндиро ни?.

преобразуемого исходного сигнала оперативно, даже а процесс* работы

дельта-кодека. Это указывает на высокую гибкость и техноло^ичность

системы ДМ, построеннной на универсальной микро-ЭВМ. Болоо того,

указанный преобразователь позволяет также получить готопыи циороуей

ИКМ- сигнал, соответствующий исходному аналоговому.

в последнем разделе III главы обсуждаются проблемы пострс^нн--»

дельта—кодеков (кодера и декодера)* на одной микропроцессорной —

теме, с центральным процессором серии КР5ССРМ20, и пот-вол^м:-; ср-

гэнизоаать цифровой телефонный кана^л с тактовой частотой до .-:Ги..

при заранее заданном законе неравномерного по уроенч к^^нтсоог'и?.

Г этом случае?, управление 1Уа<~сч кй'нтс=пнян и Формирояаиио

симирукя;ого н.-рря'ке-ния как для передай оочого, ~\чк и для пр^ч * «-•.-.>

го сигналов выполняется одной МПС.

Алгоритм работы такого грообрассзат^лм пробст ~ елгм тг.к;

/ С - СС1 Zt ■+ (^-П -£35

'< о ко

оо . 1 Т4

Н^) *= > 5 с-ь + С к — 1 > аь^ + /- Е10П(С ) о

--- к о к 2 ч

к*1

. • - 16.- , • .

■ / S Ct + Ck-2Jilt3+6 . .iecijn С : * 1 ■

' ; к о • <k-i> i k-1

S It « < (IS)

к о I S Ct +<k-2>At3-6 ¡’если С . = О

\ к' о (к-1> i к—1 .

гдг-, S Ct +<к—l>At3 - цифровая копия принятого сигнала с k-тый мок о ‘ Л ■ .

мйнт времени; SCt)~ принимаемый сигнал после? восстановления.

ПО (основной цикл программы), реализующего алгоритмы (17) и <1SJ

за интервал времени, но превышающий fit ** 1/f * t/16 =.62,50 мке,

т .

приведено в табл.З.

Полное ПО преобразователя состоит ио двух одинаковых модуле» (страниц) памяти, каждый из которых включает о себя N = 4*п идентичных программные блоков' М , Здесь rt - максимальное количеств«

pq ’ .

всевозможных warоз приращения g * ,определяемое заранее в саответс*4'

11: V ‘

вии с законом компандирования для {заданного алгоритма.

Табл. 3«

1 кол.1 1 сост.! кома H Д Ы ! кол. !сост. ! КОМА H А Ы

! 5 і MOV A,С .13.' і MOV A,C

і 7 і ADI/SUI 6 1 7 : ADI/SUI 6

: ю • : OUT PORT A , : to I OUT • PORT В

■ ї 5 ї MOV C, A 1 s 1•MOV . В,A

; іо. ! • IN PORT С I 10 . ! IN ‘ ' PORT С

: 7 ! of; і YZ 1 7 ' ! ORI . MN ■

1 5 4 і MOV 1-.A : s ' mov U,A

! 7 і M VI H.XXH 1 7 і nvi . H.DDH

; 4 : ХСНБ 1 4 ' :. XCH3

1 5 і FCHL. 1 5 ! PCHL ’

I

Блок.обр. сигналов ПРИ J Блок обр.сигналов ПЕР

Последнейкомандой первой части табл. 3 • РСН1. . осуществлю

ется переход ё указанный- программный блок М , где повторяютс ■ ' . рч

- все процедуры для принимаемого сигнала и после обмена содержимым

регистровых пар БЕ и ^ <ХСК5) командой РСНЦ второй масти табл.

управление передается по адрйсу сформированной о предыдущем цикл

перве." масти табл-З.

Таким образом, основной программный цикл содержит 20 команд

состав/¡‘ЛгО'чЦих с суммс1 130 машинных состояний микропроцессор

КР530ВМ20, и при соотпетстзунэ-лем подисре частоты тактового генератора и синхронизации присмо—поредлкмция сторон рпэлиэуятся ДМ—ко—

» ■> лек с частотой нэ более 16 кГц,

Н«ооходима отметить, что такой проо^раеонатель может о ¡с^ить е састга персонального компьютера* далее, очень просто и быстро мо-* жет производиться перенастройка Алгоритмов код^роялния и заяиси-масти от типсз о кодныгГ сигналов; о~трстьнх, сущестзеннр упрочаегсл задача нзготоолйиия и настройки индикидуальиьп! цифровых канэлпе, зынесвнкы« к дДояеі-.ту5 о-четеерты>:, задача построений цн$рсвых иы-диоидуалиныл греосїрлзсзателей еще? Салэо упрощается з случд« причз-Н2НИЙ секцисмироеанньп; ИЛС, тек как в система команд последних возможно микропрограммирование? заранее необходимых операция, об»~ "н-няющих несколько команд из табл.З.

IV Ґлааа поеояшэнд практической реализации предложенным с-лго-ритмсз И принципе) £3 рД^ОТЫ ДЭЛЬТа-КОДОКСЗ Г ПП5р АТМСТр^ГрД^М’-іІІМ способом на разных МПК. ... '

; ТлК е перорм персом подраоделэ построена электрическая с;іі:ма . микропроцессорного ' дельта-кодекз" для РООМС*НСГО применения 3 ТА Д.:0~ НОНТа, при услооии ОКЛЮЧСНИИ последнего £3 ЦИ'.&рОЗуЮ телефенну!« с»ть. При этом сразу проявляются псе преимущества и. достоинства «пп^ратна-. программной реализации узлоо г*?А нд "ПК (эконо^ичпост1.-., масс ог э.<3л-ритнесть, СТа£‘/-1ЛЪНОСТЬ , УСТОЙЧИВОСТЬ, ТеИОоСЛуЯіІІЗаНИЙ и т.д.).

. Далее, построони ПС? и приведены программные йлски для аппаратно—

.программной реализации о реальном масштаба- времени ад^пти-зиим £М~ кодоксчЭ на умиоереал^мь^г МП»£ с&рии К1310 и однокристального микро-3£М (микроконтроллера) К1&1&» •

В V Глаое приводится результаты эн'спгриментлльныч неп^-г-девс^*-»^

Л- ^ ^ Л, % ^ Ч1 л#

адапти~ни;^ дельта-кадекоя построенных по ранее прел/ю^ечных і -

тмам* Салдан комплекс систем разработки для экспег имеит ал»т>ь- ис.г-ледезаний, настройки и нэмерения характеристик дол^т ч-ксда*с -ч ^

- 1& - ' . . ми»;ро-ЭВМ ММС2721” с ЦП КР550Е‘М30, информационный комплекс г.одгете^ки Данны?: "Аккорд—05-06" (включающим о себя оидсгатсрминал

27А-2СС0 и кассетный накопитель К НМЛ СМ3211), печата^чее устройство гТ.-.-£0 и цлгк оперативной памяти (ОЗУ) ойьемом на 16 К.

Построены рабочие макеты адаптивных дельта—кодеков работающих • по с.лгоритмзм продлол:еннь'.м 13 II и III Главах, составлены вспамога-тел-эные ПО оиеслгчс-мия длй поддержания работоспособности схг-м дельта-кодекса при аппаратно-программной реализации последних, Экспери— к^нтаг.ан'й!1 исследования полностью подтвердили правильность основных теоретических положении работы. .

Также построен комплекс для сценки статистических характори-

* • с тик каналов сеяси в составе; СТА—2000, МИКР0—ЭВМ "МС2721 *' и печа-таляцее устройства РТА—ВО. Разработаны алгоритмы и -создана ПО дл поддержания работоспособности комплекса- Программные обеспечения пригодятся в 'приложениях. ’

В заключении приведены основные научные результаты диссертации,

которые можно свести к следующему: . . '

• • . * "

1. Исследованы методы построения МСП с применением ДМ-ВРК,

выявлены их основное оо^ис- недостатки- ' *. . 4 '

2. Предложен новый способ построение ПСП с ДМ—ВРК и применением специализированных МПС, позволяющий повысить* эффективность преобразования гналагсоых сигнвлаэ на приемо-передаюи;и;< *. станциях с одновременным улучшением ТЭП оконечного оборудооания.

3. Исследсьачы обилие недостатки современных алгоритмов ли— н!?инои и адаптизкой дельта—модуляции.

' 4. Предложен новый метод дельта-прс-оГ •апоааиия, позволяющий пооЫсить помехоустойчивость примерно в 2—3 дБ, получены новые анал-Ц| и чес г- игг выражения длч оценки качественных показателей ДМ-кодекос гюасо. .л.'Ь;ис? уточнить расчет устройства. _

5. Пред.*>о>!:(_'Н способ улучшения эффективности работы цепей ком-

пандирозания цифровых ДГ1-кодсксз, в результате чего удается расширить динамический диапазон восстанавливаемый сигналов на 4-6 дБ.

* ч

6. Предложен новый принцип построения дальта—кодеко© на цифро-

вых логических элементах без применения аналоговый интеграгоров,позволяющий избавится от искажений в цепи обратной ев пои кодера возникающих ис за присутствия токоз дрейфа дифференциальных входов операционного усилителя. -

7. Сформулированы основные.предпосылки реализации алгоригмог в реальном масштабе времени аппаратно—программным способом на !ЧЛС являющиеся фундаментальным математическим аппаратом в том новом системотехническом аспекте которую предоставляет пользователю и разработчику микропроцессорные комплекты и микро—^ВИ.

• ♦ 3. Анализированы вопросы применения МПС для обработки •>.ндлого~ вых сигналов аппаратно-программным способом, позволяющий повысить гибкость и эффективность на этапе разработки, макетирования, отладки и внедрения узлоэ РЭА при их реализации на МПС,

■ 9- Исследованы' и оптимизированы алгоритмы прг*а£разсоання «налоговых сигналов в цифровую форму аппаратно-программным способов с

реализацией на универсальных ’ *и * специализированных МПС серии

КР380ВМ80, К1321 » К1810, и КГ316. ■ ' • ' ■

10. Проведены исследования, настройка к отладка предложенные алгоритмов на РТПС ”МС272|И с центральным процессором КР53СВИ20,

. проиллюстрирована их работоспособность, что-" подтвердили прлвиль-ность основных теоретических положений работы.

11. Произведен анализ методов сценки статистически'.« херг.ч герметик каналов сэязи, выявлены иЧ' нодсстатки и гр*» дложгм ноаиГ> ’цал.'-. совершенный и эффектизныЛ способ определения Кй^рставниы:-;

т^лой стандартных каналов езязи, тзкжг* аппаратне-програм^^ым спо:с-«Зои на >**икролрсцесссрной сигтс-мэ* ; •

Основные материалы диссертации опувлнкевзиы с слэдук-^ч -

¿. A.c. 1ьг343г ЯКИ КОЗ fi 3/02 Деяьта-ксАек/»'.Ё.Байдйк, О.П.Езс-•с.-с. М.Н.Гаджиев, O.D.CnoEUTO,' Й.Д.Рожск, B.B.Ci-tnOHOHJiDj Одесский глЕ^рстекн. пн-тут связи. - »J: 47407^9/24; Запалена 07.0S.B9j Опубл. ГО. 10.91, Gti.fi. Ni: 40, 4 С. .

i— Бай дан H.E., Гильен Н.Г.й., Гад$.иес И.М., fienpec fi.C.r.

Комплекс скекзтехничвского прое-кггироэения на микро-ЭВП//Ккьропроце-сссрныг средства *1 системы. - 1989. — fi:b. . -

3. Сайдан И.Е. Киреев H.ft. , Гадкиев М.М., <рилоненко В.В. , Рожок: А.Д. Исследование статистических характеристик кгналоз связи не *1г*>фопрацессорном комплэкте/Одесск. электротсхн* ин—Т СВЯЗИ им. й.С.Попава;—Сдесса, . 1990*' - 20 С- Дэл.*в ЦНТИ "Ммформсеягь" от 29.

11.90. Ns 1753. Опубл. б ВУ "Деп. рукописи* ВИНИТИ Ns4, 1991.

• * Гаджиев М.И. 1"*ик:ролроц.©Ссорная реализация дельта—кодека для

*геле9оннэгсгсигнала//ИикролрЗ‘4ессарныо средства и системы. — 1990.

- Nt 6« ' . • . . ' ‘ .

5- Гаджиго М.fl. Некоторые проблемы построения. ''злэв. ЦСПИ на универсальны* *1икропр&цессорах//Докл«5д науч. текн. . крнО. НТОГ^ЭС

им. fi.С.Попове "Применение микропроцессорных ' устройств в ссяэи".

“ Куйьышев. 19S7., •* * • * . ! * . .-•

Ь, Гаджиев М. К. Г»икропрацоссарный дёльта-кодер речевого сигна-

* . • * * * ла//В учеб» пособии^ Байдан И.Е. Применение микропроцессоров и кик-

ро—ЭВМ. а техкике евваи. Одесса: Изд.-.ОЭИС. 19SQf\- стр. 52.

7« Гаджиев Гильен Н.Г.А., Оилоненко B.B« Применение мик-

ро—ЭВМ для прео£>р£8Соания аналоговых сигналаз в цифровую форму//Вопросы помехоустойчивости систем связи. - Одесса*-Изд. ОЭИС. 1990.

0i

Подписано к печати 4.09.1992г. Объем I печ.л.Формат 60x90 /16. _____________________Заказ 162. Тираж 100. _' ' •

Типография Одесского электротехнического института свяьи имена А.С.Попова, Одесса, Старопортофранковская, 61. ’