PT79474B - A method to compensate for the truncation error in a sampled signal and device for carrying out the method - Google Patents

Description

DESCRIÇÃO DO INVENTO

Este invento diz respeito ao processo e equipamento em que um sinal amostrado, com um determinado número de bits, por exemplo 16 bits, é compensado para os erros que aparecem no sinal quando este e cortado para um valor mais baixo, depois de uma multiplicação. Esta operação é geralmente realizada num filtro digital.

Num filtro digital, especialmente naquele que está incluído num circuito de audioprocessarnento de uma linha de assinante (SLAC) são realizados cálculos sobre um sinal amostrado. Cada amostra de sinal e representada como uma palavra digital em código linear. 0 número de bits por palavra depende da faixa dinâmica requerida pelo filtro·

Nos filtros são realizados cálculos de multiplicações com cojs ficientes digitais. 0 resultado da multiplicação contém normalmente mais bits do que o comprimento útil da palavra e este resultado tem, portanto, de ser arredondado ou cortado. Por arredondamehto entende-se que o valor digital é dado por um novo valor que fica próximo, ou para cima ou para baixo, do valor original de acordo com as mesmas regras que se aplicam aos números decimais. Por cor te, ou truncatura, entende-se aqui que é um corte na amplitude, isto ó, o valor digital corresponde a um novo valor em que a grandeza é sempre menor do que a grandeza do valor original (corte na direcção do zero)♦

Se e utilizado o arredondamento corre-se o risco de auto-oscjL lações no filtro digital se este for do tipo de resposta de impulsos Infinita, isto é, filtro em que o sinal é realimentado.

Se é utilizado o corte em amplitude, o filtro pode ser construído de modo que desapareça o risco de auto-oscilação, desde que os valores digitais sejam continuamente arredondados na direcção do zero. 0 corte é ainda mais fácil de realizar do que o arredondamento. No entanto, do corte da amplitude resulta que o sinal será sempre mais pequeno» devido aos erros de corte nos cálculos. Isto afecta especialmente os níveis de sinal baixo em que o erro de corte não é desprezável comparado com a amplitude do sinal. Na Figura 1 que acompanha, está indicado um sinal analógico 1 que,neste

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-3exemplo, é sinusoidal. Foi amostrado de modo a fornecer valores de amostragem Sp S₂....Sn que constituem o sinal de entrada para o filtro digital. 0 sinal de saída do filtro está indicado na Figura

2. A parte as alterações previstas no sinal, camadas pela filtragem, os valores de amostragem Sp S₂....são fornecidos com um valor um pouco mais baixo do que o valor do sinal nominal 1 devido ao cor te do filtro. 0 sinal analógico (a tracejado) 2 que corresponde aos valores de amostragem truncados, Sp Sg»···· ©» portanto, menor do que o sinal 1.

Sabe-se que o aumento de bits/palavra reduz o efeito dos erros de corte, de modo a torná-lo o mais pequeno possível. MUitos bita/ /palavra tem como consequência circuitos mais complicados e, portaii to, serão maiores oa registadores, a armazenagem, e as unidades de cálculo, isto é as unidades lógicas aritméticas (ALTT). No desenho anexo, Figura 3» mostra-se a amplificação A num filtro, em função do nivel do sinal. 0 número de bits/palavra (16, 17, 18 ou 19 bits/ /palavra) foi indicado como parâmetro.

0 objectivo do presente invento é o de estabeleoer um método e um dispositivo que compensará o erro que ocorre no corte de um ai nal digital que tem um certo número de bits/palavra, sendo o sinal processado num filtro digital.

De acordo com o invento o erro médio de corte para o filtro que processa o sinal, é calculado pela soma deste erro médio à amostra positiva de entrada do filtro e pela subtracção desse erro às amostras negativas de entrada. 0 invento tem as características indicadas nas reivindicações·

0 invento será agora descrito em pormenor com referencia aos desenhos anexos.

FLg*s. 1 β 2 são diagramas de um sinal sinusoidal, amostrado antes e depois do corte no filtro digital;

Fig*, 3 mostra a amplificação num filtro digital em função do nível do sinal de entrada, para diferentes comprimentos de palavra;

Fig*s. 4 e 5 são diagramas correspondentes aos diagramas das Figuras 1 e 2 e entendemr-se como ilustranioo método, de acordo com o invento;

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ílg⁵. 6 é um esquema de blocos de uma possível realização do processo de acordo com o invento}

Fig*. 7 é o mesmo esquema que o da Figura 5» mas 0 processo inventivo foi agora utilizado no sinal de entrada do filtro.

As Figuras 1, 2 e 5 foram explicadas anteriormente em conjunto oom os fundamentos técnicos. A Figura 4 é um diagrama de tempos mostrando ccmo, de acordo com o processo inventivo, é somado um valor +e_t às amostras positivas do sinal, S^, S₂, .... e um valor negativo -e_t e somado àa amostras negativas do sinal, S^, .....

Não é somada qualquer correcção quando a amostra do sinal é igual a zero, S_c. A Figura 5 é um diagrama do sinal de saída do filtro digital. Como a correcção e^ foi seleccionada para ser igual ao erro médio de corte, as amostras do sinal de saída seguem, em média, o sinal de saída nominal desejado.

A Figura 6 é um esquema de blocos de uma possível configuração de um dispositivo incluído numa linha de assinante com circuito de audloproceasarnento (SLAC), por exemplo, e realiza o processo de acordo com o invento. Obtém-se na entrada a um sinal amostrado que não foi ainda processado em qualquer filtro digital e não está corta do. Este sinal é levado para um filtro de transmissão principal, 1, para filtragem como está descrito na aplicação de patente FCT/US80/ /00754, por exemplo. A entrada está ligada a uma primeira entrada de um cirouito digital scmador 2 e a uma unidade sensora 4 que de modo convencional, determina a polaridade do sinal de entrada na entrada a. 0 bloco 5 está aqui ilustrado como uma unidade de memória simples, que armazena os valores +e^ e na forma digital, sendo o valor +β^ obtido na saída 6, e o valor -e^. na saída b^»

Como os valores +e^_ são geralmente representados por mais do que um bit, bj^ e b₂ representam a saída de duas linhas múltiplas (bua) para a segunda entrada do circuito somador 2 em resposta à grandeza de saída (0 ou 1) obtida à saída da unidade sensora (4)· Se esta unidade deteota uma polaridade positiva no sinal de entrada, na entrada a, é enviado um "um” binário para o comutador 5 que liga a saída b^ à segunda entrada do circuito somador 2. Por outro lado, se é detectada uma polaridade negativa, é aplicado um "zero" e o comutador é comandado de modo que a saída b^ é ligada à segunda entrada

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-5do circuito somador. É então somado um valor +©_t à entrada do sinal amostrado o qual ó depois levado para 0 filtro digital 1. No filtro é realizado um cálculo com auxílio de circuitos scmadores e multiplicadores e os cortes são realizados, obtendo-se um sinal de saída oom uma amostragem de sinal que está indicada na Figura 5, bem como a resultante contrapartida analógica, curva 3* ^A Figura 7 e um diagrama da amplificação do filtro em função do nível do sinal de entrada, quando o circuito de compensação, de acordo oom a Figura 6, é ligado tal como antecedendo o filtro, an comparação oom a amplificação de acordo com a Figura 3» pode ver-se que as mesmas propriedades de amplificação são encontradas com 16 bits/ /palavra, neste caso utilizando o processo inventivo, e para 19 bits/palavra se não for utilizado o processo inventivo. A melhoria da amplificação corresponde portanto a comprimento de palavras de vários bits e, de acordo com 0 que se disse atrás, isto torna os circuitos calculadores mais simples.

0 circuito de compensação, de acordo com a Figura 6, está representada na forma de esquema de blocos para fins explicativos e constitui uma possível configuração. Na prática, os vários blocos (unidades de memória, circuito somador, comutadores) são realizados na técnica de circuitos integrados (IC) na unidade aritmética ALTT do circuito de linha do assinante.

De modo que esta compensação de erro de corte se possa manter simples, a grandeza deve ser um número inteiro na unidade ALTT. Daqui resulta, normalmente, que a compensação não e lnteiramente óptima.

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Claims (3)

1. REIVINDICAÇÕESls - Processo de compensação do erro que, num sinal digital com um determinado número de bits, ocorre pelo corte num filtro digital, em especial corte na amplitude, sendo o sinal positivo ou negativo em relação a um dado nível zero, caracterizado por, quando o sinal e positivo, ser somado um primeiro valor positivo (e^.) ao sinal, correspondendo este valor ao erro médio de corte e, quando o sinal é negativo, ser somado um segundo valor negativo ao sinal ·

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   Re: DJP/BKB/44007

   -62*. - Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por os referidos primeiro e segundo valores (+6^. e -e^) serem de igual grgndeza.
2. 3δ. - Processo de acordo com as reivindicações 1 e 2 caractjs rizado por nenhum dos referidos valores ser somado ao sinal digital quando este ó igual a zero*
3. 4s. - Dispositivo para realizar o processo de acordo com as reivindicações 1-3 caracterizado por uma unidade de memória (3) que armazena e que, atravós de ambas as saídas, envia um primeiro valor positivo e um segundo valor negativo (ψβ^. e -e_t)$ P°^{r uma} unidade de detecção (4) para determinai a polaridade do sinal amos, trado aplicado ao filtro digital (1)? e por uma unidade de comutação (5) ligada à primeira entrada de um circuito somador (2) em que a segunda entrada recebe o referido sinal e que tem a sua saí da ligada à entrada do filtro (1)·