CS256590A2 - Method and device for data centring - Google Patents

Description

- 2 - rv 2£(^c •v I f

Vynález se týkálstředění dat předjejich detekcí. Zejména pak se vynález týká středění peke-tově přepojovaných víceúrovňových dat v úzkopásmových da-tových detektorech, majících chyby posuvu kmitočtu (jaknastává v rádiových přenosových systémech užívajících kmi-točtové modulace.

Spolehlivá detekce víceúrovňovýchdat v paketově přepojovaných systémech je dostatečně nesnadná (jak bude podrobněji popsáno níže) i bez komplikace chy-bami v posuvu nosného kmitočtu. Vynález odstraňuje z proce-su detekce dat tuto komplikaci posuvu kmitočtu. Přijímače kmitočtově modulovanýchsignálů užívají často samočinného řízení kmitočtu, aby se-řídily svůj vlastní střední kmitočet na skledování nosnéhokmitočtu. Standartní techniky samočinného řízení kmitočtujsou příliš pomalé, než 8by se přizpůsobily rychle a ne-ustále se měnícímu prostředí^rychlého paketového přepojová-ní mezi velkým počtem vysílačů, a jestliže se dostatečnězrychlí, vystopuji‘skutečně směrodatná data, zejména setka-jí-li se s identickými, za sebou jdoucími symboly, Technikysamočinného řízení, kmitočtu s duální časovou konstantou (tj. systémy používající rychlé časové konstanty pro zachy- *·Λ' cení a normální časové konstanty při doznívání) lze použít,avšak vede to k-e zťfečným’ nákladům a ke složitosti. - 3 -

Odborníci mají za to, že televiznípřijímače užívají technik obnovy stejnosměrné složky (kon-vence A/L), které “středí” jejich poměry světla ke tmě vzhle-dem k přijatým synchronizačním impulsům s maximální amplitu-dou, které představují nejtmavší čerň; avšak vynález nepotře-buje žádných takových impulsů nebo vůbec žádných referenčníchdat pro "středění” jeho detektoru dat. Účelem vynálezu je překonat uvedené nevýhody a dosáhnout určitých, níže uvedených výhod. uvádí

Vynález proto/způsob středění datpro detekování dat a je vyznačeno tím, že se určí chybakmitočtu nosné vlny a postup detekování dat se předem se-řídí pro kompenzování této chyby při následující detekci dat.

Vynález také zahrnuje způsob prostředění víceúrovňových dat pro detekci, který se vyzna-čuje tím, že se určí chyfaa nosného kmitočtu, hradluje senapětí, s$Bi$&ené s chybou kmitočtu, do diferenciálního ze-sílení po detekci přítomnosti nosné vlny, za účelem dosaže-ní potlačení posunu součtového napětí, sdruženého s chybou « v, · • · kmitočtu, v následujícím diferenciálním zesílení, a to prokompenzaci -uhýbá· při. následujícím detekování-víceúrovňovýchdat a analogově-číslicové převádění diferenciálně zesíle-ných víceúrovňových dat.

Další rysy a přednosti vynálezu bu-dou blíže vysvětleny v následujícím podrobném popisu výhod- .. « - 4 - ného provedení vynálezu v souvislosti s přiloženýmivýkresy, kde: obr. 1 je diagram vlnotvaru bitovéhodnoty a napěíové úrovně symbolického signálu víceúrov-ňových dat, obr. 2 je funkční blokový diagramvýhodného provedení spolehlivého detektoru symbolu více-úrovňových dat podle vynálezu, obr. 3 je časový diagram pro operaci podle vynálezu. V soustavách užívajících velmi vy-soké rychlosti přenosu dat, jsou obvykle symboly víceúrov-ňových dat, jelikož každý daný symbol nabývá hodnoty, ježby normálně vyžadovala přenos dvou nebo více dvojkovýchbitů. Avšak i bez chyb posunutí kmitočtu nosné vlny je ne-snadnější správně obnovit a detekovat symboly víceúrovňo-vých dat, jelikož detektor musí detekovat nejen polaritusymbolu (v bipolár^ých impulsových systémech, jako s dvoj-kovými symboly), avšak také pro detekování úrovně. *.Obr. 1 je diagram vlnotvaru bitovéhodnoty a napěíové úrovně symbolického signálu víceúrov-ňových dat. Víceúrovňový signál na obr. 1 znázorňuje pětúrovní, které představují (‘podle dohody) nečinný (nebo šu-mový) stav při 0 voltech a jeden ze čtyř možných hodnotsymbolu (duál«í dvojkové číslo): - 5 - ”00" při nejvíce negativnírúrovni (nominálně - 2 volty) "01" při méně negativní‘".Úrovni (nominálně - 1 volt) "10" při nejméně positivní úrovni (nominálně ϊ 1 volt) a "11" při nejvíce positivní úrovni (nominálně + 2 volty).

Tyto zvláštní napěíové úrovně jsouudány pouze za účelem ilustrace.

Obvykle bude tento přijímaný signál- tento víceúrovňový symbol - detekován analogově číslico-vým převodníkem A/D, jehož detekční rozsah napětí je zhrubastředěn kolem nominálních úrovní - pro získání mnoha růz-ných detekčních pásem může být použito většího počtu analo-gově číslicových převodníků a každé detegčhí pásmo může býtpodle přání zúženo.

Pro správnou detekci musí úroveňnapětí zůstat uvnitř detekčního pásma, středěného kolemkaždé jmenovité úrovně. Konvence A/D vyžadují, aby analogo-vá informace.byla přiváděna středěná v jejím detekčním pás- .. ♦·*· : v <.♦.·· · · ' · mu; spřažení střídavým proudem (člen C3 na obr. 2) vyloučí postupný, dlouhodobý únik (zatímco odpor R4 způsobil stře-«... ·*. děnou referenci na obvyklém zemním potenciálu). Avšak celývíceúrovňový signál je běžně středěn kolem nuly (jako naobr. 1) pouze tdhdy, je-li nosná vlna přesně na svém kmi-točtu. Je-li nosná vlna poněkud mimo svůj kmitočet, pakúrovně symbolu "obíhají" na stejnosměrné složce, vytvořenévětšinou kmitočtové modulovaných demodulátorů dat v poměru - o - k tomuto posunu kmitočtu jak je znázorněno na obr. 3A.Polarita této stejnosměrné složky závisí na tom, je-linosná vlna nad očekávaným nosným kmitočtem nebo pod ním. V souhlasu s tím může tato složka signálu kolísat jak codo velikosti tak i co do polarity. Tato kolísavost znesnad-ňuje detekci dat; detekce se ještě dále rozostří, jestližez nějakého důvodu mají být detekční pásma zúžena.

Obr. 2 je funkční blokový diagramvýhodného provedení spolehlivého detektoru víceúrovňovýchdat podle vynálezu. Znázorňuje sériové zapojení detektoruFM DET kmitočtově modulovaných signálů, diferenciálníhozesilovače DIFFAMP a analogově číslicového převodníkuA/D CONVERTER- jak je odborníkům v příslušném oboru sro-zumitelné , V systému podle vynálezu, rychlepaketově přepojovaném mohou být za sebou jdoucí datové pa-kety o méně než lOO^us přijímány v rychlém sledu od úplně rozdílných vysílačů, jež nebyly kmitočtově zařazeny do sí-může tí. Takto se polarita a velikost posunu kmitočtu/radikálně

·* ‘ · X měnit od paketuk' paketu. Časování systému je takové, žemezi pakety -exist-uje ztrátový čas 2 zus, a tedy před první-mi několika ^us- každého paketu je pouze samotný nemodulo-vaný nosný signál. " - Přenosové hradlo G1 hradluje signálod rychločinného (<lyus) detekčního obvodu nosné vlny do - 7 - diferenciálního zesilovače přes kondenzátor Cl pro kompen- zování posunu. Rychloběžný (<l/us) obvod pro detekci nosné vlny není znázorněn, avšak je dobře znám i co do konstrukce odborníkům v příslušném oboru.

Jak Xze zjistit na obr. 3D, než sezahájí a dokončí postup korekce posunu, zesílí se posunovénapětí, jak by tomu bylo u žádaných dat, a dodá se detektorudat. V závislosti na velikosti posunového napětí může býtjeho hodnota dostatečně velká, aby spadala do jednoho z při-jímacích okének jednoho nebo několika detektorů dat. Je-litomu tak, bude představovat chybná data, ledaže jsou uprave-ny prostředky pro ignorování tohoto signálu. V praksi zahr-nuje většina datových systémů nějaký typ konsistentní návěstínebo informační záhlaví, vysílané před skutečnou informacío datech, aby se postup detekování dat umožnila jeho "ini-cializace" pro vlastní detekci. Ve skutečnosti nebudou žád-ná data správně "dekódována" po detekci amplitudově čísli-covým převodníkem, jestTLiže před nimi nepředcházelo návěstínebo záhlaví. Použití takového signálu na začátku například

Mk» -··· každého datového paketu v paketovš propojovaném systému za-hřání detektoru dáť v "počítání" počátečního přechodu vyvo-laného postupem korekce posunu, znázorněným na obr. 3D,jelikož se dostaví spíšg .před návěstním signálem nebo zá-hlavím, spíše než po tněm,. VL·nepřítomnosti takového signáluv protokolu určitého"systému nebo dokonce, je-li tento sig-nál přítomen'! použit, může být hnacího signálu přenosového hradla Gl, znázorněného na obr. 3C, užito pro mžikovévyřazení samotného detektoru dat, zatímco se zároveňaktivuje technika korekce posunu, již popsaná. Tímtozpůsobem bude dokončena korekce posunu dříve, než se de-tektoru dat dovolí "počítat” počáteční přechod. Pro rea-lizaci této techniky je pouze zapotřebí, aby krátká pe-rioda nemodulované nosné vlny byla vyslána na začátku kaž-dého paketu, jak je znázorněno na obr. 3A, 3B, 3C a 3D. Při činnosti se na výstupu detekto-ru FMDET kmitočtově modulovaných signálů objeví jakékolivchyba posunu kmitočtu ze samotné nosné vlny (předcházejícíkaždý paket). Detekce nosné vlny učiní přenosové hradloGl mžikově vodivými, napětí posunu kmitočtu se přenosovýmhradlem Gl hradluje k diferenciálnímu zesilovači a nabijekondenzátor Cl kompenzující posun; a pak se přenosové hrad-lo a pak se přenosové hradlo Gl navrátí do svého nevodivéhostavu, jak je znázorněno časovým diagramem na obr. 3B a 3C.Časová konstanta, získaná součinem konstant odporu R3 akondenzátoru Cl se zvolí velmi dlouhá ve srovnání s celko-vou délkou paketu a časovou délkou kteréhokoliv -určitéhosymbolu. Takto se’”v průběhu detekování dat napětí posunukmitočtu (na kterém data postupují dále, obr. 3A) a napětí posunu kmitočtu (v samotné noajié vlně, jež bylo uloženo na * · kondenzátoru Cl), přivádějí na záporné, popřípadě kladné svorky diferenciálního· zesilovače DIFFAMP, což vede k - 9 - "potlačení součtového napětí" chyby v posunu kmitočtu(za předpokladu, že je v průběhu paketa v podstatě kon-stantní). V souhlasu s tím jsou data reprodukovaná z dife-renciálního režimu diferenciálního zesilovače DIFF AMPnyní v podstatě středěna kolem nuly (jak znázorněno naobr. 3D), a jsou k dispozici pro digitalizaci· v analogověčíslicovém převodníku A/D přes kondenzátor C3 a odpor R4,kompenzující únik. Třeba poznamenat, že datové signály,tvořící paket informace, mohou být a obvykle také jsouzesíleny diferenciálním zesilovačem DIFF AMP. Velikostzesílení je určena poměrem odporu R2 děleno odporem Rl.Tento poměr může mít jakokoliv hodnotu uvnitř "hrubé" ze-silovací schopnosti určitého diferenciálního zesilovačeDIFF AMP při přijatelné rychlosti přenosu dat. Obráceněse napětová složka, vyvolaná posunem kmitočtu nosné vlny,a nyní stejná na obou vstupech k diferenciálnímu zesilo-vači DIFF AMP, stala "společným režimem", totiž složkou,která je vystaven? stejnému zesílení, avšak jelikož jestejná na obou vstupech vede k tomu, že se nezesílí žádný"rozdílový" signál. Tento celý postup se opakuje po ztrátě nosné vlny a příchodu.dalšího paketu. . ·. ."·*.*♦' ·*' ·"· ’·.*'

Po detekci přítomnosti nosné vlny se podle jiného provedení může nosná vlna samotná digita- * · lizovat v analogovš-čísličovém převodníku A/D a zazname-nána pro výpočtové uvedení do sítě (odečtení) od dat potomdigitalizovaných. Přítomnost nosné vlny mohla by být de- 10 - tekována buň neznázorněným detektorem rychlé nosné vlnynebo výpočtově detekována z přítomnosti v podstatě klido-vých dat o známém trvání (několik málo ^us). Potom by senásledující data digitalizovala v analogově číslicovémpřevodníku A/D) a uložila v paměti, zaznamenaná úroveň sdru-žená s posunutým kmitočtem nosné vlny by mohla být vypočtenaz úrovně detekovaných dat pro výpočtové "středění" dat.Výpočet by se mohl také provést v reálném čase s dostateč-nou zpracovávací schopností, pak by úroveň sdružená s posu-nutým kmitočtem nosné vlny mohla být vypočtena z úrovně da-tového symbolu detekovaného v analogově číslicovém převodní-ku A/D na bázi vzorek po vzorku. 1 když bylo popsáno a znázorněnovýhodné provedení vynálezu, bude odborníkům v příslušnémoboru jasno, že lze konstruovat i jinak pozměněná nebo ob-měněná provedení vynálezu. Například, jak je uvedeno v obr.3C, vyplývá hnací signál G1 z derivace signálu detekce nos-né vlny, znázorněné na obr. 3B. Aby tento signál byl účin-ný pro použití·,, .totiž aby způsobil vexiení signálu G1 pokrátké a poměrně stálé časové období, musí mít přední vě-tev signálu detekce nosné vlny předem určitelnou dobu vze-stupu. Musí být stejná, aí již přicházející nosná vlna jeskoro nedostačující pro uvedení detektoru nosné, vlny v čin-nost nebo je-li o mnoho velikostních řádů větší. U výhodné-ho popsaného provedení existuje detektor nosné vlny, splňu- 11 jící tento požadavek a takový výkon je předpokládán. Exis-tují však zajisté aplikace vynálezu, u nichž by detektornesplňoval tyto požadavky. Pro taková provedení vynálezuje zapotřebí prostředků, které vytvářejí předurčitelný vl-notvar pro signál Gl. To je snadno proveditelné dobře uzpů-sobenou technikou.

Například lze mezi hnacím signálemGl, který je na uzlu mezi kondenzátorem C2 a odporem R5 naobr. 2, a mezi vstup hradla Gl užít mnnostabilního multi-vibrátoru, v příslušném oboru dobře známého. Tímto způsobemse signál detekce nosné vlny pouze použije pro "spuštění"monostabilníno multivibrátoru do jeho nestabilního stavu.Ivíonostabilní multivibrátor pak svým signálem dodá hnací sig-nál Gl, jehož trvání bude za všech okolností předurčitelné,jak shora uvedeno, a jak určeno konstruktérem pro danouaplikaci. Takových osvědčených prostředků lze také užít,když například jsou datové pakety velmi dlouhé, napříklado trvání sekund nebo více. V takových případech musí býthodnota kondenzátoru Gl, který ukládá úroveň posunutého na-pětí, jak shora popsáno,.značně velká, aby udržel tento ná-boj v průběhu c'elého*-datového paketu, a také se nesmí měnitv důsledku samotného datového signálu, který mů*že obsahovatdlouhé úseky identických datových úrovní. Za takových pod- mínek musí hýt součin časo*ýých konstant odporu R3 a konden-= • * · zátoru Cl velmi dlouhý. Fro maximální stabilitu diferenciál 12 ního zesilovače DIFF AMP musí být hodnoty odporů R3 a R1identické, a jelikož odpor R1 je činitelem v rovnici ze-sílení diferenciálního zesilovače DIFF AMP, jak shota uve-deno, může konstruktér seřídit pouze hodnotu kondenzátoruCl, aby dostal dlouhou časovou konstantu. Jestliže kapacitakondenzátoru VI se zvolí velmi velká, pak nízký, avšak ko-nečný "pracovní" odpor zdroje signálu Gl, jakož i zdrojovýodpor detektoru FM kmitočtově modulovaných signálů může sestát činitelem při jeho nabíjení. V takových případech při-náší vhodné řízení opět užití monostabilního multivibrátorumezi uzlem kondenzátoru C2 a odporu R5 a hradlem Gl. HradloGl může být takto udržováno v činnosti po delší časová obdo-bí, což dává více času pro nabití kondenzátoru Cl. Konstruk-tér soustavy může také prodloužit úsek samotných dat pouzena nosnou vlnu, aby získal přídavný čas pro nabití nynívětší hodnoty kondenzátoru Cl. I když by se zdálo, že toprodlouží trvání dat v systému, jelikož datové pakety jsouv tomto příkladu .mehem delší, nemusí se změnit poměr samotnénosné vlny k času dat.

Claims (11)

1. PATENTOVÉ

   NÁROKY '' /

   1. Způsob středění dat pro detekcidat, vyznačující se tím, že se určí chyba (Cl) kmitočtunosné vlny, a že se provede předběžné nastavení (Gl) dete-kování dat (A/L) pro kompenzování uvedené chyby (Cl) v prů-běhu následujícího detekování dat.
2. 2. Způsob podle bodu 1, vyznačujícíse tím, že detekování dat je provedeno diferenciálním ze-sílením (DIFF).
3. 3. Způsob podle bodu 2, vyznačujícíse tím, že určení chyby (Cl) a předběžné nastavení (Gl) seprovede potlačením součtového napěíového posunu sdruženéhos chybou (Cl) kmitočtu nosné vlny při následujícím diferen-ciálním zesílením (DIFF). ♦·.* · *
4. 4. Způsob podle bodu 3, vyznačujícíse tím, že předběžné ^nastavení (Gl) pot-lačení součtovéhonapětí se provede, hradlováním (Gl) napětí, sdruženého schybou (Cl) k&amp;itačtu nosné vlny, k diferenciálnímu zesílení(DIFF) pro detekďi^přítomnosti nosné vlny. > 5.· Způsob podle bodu 1, 2, 3 nebo 4, vyznačující sá tím, že detekce dat se provede analogově I - 14 - číslicovým převodem (A/D) a data sestávají z víceúrovňovýchdat, 4
5. 6. Způsob středění dat pro detekcidat, vyznačující se tím, že se určí chyba (Cl) kmitočtunosné flny a provede se potlačení součtového napětovéhoposunu kmitočtu nosné viny sdruženého s chybou (Cl) kmi-točtu v následujícím diferenciálním zesílení (D1FF) prokompenzování této chyby v průběhu následující detekce dat.
6. 7 - Způsob středění víceúrovňovýchdat pro detekci dat, vyznačující se tím, že se určí chyba(Cl) kmitočtu nosné tflny, hradluje se napětí sdružené schybou (Cl) kmitočtu k diferenciálnímu zesílení (DIFF) podetekci přítomnosti nosné vlny pro provedení potlačenísoučtového napětí posunu sdruženého s chybou (Cl) kmitočtuv následujícím diferenciálním zesílení (DIFF) pro kompenzováníchyby (Cl) v průběhu následující detekce víceúrovňových data pro analogove-č'íslicovou přeměnu (A/D) diferenciálně ze-sílených víceúrovňových dat.

   '.'S. Způsob středění dat při detekcidat, vyznačující se tím, že se určí chyba .... ' kmi- točtu nosné vlny'a výpočtově se středí následující deteko-vaná data pro kompenzaci chyby. - · · · · 15 -
7. 9. Způsob podle bodu 8, vyznačujícíse tím, že úroveň samotné nosné vlny se vynáší z dat následovně detekovaných -— -, s výhodou po de- tekci přítomnosti nosné vlny,
8. 10. Způsob podle bodu 8, vyznačujícíse tím, že přítomnost nosné vlny se detekuje po datech vpodstatě klidových, majících s výhodou známé trvání.
9. 11. Způsob středění dat při detekci dat, vyznačující se tím, že se určí chyba ____________kmitoč-tu nosné vlny a vynese se -------------- úroveň nosné vlny, de- tekovaná z dat následovně detekovaných za účelem kompenzacechyby, s výhodou po detekci přítomnosti nosné vlny.
10. 12. Zařízení pro středění víceúrov- ňových dat pro detektory dat, vyznačující se sériově spřa-ženými prostředky přo určení chyby (Cl) kmitočtu nosné vlny,dále prostředky (Gl).pro hradlování napětí sdruženého s chy-bou (Cl) kmitočtu k diferenciálnímu zesílení (DIFF) po de-tekci přítomnosti ňoshé vlny ------------------- pro provedení potla- čení součtového napětí chyby (Cl) kmitočtu při následujícímdiferenciálním zesílení -(DIFF)' za účelem kompenzování tétochyby v průběhu provádění detekce víceúrovňových dat, akoneřně pomůcky pro analogově číslirovy převod (A/D) dife-renciálně zesílených víceúrovňových dat. 16
11. 13. Zařízení pro středění dat, vyznáčující se prostředky pro určování chyby_-kmitočtunosné vlny a prostředky pro výpočtové středění následujících detekovaných dat pro kompenzování chyby. Zastupuje: Λ 59 439/Šv