CN85106498A - 波形整形装置 - Google Patents

Abstract

波形整形装置包括一个有钟脉冲输入终端的移位寄存器，一些能为数字输入信号提供每个位的数据输入终端，几个数据输出终端，以及和各个数据输出终端连接的多个系数乘法器。利用在预定范围内的2的补码的二进制码的偏移，来表示每个乘法器的系数，同时该系数由ON/OFF(接通/断开)开关的操作进行控制。

Description

本发明一般涉及对基带形式的数字信号进行波形整形的波形整形装置。具体地说，涉及一种对畸变进行校正而改进精度的波形整形装置。

众所周知，在数据传输中，为减小符号间的干扰引起的码误差，必须使波形均衡。也就是说，基带信号应具有它自己的整形后的波形，这也可以认为，在奈奎斯特第一基准上，或在脉冲响应波形的时间轴上，波形以等间隔通过零点。

为增加校正畸变时的精度，最好利用数字电路进行波形整形。但是，在利用现有技术由数字电路构成波形整形装置的情况下，要额外地引起波形整形装置沿某一极性方向移动，导致给定数据的字长不可能有效地充分利用。换句话说，总个动态范围不能得到充分利用。

因此，本发明的目的是提供一种波形整形装置，即使当附加输出往一个极性方向移动时，该装置也能达到所要求的动态范围。

本发明的另外一个目的是，提供一个包括系数乘法器的波形整形装置，其系数的编码由2的补码的二进码的偏移得出，同时利用码转换器，将偏移的2的补码二进码复原为正常的2的补码二进码，或原来的2的补码二进码，该复原过程发生在数据用倍乘系数加权之后，倍乘系数则由加法器得到。

根据本发明的具体装置，可以得到一个波形整形装置，它包括：一个具有钟脉冲输入终端的移位寄存器，一个数据输入终端和多个数据输出终端;多个系数乘法器，每个乘法器均有各自的输入终端和输出终端，系数乘法器的上述输入终端均连到上述移位寄存器的各自的数据输出终端上，移位寄存器的每个系数均表示成在某个预定范围内的2的补码的二进码的偏移，加法器可提供由上述乘法器输出终端来的输出信号，以产生一个求和输出;同时有一个码转换器来接收上述求和输出，以将同一信号转换为自然二进码或2的补码二进码。

从下面的详细介绍及与此有关的附图可以很清楚地看出本发明的上述目的、其他目的、特点及优点。

图1表示按照本发明的具体装置得到的波形整形装置的基本结构的线路方块图。

图2是表示数据传输一接收系统的电路方块图，在该系统中，最佳地利用了图1中的波形整形装置。

图3A至图3F分别表示解释本发明的工作情况的方块图。

图4是表示以系数乘法器作为例子的电路连接图，根据本发明利用的波形整形装置中就使用该系数乘法器。

图5是解释本发明中的参考用编码表。

图6是图2系统中所用的D/A（数字-模拟）转换器的输出波形的波形图。

图7、8和9分别表示在解释本发明时所作的参考用的编码表。

图10是以码转换器作为例子的电路连接图，根据本发明得到的波形整形装置中就有这种码转换器。

按照图1所表示的本发明的具体装置得到一种波形整形装置，一般它包括一个移位寄存器1和一个系数乘法器2，系数乘法器由单元2₁至2₄组成，它们中的每个单元均由系数产生器和乘法器构成，而且号数与移位寄存器1的每一位对应。系数乘法器2可以在由移位寄存器1来的输入数据“1”或送到移位寄存器1的输入数据“1”上，实现正值加权或负值加权。图1所示的波形整形装置还包括一个加法器3，由加法器3实现2的补码二进码与二进码的偏移值相加，然后就可确定如何尽可能有效地利用所给定的字长，这将在下面介绍。由二进制码转换器4将加法器3来的存数或数据进行转换，例如，将其转换为自然二进码或2的补码二进码。最后，在图1中，还示出一个数据输入终端5，通过它将输入数据送到移位寄存器1内，还有一个钟脉冲输入终端6，通过它将钟脉冲送到移位寄存器1，最后还有一个输出终端7，通过它得到二进制码转换器4的输出。在本专利所介绍的具体装置中，向钟脉冲输入端6送的钟脉冲的数据率或频率是向输入端5所送的输入数据的数据率或频率的二倍。

图1的波形整形装置要求使用在诸如图2所示的传输接收系统中。图中表明这样一种传输接收系统必须有一个输入终端10，信息源出来的信息就送到该终端，正如图1所示，波形整形装置11接在终端10和一个D/A转换器12之间，通过一个低通滤波器13，D/A转换器12将其输出送到一个调制器14（例如，一个幅度调制器）上，同时，还有一个带通滤波器15，通过它，将调制器14的输出送到传输线TL上。带通滤波器16接收由传输线TL来的传输信号，同时，在带滤波器16和低通滤波器18之间接有一个检波器17（调幅检波器）。在滤波器18上接有一个双向限幅器19，以对数字信号检测和解调，同时将其输出从输出终端20上得到。在这种情况下，从输入终端10到带通滤波器15的所有电路单元组成该系统的传输侧，而从带通滤波器16到输出终端20的所有电路单元则组成该系统的接收侧。利用传输线TL将传输侧和接收侧连接在一起。

波形整形装置工作时，将基带信号的每个部份的畸变进行校正，基带信号的每一部份在接收侧被解调，并从低通滤波器18的输出端得到，因此，这种基带信号能满足奈奎斯特的第一基准，以便使符号间的干扰所引起的编码误差减至最小。

然后，参见图3A至图3F，可以了解图1所示电路实现系数加权和系数相加的方法。

现在只要将输入终端5来的数据“1”锁定在移位寄存器1的第1位上，如图3A所示，则该数据“1”由系数加法器2加权。在系数加法器2的单元2₁至2₄中，分别设定加权系数，例如1，2，-1，和0，正如在自然数的表达式中那样，将这些加权系数中的每一个都乘以移位寄存器的相应位数。因为所乘的结果值从左边开始被认为是1，0，0，和0′如果这些所乘的结果均加在加法器3内（使用2的补码二进码），所加的结果成为1。利用下一个（第二个）移位钟脉冲，可使移位寄存器1内的存数改变为图3B所示的1，1，0和0。如果将这一数据按上面所介绍的方法加权，则相乘后的结果从左边开始，被认为是1，2，0和0，如果将这些结果用加法器3将它们加在一起，则相加后的结果为3。如果在此之后同时进行加权和相加，则相加后的结果是，在图3C中为1，在图3D中为-1，在图3E中则为0。因此，在加法器的输出侧，可以得到如图3F所示的输出信号，而它们与输入数据“1”相对应。

对于系数乘法器中从2₁至2₄的每个单元，均可以被采用，例如，电路布局如图4所示。在图4中，如果加权系数的位数是3位，和这样一个加权系数的位数相对应地应有三个开关21a、21b和21c。这些开关（21a至21c）共同接到某一预先确定的电位的一端上，例如，接地端，而它们的另外一端则分别接到AND门电路22a、22b和22c的第1输入端上，同时通过电阻23a、23b和23c，再分别接到正电压源的端头上（+Vcc）。AND门电路22a至22c的另外一个输入端）均共同接到移位寄存器1的每一位上（在图4中未示出）。AND门电路22a、22b和22c的输出则分别由输出端24a、24b和24c上得到。这些输出端24a至24c均连接到加法器3的输入侧（图4中未示出）。

现在看一下加权单元2₂的情况，假定它的加权系数是2（图3A至3E），或者用2的补码二进码表示的“010”，由此可以看到，当开关21a和21c接通而开关21b断开时，就可得到这个系数。当然，AND门电路22a、22b及22c的第一输入端上的电平分别为“0”、“1”及“0”。在这种条件下，当电平“1”的数据从移位寄存器1的每一位送到其他终端或AND门电路22a、22b及22c的第2输入端时，只有AND门电路22b的门打开，而AND门电路22a和22c仍然闭合。结果使输出端24a、24b及24c的输出端上，产生了“0”、“1”和“0”的数据电平或用加权系数“2”相加的数据。

现在考虑加权单元2₈，当以2的补码二进码表示为“111”时就有-1的加权系数，由此可以看出，对这一系数，开关21a至21c全部均断开，根据这一情况，在AND门电路22a、22b及22c的第1输入端上的电平分别为1，1，1。在这种条件下，当电平“1”的数据从移位寄存器1加到AND门电路22a、22b及22c的第2输入端时，AND门电路22a、22b及22c全部是打开的，其结果是在输出端24a、24b及24c上，将产生电平为“1”、“1”及“1”的数据，或者以加权系数“1”相加的数据。

换句话说，系数乘法器2向加法器3送的是相加数据，即对输入数据“1”用正加权系数或负加权系数相加的数据。加法器3完成2的补码二进码加法，并向二进码转换器4送相加后的结果。在这样一种电路布局中，当需要使加法器3的动态范围有效利用时，将遇到问题，要使给定字长尽可能有效利用时也要碰到问题。

在3位的情况下，2的补码二进码如图5表中所示。在这种情况下，对0电平而言，在正侧可表示3种电平，在负侧可表示4种电平。

但是，如果由图1所示的波形整形电路实现波形整形，相加后的结果经较大地移动后达到正侧，在负侧的大电平不可能出现，所以不能有效地利用可用字长。换句话说，如果不限制字长，相加后的结果经较大地移动后达到正侧，例如图6所示的这种情况。

因此，在有限字长的这种限制条件下，为准确实现这种加法，在波形整形装置必须这样设计，使其能由正常的加法器完成这种加法运算，它类似于2的补码二进码，同时必须确定动态范围在正侧很宽的二进码。所以正常的2的补码二进码应被偏移和加以定义。

对于图7所示的例子，在（A）列中的正常的2的补码二进码中，正侧最低的二个电平“101”（-3）和“100”（-4）移到（（B）列所示的正侧的最高的位数上，并定义为“101”（5）及“100”（4），所得的二进码定义在正的最大值和负的最小值之间，它具有一个准确的量化步骤，故能提高精确度。此外，可以用正常的2的补码二进码实现加法运算。

相加后的结果的正负位移是不同的，它取决于转出率和被均衡的畸变特性等因素。因此当定义了二进码时，首先设定加权系数，该加权系数是根据字长不受限制的假设来计算的。利用计算器作相加过程的模拟，然后确定偏置电平，以尽可能准确地验证给定的字长的能力，就可以检验位移的大小。然后确定由所定义的二进码所表示的加权系数。在这里所定义的偏移二进码只是对本之中那种波形整形电路有效，例如，当波形整形电路和D/A转换器12连接时，必须首先将这种偏移二进码转换为D/A转换器12能够采用的二进码。这种转换可由二进码转换器4来实现。

例如，如果象图8表示的那样，在加法运算中（对应于图7中的（（B）列），“010”（2）是加到偏移二进码上，这种偏移二进码可以转换为自然二进码。另一方面，当将“110”（-2）加到图7中（B）列的偏移二进码上时，这种二进码就转换为2的补码二进码。更确切地说，将图8左边表中列出的偏移二进码与图8右边表中所列的自然二进码加以比较，就可以看出，所定义的或偏移二进码和自然二进码按-2偏移后所得到的二进码相等。因此，当这种所定义的或偏移二进码转换到自然二进码时，在它上加+2，就还原到上面讲过的原来的二进码。除此之外，当在图7的（A）列中原来的2的补码二进码被定义为图7的（B）列中的补码二进码时，这样一种原来的或自然二进码按+2偏移。因此，当将这种偏移的2的补码二进码转换为正常的2的补码二进码时，这样一种偏移二进码加上-2之后就复原到原来的二进码。

除2以外的其他数字值均可用来对二进码偏移。例如，在图7中（B）列的2的补码二进码是根据（A）列中正常的2的补码二进码来定义的，如果在（B）列中“110”（-2）移到“110”（6）时，依靠它能使“110”（6）成为正侧的最大值，同时使“111”（-1）达到负侧的最小值，图9左边的表示出这种情况。这种进一步偏移二进码转换为自然二进码或2的补码二进码的过程如下：在转换为自然二进码的情况下，因为那种偏移或相加二进码相对于自然二进码按-1偏移，如按+1（“001”）偏移，它就可还原为自然或正常二进码。在还原为2的补码的情况下，将它按+3偏移，这就使它还原到由+3偏移的正常的2的补码二进码（“101”），如图9所示。

现在参见图10，可以看出：图1所示的二进码转换具有输入终端4a、4b和4c，通过这三个输入终端，将来自加法器3的输出（（三位）均加到一个加热器4d上，加法器4d有输出终端4e、4f和4g，由这些终端上可得到转换后的二进码。根据在这一转换中的被加的位数，可以得到的开关数为预先确定的数目，例如，三个开关4h4i和4j。4h至4j这些开关在接地一侧均接到一起，而它的另一侧均接到加法器4d的各自的输入端，并通过电阻4k、4l和4m，分别接到正电源端4Vcc。

例如，当进行图8所示的转换时，为作加法把偏移二进码重新转换到自然二进码，接通开关4h和4j，但断开开关4i。从而使电平“010”的数据加到加法器4d上，在加法器4d内，由输入端4a到4c均以二进码的方式，被累加3位。与此类似，为了在作加法运算时，重新将偏移二进码转换到正常的2的补码二进码，开关4h和4i应断开，而开关4j应接通，这样就使电平“110”的数据加到加法器4d上，在加法器4d中，从输入终端4a到4c均加上3位。

当进行图9所示的转换时，为了在加法运算时重新将偏移二进码转换为自然二进码，开关4h和4i均接通，而开关4j断开，所以电平“001”的数据加到加法器4d上，在加法器4d中，从输入端4a到4c均以二进码的方式均被加上3位。与此类似，为了在作加法时重新将偏移二进码转换到正常的2的补码二进码，如图9左边所示，开关4h和4j被断开，而开关4i接通，所以电平“101”的数据加到加法器4d上，在加法器4d中，从输入端4a到4c，它被加上3位。

如上所述，根据本发明，应这样选择加权系数，使得定义和计算偏移二进码时，能尽可能地利用给定的字长，同时将相加后的结果转换到自然二进码，或2的补码二进码，因此，尽可能有效地利用给定字长，以进行加法运算。这样就能有效地利用总个动态范围。其结果是，能大大改善波形整形的精度。此外，利用简单的电路结构硬件，可以实现所要求的最高精度。

除此以外，由于能够定义波形整形时的最佳二进码，而且利用这个最佳二进码的定义，可以很方便地确定加权系数，利用相同的硬件，就可以很容易地实现各类系统的最佳波形整形操作。

虽然上面介绍了本发明的最佳实施例，显而易见，不必超出本发明的范围和宗旨，一种熟练的工艺技术，就能实现许多改进和变化，这是从属的权利要求所限定的。

勘误表

Claims (6)

1、波形整形装置包括：一个有钟脉冲输入终端的移位寄存器，一个数据输入终端和几个数据输出终端；

几个系数乘法器，每个均有各自的输入和输出终端，上述系数乘法器的各个输入终端分别接到上述移位寄存器各输出终端上，在使用2的补码二进码的上述系数乘法器中，每一个均从正常的2的补码二进码开始，在预先确定的范围内偏移；

加法器提供从上述系数乘法器的上述输出端来的输出信号，以产生总的输出；

编码转换装置接收上述求和输出，以便将同一输出转换为自然二进码或2的补码二进码。

2、根据权利要求1的波形整形装置;在该装置中的每个上述系数乘法器是可人工预调的。

3、根据权利要求2的波形整形装置;在该装置中的每个上述系数乘法器包括：

多个AND门电路，每个有第一和第二输入端和一个输出端，每个上述第一输入端分别与上述移位寄存器的上述数据输出端中的某一个端点相连，而每个上述AND门电路的输出端与上述加法器的输入端相连;

几个接通/断开开关连在上述AND门电路的每个第二输入端和参考点之间;

偏压源与上述第二输入端相连。

4、根据权利要求2的波形整形装置，还包括接到上述编码转换装置的D/A（数字-模拟）转换器，以产生对上述数字信号响应的模拟信号。

5、根据权利要求4的波形整形装置;在该装置中，上述模拟信号在一个载波机上调幅，该调幅信号由传输线传输。

6、根据权利要求5的波形整形装置，还包括：

接收上述调幅信号的接收装置;

检测上述调幅信号的检测装置;

连到上述检测装置的双向限幅器，由它根据上述模拟信号来调整上述数字信号。

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