CS262205B1 - Zapojení pro identifikaci a lokalizaci chyb v přijímači digitálního signálu - Google Patents

Abstract

Vynález se týká zapojení pro identifikaci a lokalizaci chyb v přijímači digitálního ■signálu, které obsahuje regenerativní obvody a je určeno zejména pro přijímače s adaptivní kvantovanou zpětnou vazbou. Dosud známé detektory chyb v přijímačích digitálního signálu pracují na principu hlídání porušení kódového algoritmu. Hlavní nevýhodou těchto detektorů je, Že jejich účinnost je úměrná redundanci lin- RoVého kódu, klesá však v případě shlukových chyb.. Vzhledem k relativně malé redundanci používaných linkových kódů, nejsou známé detektory chyb schopny chyby přesně lokalizovat a většinou je ani nedokáží přesně identifikovat. To prakticky znemožňuje použít známé detektory chyb v procesorech adaptačních instrukcí v přijímačích digitálního signálu s adaptivní kvantovanou zpětnou vazbou, kde je zapotřebí Chyby co nejpřesněji identifikovat a lokalizovat, s ohledem na optimální generování adaptačních instrukcí. Uvedené nevýhody jsou výrazně omezeny zapojením podle vynálezu, jeh-ož podstata spočívá v- tom, že stavový výstup regenerativních obv-odů je spojen s informačním vstupem kumulačního členu, jehož výstup je spojen se signálo-vým vstupem analytického bloku a kódový výstup -regenerativ 2 nich obvodů jé spojen s kódovým vstupem vyhodnocovacího členu, přičemž eliminační výs-tup vyhodnocovacího členu je spojen s eliminačním vstupem kumulačního členu a každý z -výstupů analytického bloku je spojen s alespoň jedním z podmínkových vstupů vyhodnocovacího Členu. Hlavní výhody zapojení podle vynálezu spočívají v tom, že jeh-o funkce je nezávislá na redundanci linkového kódu a že dokáže pracovat i při nekorelovaném signálu, přičemž, při správné konstrukci přijímače digitálního signálu, ve kterém je zapojení podlé vynálezu použito, není jeho- činnost téměř ovlivňována hustotou chyb v signálu. N-a připojeném obr. 1 je blokovým schématem znázorněn příklad zapojení podle vynálezu a na obr. 2 jsou zakresleny časové průběhy signálů v některých- významných místech zapojení podle vynálezu, přičemž na o-br.

Description

Vynález se týká zapojení pro identifikaci a lokalizaci chyb v přijímači digitálního signálu, které obsahuje regenerativní obvody a je určeno zejména pro přijímače s adaptivní kvantovanou zpětnou vazbou.

Dosud známé detektory chyb v přijímačích digitálního signálu pracují na principu hlídání porušení kódového algoritmu.

Hlavní nevýhodou těchto detektorů je, Že jejich účinnost je úměrná redundanci linRoVého kódu, klesá však v případě shlukových chyb.. Vzhledem k relativně malé redundanci používaných linkových kódů, nejsou známé detektory chyb schopny chyby přesně lokalizovat a většinou je ani nedokáží přesně identifikovat. To prakticky znemožňuje použít známé detektory chyb v procesorech adaptačních instrukcí v přijímačích digitálního signálu s adaptivní kvantovanou zpětnou vazbou, kde je zapotřebí Chyby co nejpřesněji identifikovat a lokalizovat, s ohledem na optimální generování adaptačních instrukcí.

Uvedené nevýhody jsou výrazně omezeny zapojením podle vynálezu, jeh-ož podstata spočívá v- tom, že stavový výstup regenerativních obv-odů je spojen s informačním vstupem kumulačního členu, jehož výstup je spojen se signálo-vým vstupem analytického bloku a kódový výstup -regenerativ2 nich obvodů jé spojen s kódovým vstupem vyhodnocovacího členu, přičemž eliminační výs-tup vyhodnocovacího členu je spojen s eliminačním vstupem kumulačního členu a každý z -výstupů analytického bloku je spojen s alespoň jedním z podmínkových vstupů vyhodnocovacího Členu.

Hlavní výhody zapojení podle vynálezu spočívají v tom, že jeh-o funkce je nezávislá na redundanci linkového kódu a že dokáže pracovat i při nekorelovaném signálu, přičemž, při správné konstrukci přijímače digitálního signálu, ve kterém je zapojení podlé vynálezu použito, není jeho- činnost téměř ovlivňována hustotou chyb v signálu.

N-a připojeném obr. 1 je blokovým schématem znázorněn příklad zapojení podle vynálezu a na obr. 2 jsou zakresleny časové průběhy signálů v některých- významných místech zapojení podle vynálezu, přičemž na o-br.

!2a — je zobrazen průběh osamoceného imI pu-lsu .na vstupu nezakresleného detektoru v regenerativních obvodech,

2b — je zobrazen impuls na eliminačním výstupu vyhodnocovacího členu po správném z-detekování přenášeného kladného impulsu,

2c — je znázorněno- napětí na výstupu ku262205 mulačního členu při vstupních signálech zobrazených na obr. 2a, 2-b,

2d — je znázorněn signál na eliminačním výstupu vyhodnocovacího členu, rozdělený do dvou impulsů po správném zdetekování přenášeného kladného impulsu,

2e — je znázorněno napětí na výstupu ku-mulačníh-o členu při vstupních signálech zobrazených na obr. 2a, 2d,

2f — je zobrazen průběh osamoceného impulsu narušeného šumem (vyšrafováná část) ,na vstupu detektoru v regenerativních obvodech,

2g — je zobrazen průběh impulsu na eliminačním výstupu vyhodnocovacího členu po zjištění, že bylo. chybně zdetek-ováno bezproudé místo a ne kladný impuls,

2h — je znázorněno napětí ,na výstupu kumulačníh-o členu při vstupních signálech zobrazených na obr. 2f, 2-g.

Šipky v obr. 2a, 2f vyznačují rozhodovací okamžiky detektoru v regenerativních obvodech, šipky v obr. 2c, 2e, 2h vyznačují rozhodovací okamžiky lokalizace analytického bloku. Symboly Ti, T2, T3, T4 označují rozhodovací okamžiky lokalizace, význačné z hlediska detekce osamocených impulsů znázorněných v obr. 2a, 2f.

Zapojení podle vynálezu obsahuje regenerativní obvody 1, kumulační člen 7, analytický blok 11, vyhodnocovací člen 15 a blok 20 kvantované vazby. Kódový výtup 5 regenerativních obvodů 1 je pojen s kódovým vstupem 16, vyhodnocovacího členu 15. Stavový výstup 6 regenerativních obvodů 1 je . připojen k informačnímu vstupu 9 kumulač^ ního členu 7, zpětnovazební výstup 3 regenerativních obvodů 1 je spojen se signálovým vstupem 21 bloku 20 kvantované vazby, ^!a k zpětnovazebnímu vstupu 4 rěgenerativ/ tiích obvodů 1 je připojen signálový výstup. 23 bloku 20 kvantované vazby.

Eliminační výstup. 18 .vyhodnocovacího, členu 15 je spojen s eliminačním vstupem 8 kumulačního členu 7, jehož výstup je připojen k signálovému vstupu 12 analytického bloku 11. K taktovacímu vstupu 13 analytického bloku 11 je . připojen zdroj 10 taktovacího signálu. Každý z devíti výstupů. 14 analytického bloku 11 je spojen s jedním 'z devíti podmínkových vstupů 17 vyhodnocovacího členu 15. Každý z obou modifikační-ch výstupů 19 vyhodnocovacího členu 15 'je spojen s jedním ze dvou adaptačních vstupů 22 bloku 20 kvantované vazby.

K signálovému vstupu 12 analytického bloku 11 je připojeno šest prahových detektorů 24, a to vždy signálovým vstupem 25 prahového detektoru 24. Taktovací vstupy 26 prahových detektorů 24 jsou připojeny k taktovacímu vstupu 13 analytického bloku 11, k .němuž jsou rovněž připojeny Čtyři posuvné registry 27, a to vždy taktotyacím vstupem 29 posuvného registru 27.

Signálový vstup 28 prvního posuvného- registru 27 je připojen k výstupu prvního prahového, detektoru 24, signálový vstup 28 druhého posuvného registru 27 je připojen k výstupu třetího prahového detektoru 24, signálový vstup 28 třetího posuvného registru 27 je připojen k výstupu čtvrtého prahového detektoru 24 -a signálový vstup 28 čtvrtého posuvného registru 27 je připojen k výstupu pátého prahového detektoru 24.

První výstup 14 analytického bloku 11 je spojen s výstupem prvního posuvného registru 27 a druhý výstup 14 analytického bloku 11 je spojen s výstupem druhého prahového detektoru 24. Třetí výstup 14 analytlckéhoi bloku 11 je spojen s výstupem třetího stupně druhého posuvného registru 27, výstup jehož druhého stupně je spojen s čtvrtým výstupem 14 analytického, bloku 11. Pátý výstup 14 analytického bloku 11 je spojen s výstupem druhého stupně třetího posuvného registru 27, výstup jehož prvního stupně je spojen s šestým výstupem 14 analytického bloku 11.

Sedmý výstup 14 analytického bloku 11 je spojen s výstupem čtvrtého- posuvného registru 27. Osmý výstup 14 analytického bloku 11 je spojen s výstupem pátého prahového detektoru 24 a devátý výstup 14 analytického bloku 11 je sp-ojen s -výstupem šestého prahového detektoru 24. Vyhodnocovací člen 15 obsahuje zdroj 34 eliminačních signálů a -dva podmínkové členy 30. První dva z devíti podmínkových vstupů 17 vyhodnocovacího členu 15 jsou spojeny se dvěma vstupy prvního podmínkového členu 30, jehož výstup je spojen jednak s prvním m-odifik-ačním výstupem 19 -vyhodnocovacího členu 15 a jednak s třetím řídicím vstupem. 35 zdroje 34 eliminačních signálů, jehož výstup je spojen s eliminačním výstupem 18 vyhodnocovacího členu 15.

Ke každému ze zbylých sedmi podmínkových vstupů 17 vyhodnocovacího členu 15 je připojen jeden ze sedmi vstupů druhého podmínkového členu 39, jehož výstup je připojen jednak k druhému modifikačnímu výstupu 19 vyhodnocovacího členu 15 a jednak k druhému řídicímu vstupu 35 zdroie 34 eliminačních signálů. První řídicí-vstup 35 zdroje 34 eliminačních signálů je připojen ke kódovému vstupu 1.6 vyhodnocovacího členu 15. Vzorkovací vstup 36 zdroje 34 eliminačních signálů je spojen s výstupem kumulačního členu 7.

' Druhý podmínkový člen 30 sestává z hradla 31, šesti rezistorů 32 -a podmínkového prahového detektoru 33. Druhé vývody rezistorů 32 jso-u vzájemně spojeny -a jsou připojeny ke vstupu podmínkového prahového detektoru 33. jehož -výstup j-e spojen s výstupem podmínkového- členu 30. První vývod šestého rezistorů 32 je připojen k výstupu dvouvstupého hradla 31, jehož dva vstupy jsou spojeny s šestým a sedmým

282205 vstupem druhého podmínkového členu 30. Každý ze zbylých pěti vstupů podmínkového členu 30 je spojen s prvním vývodem jednoho ze zbylých pěti rezistorů 32. i Přichází-li z vedení utlumený a zdeformovaný kladný impuls, vstupuje přes signálový vstup 2 regenerativních obvodů 1 do nezakresleného korekčního· zesilovače, kde je zesílen a vykorigován, viz obr. 2a. Dále tento impuls postupuje jednak v regenerativních obvodech 1 do nezakresleného detektoru, který zjišťuje typ přenášeného signálového prvku, ale současně odbočuje přes stavový výstup 6 regenerativních obvodů 1, který je veden např. ze vstupu detektoru, na informační vstup 0 kumulačního členu 7.

V kumulačním členu 7 se signály přicházející na informační vstup .9 kumulačního členu 7 a na eliminační vstup 8 kumuLačního členu 7 odečtou, případně sečtou, což závisí na polaritě, s jakou jsou generovány signály ve zdroji 34 eliminačních signálů, a postoupí do nezakresleného· integračního členu. Ten má přibližně kmitočtovou charakteristiku integrátoru, tj. zdůrazňuje nižší kmitočty před vyššími.

Z hlediska dosažení maximálního odstupu signálu od šumu na signálovém vstupu 12 analytického bloku 11 však je· v praktických případech výhodnější na nízkých kmitočtech zisk integrátoru omezit a přenos složek na nejnižších kmitočtech úplně potlačit. Detektor v regenerativních obvodech 1 dává informaci o typu signálového prvku, •který zdetekoval, přes první řídicí vstup 35 zdroje 34 eliminačních signálů, který vygeneruje eliminační impuls, viz obr. 2b, a vyšle ho na eliminační vstup 8 kumulačního členu 7.

Účinek elimimačního impulsu je takový, že v případě správně zdetekovaného signálového· prvku a bez přítomnosti šumu je v. rozhodovacích okamžicích lokalizace Ti a T2 na výstupu ikumulačního členu 7 nulové napětí, viz obr. 2c. Eliminační impuls, který potlačuje v· kumulačním členu 7 účinek správně zdetekovaného impulsu musí být ve zdroji 34 eliminačních signálů generován s velkou přesností časové polohy, protože případná odchylka by způsobila zkreslení signálu v rozhodovacím okamžiku lokalizace Ti, který se nachází v době trvání tohoto· eliminačního impulsu.

Výhodnějším řešením je tento eliminační impuls rozdělit na dva impulsy o různé amplitudě, případně je ještě oddělit mezerou, •ve které se nachází zmíněný rozhodovací okamžik lokalizace. Tím lze zvýšit odolnost zapojení na jitter taktovacích impulsů rozhodovacích okamžiků lokalizace, viz obr. 2d, 2e.

jestliže detektor v· regenerativních obvodech 1 nezdetekoval kladný Impuls, ale zdetekoval chybně bezproudé místo, nedojde v kumulačním členu 7 k správné eliminaci nahromaděného napětí kladného impulsu a

V rozhodovacích okamžicích lokalizace T3, Tí nebude napěli na výstupu kumulačního členu 7 nulové.

Nejjednodušší způsob detekce chybného rozhodnutí poskytuje detekce překročení určené napěťové úrovně jedním prahovým •detektorem 24 v jednom z rozhodovacích okamžiků lokalizace Ts nebo Tí. Přesnější 'a věrohodnější výsledek však dá vyhodnocení signálu ,na výstupu kumulačního· členu 7 v obou rozhodovacích okamžicích lokalizace Tí, Tí. jestliže napětí na výstupu kumulačního členu 7 překročí v rozhodovacím okamžiku lokalizace Ts, rozhodovací úroveň prvního prahového detektoru 24, zapíše se do připojeného· prvního posuvného registru 27 impuls.

V následujícím rozhodovacím okamžiku lokalizace Tí překročí napětí na výstupu kumulačního členu 7 rozhodovací úroveň druhého prahového detektoru 24 ,a na jeho výstupu se objeví nenulové napětí, které se spolu s napětím z výstupu prvního, stupně prvního posuvného registru 27 přivádí na dva vstupy prvního podmínkového členu 30.

Podmínkový člen 30 pracuje obecně tak, že dává na svém výstupu hodnotu logické jedničky tehdy, jestliže počet hodnot logická jednička na jeho vstupech dosáhl nebo přesáhl určenou hranici. Jestliže je tato hranice rovna 100 %, lze podmínkový člen 30 realizovat obvodem s funkcí logického součinu, jak např. platí u prvního podmínkového členu 30, víz obr. 1.

Aby se odstranilo nasycení kumulačního členu 7 energií chybně zdetekovaného impulsu, které by vyvolávalo trvale vyhodnocování chybné detekce signálu, přivádí se po vyhodnocení ohybového kritéria informace z výstupu prvního podmínkového členu 30 na třetí řídicí vstup 35 zdroje 34 elimlnačních signálů, který vygeneruje eliminační impuls, kterým se vybije energie nahromaděná v· kumulačním členu 7. Tento postup je graficky dokumentován v obr. 2f, 2g, 2h.

Je možné, že výše popsaným postupem· se chybná detekce v regenerativních obvodech 1 nezjistí s dostačující věrohodností. V takovém případě je výhodné analyzovat signál delší dobu při snížených nárocích na odstup signálu od šumu. V zapojení podle tohoto příkladu provedení se analyzují čtyři rozhodovací okamžiky lokalizace.

Vliv· šumu na správné rozhodnutí lze dále omezit vybavením podmínkového členu 30 dalšími vstupy, které zkoumají signál na výstupu kumulačního členu 7 při daném relativním zpoždění ještě při rozhodovací úrovni prahového detektoru 24 nastavené pro nižší úroveň šumu. Sběr informaci se v druhém podmínkovém členu 30 řeší odporovou sítí na principu analogového sumátoru, jehož výstupní napětí se převádí do logických úrovní v podmínkovém prahovém •detektoru 33.

Přesnost vyhodnocení chybového kritéria lze dále zvýšit tím, že analyzované signály charakterizované stejným zpožděním zá svým rozhodovacím okamžikem lokalizace se vyhodnocují obvodem s funkcí logického součtu, jak je u druhého· podmínkového členu 30 řešeno u dvou posledních .podmínkových vstupů 17 vyhodnocovacího· členu 15, které jsou přivedeny ,na vstupy hradla 31. Nasycení kumulačního členu 7 se opět odstraní tak, že signálem, který přijde τ výstupu druhého podmínkového členu 3H na druhý řídicí vstup 35 zdroje 34 eliminačních signálů, se spustí generace eliminač ního impulsu s energií rovnou energii, která v· kumulačním členu 7 byla z užitečného impulsu do okamžiku, kdy druhý podmínkový člen 30 vyslal svůj signál.

Dosud popisovaná činnost zapojení vycházela z předpokladu, že chybový stav je signalizován napětím větším, než je prahová hodnota. Nastávají však i stavy opačné. Pak je výhodné zapojit za výs.tup příslušného prahového detektoru 24 a/nebo na výstup příslušného posuvného registru 27 invertor.

Po dokončení eliminačního. procesu zůstane na výstupu kumulačního členu 7 chybové napětí, dané zintegrovaným šumem, který je znázorněn vyšrafovanou oblastí v obr. 2f.

Může také nastat případ, že vyhodnocovací člen 15 nedokáže jednoznačně posoudit existující situaci, např. právě z důvodu velkého naakuímulovaného chybového napětí. V takovém stavu je výhodné kumulační člen 7 vynulovat. Nulovací impuls je impuls např. obdélníkového tvaru, který se může generovat od okamžiku vzniku nulovacího povelu do následujícího rozhodovacího· okamžiku lokalizace. Jeho amplitudu určuje napětí na 'výstupu kumulačního členu 7 v okamžiku vyhodnocení nulovacího kritéria, které se přivádí na vzorkovací vstup 3S zdroje 34 eliminačních signálů. Nulovací impuls se do kumulačního členu 7 přivádí stejným způsobem jako ostatní eliminační impulsy.

U přijímače digitálního signálu s adaptivní kvantovanou zpětnou vazbou se účinek chybného kompenzačního impulsu v kumulačním členu 7 potlačuje eliminačním impulsem, který se opět generuje ve zdroji 34 eliminačních signálů na základě signálu od některého podmínkového členu 30.

Úkolem tohoto eliminačního· impulsu je potlačit účinek chybového kompenzačního impulsu do doby, než by byla chyba identifikována a zlokalizována, protože zbytek chybového· kompenzačního impulsu je potlačen již uvnitř bloku 20 kvantované vazby modifikací kompenzačního signálu, vyvolanou adaptační instrukcí, vyslanou na některý adaptační vstup 22 bloku 20 kvantované vazby z výstupu toho podmínkového členu 30, který dal také povel zdroji 34 eliminačních signálů ke generaci příslušného eliminačního impulsu.

Jako zdroj 34 eliminačních signálů lze použít jeden zdroj, např. generátor funkcí, řízený více řídicími veličinami, nebo ho lze realizovat několika víceméně nezávislými generátory nezávislých eliminačních impulsů, jejichž signály se mohou sečíst ještě ve zdroji 34 eliminačních signálů nebo až v kumulačním členu 7.

•Pro· zajištění své funkce obsahuje zdroj 34 eliminačních signálů nezakreslené logické obvody, připojené svými vstupy k řídicím vstupům 35 zdroje 34 eliminačních signálů, které přicházející řídicí signály vyhodnocují tak, aby zdroj 34 eliminačních signálů generoval správné eliminační impulsy nebo v· případě nesrozumitelnosti řídicích signálů dávají povel k vynulování kumulačního· členu 7.

Další výhodou zapojení podle vynálezu je to, že signál z výstupu podmínkových členů lze použít i k dalším funkcím, např. k opravě chybného signálového prvku před jeho vysláním do dalšího členu sdělovací soustavy.

Claims (2)

1. Zapojení pro identifikaci a lokalizaci cnyb v přijímači digitálního signálu, obsahující regenerativní obvody, vyznačené tím, že stavový výstup (6) regenerativních obvodů (1) je spojen s informačním vstupem (9) kumulačního členu (7), jehož výstup je spojen se signálovým vstupem (12) analytického bloku (11) a kódový výstup (5) regenerativních obvodů (1) je spojen s kódovým vstupem (16) vyhodnocovacího členu (15), přičemž eliminační výstup (18) vyhodnocovacího členu (15) je spojen s elimlnačním vstupem (8) kumulačního členu (7) a každý z výstupů (14) analytického bloku (11) je spojen s alespoň jedním z

   VYNALEZU podmínkových vstupů (17) vyhodnocovacího členu (15).2. ZapojenCpódlě bodu I, vyznačené tímý že k signálovému vstupu (12) analytického bloku (11) je připojen alespoň jeden prahový detektor (24), svým výstupem spojený s prvním z výstupů (14) analytického bloku (11) a/nebo alespoň jeden prahový detektor (24), svým výstupem spojený se signálovým vstupem (28) posuvného registru (27), jehož alespoň jeden výstup je spojen š druhým z výstupů (14) analytického bloku (11).

   3. Zapojení podle bodu 2, vyznačené tím, že mezi výstupem alespoň jednoho praho282205 'vého detektoru (24) a/nebo· výstupem alespoň jednoho posuvného registru (27) a výstupem (14) analytického bloku (11) je zapojen invertor.

   4. Zapojení podíle některého· z bodů 1 až 3, vyznačené tím, že ke 'kódovému vstupu (16) vyhodnocovacího členu (15) je připojen první z řídicích vstupů (35) zdroje (34) eliminačních signálů, jehož výstup je spojen s elimínačním výstupem (18) vyhodnocovacího členu (1'5), přičemž k alespoň jednomu dalšímu z řídicích vstupů (35) zdroje (34) eliminačních signálů je svým výstupem připojen podmínkový člen (30), každý z jehož alespoň dvou vstupů je spojen s jedním z podmínkových vstupů (17) vyhodnocovacího· členu· (15).

   '5. Zapojení podle hodu 4, vyznačené tím, že výstup alespoň jednoho z podmínkových členů (30) je spojen s modifikačním výstupem (19) vyhodnocovacího členu (15).

   6. Zapojení podle bodu 4, vyznačené tím, že alespoň jeden z podmínkových členů (30) obsahuje podmínkový prahový detektor (33), jehož výstup je spojen s výstupem podmínkového· členu (30) a k jehož vstupu je připojen výstup rozvětvující se odporové sítě, tvořený vzájemně spojenými druhými vývody rezistorů (32), kterými je odporová síť tvořena a jejichž první vývody jsou připojeny 'každý k jednomu ze vstupů podmínkového členu (30).

   ’ 7. Zapojení podle bodu 6, vyznačené tím, že k prvnímu vývodu alespoň jednoho z re•zistorů (32) je svým výstupem připojeno •hradlo (31) logického součtu, které je každým ze svých alespoň dvou vstupů spojeno s jedním ze vstupů podmínkového členu '(30).

   8. Zapojení podle bodu 4, vyznačené tím, že alespoň jeden z podmínkových členů (30) je tvořen obvodem logického součinu.

   9. Zapojení podle některého z bodů 4 až 8, vyznačené tím, že k výstupu kumulačního členu (7) je připojen vzorkovací vstup (36) zdroje (34) eliminačních signálů.
2. 2 listy výkresů