SU1635273A1 - Адаптивный групповой приемник многочастотного кода с импульсно-кодовой модул цией - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к электросв зи . Цель и обреiени  - повышение помехоус гоичивости. Приемник содержит оперативное -запоминающее устройство, коммутатор адресов, блок генераторов, Г)И регистра, 2 блок перемноАитРпс и, г ва преобразовател  кода, чна ньипч niu e ibiuiy б то- ка, два счетчика, компаратор in i, гри посто нных напоминаю- н vi ip ства и сумм тпр . С, noMoiiiiin mi формации о ЧПЛЛ.1Х и vpcipiin nnv . сослених OICUCIOB HP п чомно; с кода догпиасмсп TO HCHHI мт-ч мор перехода гш i Mia т i yie f м , п винатентнр iioni iht HIIII ni im к i овани  в 8 ра . ) i о i ir г чг i m гтановигь часчспнмъ MIVVJIMI i:i - част отного (ш на ч и и понь mi 11 ее дл  рагпо знавапи  -имкс i тчр номерт. И звпеченпе ииГнц к ипн г I M- тервапов межг v paiii onoHi o глубокому ограничению ситчачлs та годар  чему отпадаем псобх in в автоматическое т туллрпгкс rnir- ни  и понышаею  ПОМРЧП-И т oi i,ni PI i приема. 2 ил. 1 rant. чО СО

Description

Изобретение относитс  к -электросв зи и может быть использовано дл  управлени  коммутационным оборудованием цифровых электронных АТС с им- пульсно-кодовой модул цией.

Цель изобретени  - повышение помехоустойчивости .

На фиг. 1 изображена структурна  электрическа  схема предложенного приемника; на фиг. 2 - временна  диаграмма .

Адаптивный групповой приемник мно- гочастотнрго кода с импульсно-кодо- вой модул цией содержит оперативное запоминающее устройство 1, коммутатор 2 адресов, блок 3 генетаторов,

первый, второй и трет ни pcincinbi i-d. блок 7 перемножителеи, перп ч и i горой преобразователи 8 и 1J кода, первый и второй вычислительные Гло ч 10 и 11, первый и второй счетчи.-н 12 ч 13, компаратор 14 кода, первое, рое и третье посто нные запоминающие устройства 15-17 и сумматор 18 кодов.

Приемник работает следуютч-им обр зом .

На входы, данных оперативного запоминающего устройства (ОЗУ) 1 поступает параллельный нелинейный HKM-r.v, отсчета сигнала очередного канала, содержащий старший знаковый 8-и РЗЧСл5 СЛ Ю 4

СО

«.,

р д, три разр да номера сегмента (7, 6 и 5-й) и два разр да кода внутри сегмента (4 и 3-й). Два младших значащих разр да 2 и 1-й) нелинейного ИКМ-кода не подвергаютс  обработке и o i брасьшдштс  , при этом относительна ) погрешность округлени  модул  от2г счета не превышает Д. -гг 0,03.

Последовательность отсчетов группового цифрового ИКМ-сигнала, несущего информацию о двухчастотных посылках набора номера в каждом из 32 каналов, пписываетс  в ОЗУ 1 по мере поступлени  в соответствукнцие каждому канату адреса.

Дл  формировани  адресов игпользуютс  сетки частот 1024, 512, 256, 128, М, 32, 16, 8, 4, 2,1 , 0,5, 0,25, 0,125 и 0,0625 кГц,вирабатываемые в блоке 3 генераторов путем по- спедовательчого делени  импульсов тактовой частоты f T 2048 кГц.

Пикпова  синхронизаци  блока 3 генераторов обеспечиваетс  благодар  подаче на его второй вход импульсной последоваiельности f ь кГц.

Сигналы многочастотного ко а 2 из 6 передаютс  в спектре канала -ТЧ при наборе номера комбинаци ми из двух частот р да 700, 900, 1100, 1300, 1500 и 1700 Гц в диапазоне уровней от (-36) до (-6) дБмО, с возможным перекосом уровней близко отсто щих частот от 3 дБ и далеко отсто щих частот до 10 дБ, Всего может существовать 15 различных комбинаций кода, служащих дл  передачи 10 цифр и р да вспомогательных сигналов . Двухчастотные посылки набора номера могут следовать одна за другой без перерывов, так называемым безынтервальным пакетом, дл  максимального сокращени  длительности набора номера. Средн   про шлжи- тельность одной посылки 50 мс, диапазон длительности (30-70) мс.

Врем  Т анализа отрезка двухчас- тотного сигнала в приемнике определ етс  минимальной длительностью посылки . Поскольку моменты смены посылок неизвестны и не завис т от материала анализа, Т следует выбират исход  из половины минимальной длительности двухчастотного знака .

В приемнике прин то Т 16 tic, отсюда минимальна  частота вырабатыпа

35273л

емой сетки частот F

10

15

20

25

мим -/Т 0,0625 кГц. За врем  Т происходит

К ц/Рлн1Н 128 циклов частоты следовани  отсчетов данного канала f 8 кГц, т.е. по каждому из 32 каналов проходит К 128 отсчетов сигнала. Выбор Т 16 мс определ ет объем пам ти ОЗУ К 128-32 24i 4096 шестиразр дных (практически восьмиразр дных) слов.

В приемнике можно осуществл ть последовательную однок нальную обработку многоканального сигнала.При этом сначала анализируютс  все К 128 ранее записанных в ОЗУ 1 ИКМ-от- счетов первого канала, затем 178 о,- счетов второго канала ит.;г., вппоть

до 32-го канала.

Приемник получаетс  практически одноканальным, только врем  обработки одного канала снижаетс  в 32 раза и составл ет Т0 Т/32 0,5 мс. За врем  Т0 из ОЗУ 1 считываютс  один за другим все К 128 отсчетов данного канала, причем на один от счет

приходитс  врем  сг - .3,9 мс. Частота следовани  отсчетов данно30

го канала при считывании

256 кГц, т е. в 32 рлз. более высока , чем частота квантовани  f, 8 кГц.

k&

35

0

5

0

5

Поскольку за врем  Т 16 мс должен завершатьс  полньо цикл записи и считывани  из ОЗУ 1 всей ранее записанной информации, каждый тактовый отрезок времени су А. 3,9 мс делитс  пополам. В первую половину времени, в течение tv /2 s: 1,95 мс происходит запись в ОЗУ 1 ИКМ-от- счета сигнала по мере его поступлени  з реальном масштабе по адресу очередного канала, а вину времени в ходит считывание из ОЗУ 1 другого ИКМ-отсчета сигнала по адресу того канала, который в данный отрезок времени TQ 0,5 мс подлежит обработке .

Дл  формировани  нужных адресов ОЗУ 1 в режимах записи и считывани  информации в приемнике используетс  коммутатор 2 адресов, управл емый по своему первому входу импульсами записи/считывани  с частотой fT.

во вторую поло- течение ет/2 проис

516

В конце режима считывани  очеред- ной отсчет сигнала х с выхопа ОЗУ 1 I переписываетс  в первый параллельный регистр 4, где запоминаетс  с целью последующего сравнени  со следующим отсчетом у данного канала на выходе ОЗУ 1. Знаковые разр ды предыдущего отсчета х и последующего отсчета у, а также по п ть значащих ра ф дов модулей обоих отсчетов поступают в виде адреса на входы второго посто нного запоминающего устройства (inv) 16. ПЗУ 16 используетс  в качестве преобразовател  нелинейного ИКМ-кош двух соседних отсчетов п R-разр дныи код знака двухчастотного cm папа.

Как следует из иг.2а,б и таСчицы можно уточнить момент перехода с ш нала через нуль, испо 1ьзу  инЛорм шию о уровне и знаках двух соседних отсчетов сигнала. В знаковом разр де нети- нейного ИКМ-кода эта информаци  и- глублена и частично потер на из- за

27

0

36

низкой частоты квантовани  f ke 8 кГц. Если отношение частоты сигнала Fc к невелико, то интервал между соседними нул ми сигнала L fte/2Fc в знаковом разр де определен с большой погрешностью. Так, при Fe 1700 Гц, L 2,353 и фактическое распределение интервалов будет представлено в виде последовательности целых чисел 2, 2, 3, 2, 2, 3, 2, 2, 3, 2, 2, }, 2, 2, 3, 2, 3 и т.д. Относительна  погрешность из-за округлени  дробного значени  интервала до ближайшего целого превышает в этом примере 27% при i хв 8 кГц. Бпгтодар  пелпчению частоты квппо- нани  по - 6t нГц в с отчете т ним с таблицей удаетс  п средне; снизит погрешность определени  чнгериачог между нул ми СИГУ ла 8 роз, ) п

ПОЗВОЛИТ ИСПОПЬЗОНЛТЬ ЧЛ( ТОТНУ О дуп цию дн  распознавани  двух мсТ (П НЫХ ЗПЛК1Ч .

Аппроксимаци  cm нала (фиг.2а,б) между двум  отсчетами разного знака с высокой точностью  вл етс  линейной , поскольку крутизна сигнала в области перехода через нуль обычно велика, а интервал между соседними отсчетами ДТ 1/Гкь 125мкс мал по сравнению с полупериодом высшей частоты сигнализации F .- 1700 Гц. Таблица рассчитана исход  из пр мо пропорциональной св зи между значени ми отсчетов х и у и длинами отрезков а и b внутри интервала дискретизации.

Использование частотной модул ции эквивалентно глубокому ограничению (клиппированию) двухчасгочного сигнала на нулевом уровне. Это позвол ет существенно расширит динамический диапазон уровней приема сигнала , поскольку информаци  извлекаетс  из знакового разр да ИКМ- кода, а закон частотной модул ции от уровн  сигналов практически не зависит и-определ етс  только пере- косом уровней К и соотно0

5

шепчем мелду разносом tacioi i i среднеарифметической частоте и J0,,- 5 Разумеетс , в области очень мат г; уровней (-45)-(+50) дБ начинают ска зыватьс  погрешности линейной аппроксимации сигнала и огрубление отсчетов из-за отбрасывани  двух мпад- ших разр дов нечипейного ИКМ-ко,иа, что приводит к снижению точности восстановлени  переходов через НУЛЬ. Однако эти уровнч снгнг n coir iepn- мы и да -е )и е шу ов ;i помех в к.г- нале, ПОЭТОМУ диапазон приема естественно ограничен уровнем помех. Сверху динамический диапазон прием) ограничен старшим 7-м сегментом ИКМ- кодера (пор дка +3 дБ), в цепом работоспособность приемника и стабильность порогов приема сохран ютс  в диапазоне уровней сигнала (-40)- (+3) дБ,

Помехоустойчивость приемник, извлекающего информацию из частотной модул ции, возрастает благодар  глубокому ограничению сигнала и наибольшей защищенности от помех мо0

5

ментов перехода сигнала через нуль, Искажени  моментов смены знака маловеро тны и могут происходить только под действием мощных помех, тогда как искажени  огибающей сигнала и закона амплитудной модул ции возможны уже под действием сравнительно слабых помех.

В приемнике измер етс  взаимна  коррел ци  между 8-разр дными кодами знака отсчета на выходе второго ПЗУ 16 и 8-разр дными кодами знака синусов и косинусов данной частоты, записанными в ПЗУ 15 квадратурных компонент сигнала. В ПЗУ 15 записаны по соответствующим адресам периодические последовательности пр моугольных синусов и косинусов всех принимаемых часто. Необходимость записи обеих квадратурных компонент объ сн етс  неизвестной начальной фазой принимаемого сигнала.

В блоке 7 перемножителей на знак синуса и косинуса происходит одновременное вычисление взаимной коррел ции знака отсчета сигнала данного канала со знаками соответственно синуса и косинуса очередной . Все шесть возможных частот обрабатываютс  последовательно во времени путем поочередной смены адресов на входах ПЗУ 15 квадратурных компонен В блоке 3 генераторов предусмотрена последовательна  обработка восьми частот, хот  фактически используетс  только шесть о На обработку каждой чатоты по данному каналу отводитс 

т

врем  № -гг- 62,5 мкс, за это о

врем  нужно проанализировать 128 отсчетов сигнала данного канала. Таким образом, врем  обработки одного отсчета сигнала в устройстве составвл ет

ЛЛ - А.т 128

Ј. 0,5 мкс, частота

смены адресов в ОЗУ 1, ПЗУ 15 и 16 совпадает с тактовой fT 2048 кГц.

В случае совпадени  знака отчета сигнала, записанного по данному адресу и разр ду в ПЗУ 16, и знака отсчета синусной последовательности на первых восьми выходах ПЗУ 15 на выходе одноименного разр да блока 7 перемножителей по вл етс  уровень логического нул , в противном случае - уровень логической единицы. В преобразователе 8 кода синусов, представл ющем собой регистр сдвига, происхо0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

дит преобразование параллельного кода в последовательный. С выхода преобразовател  8 кода синусов последовательность импульсов подсчитываетс  счетчиком 12 синусов.

Совершенно аналогично происходит перемножение и накопление информации по косинусной составл ющей через вторые 8 выходов ПЗУ 15 блока 7 перемножителей на знак косинуса, преобразователь 9 кода косинусов и счетчик 13 косинусов.

Накопление информации в счетчиках 12 и 13 синусов и косинусов продолжаетс  в течение половины времени, отведенного на обработку каждой час тоты данного канала. Конкретно, в

приемнике за врем  31,25 мкс

из ОЗУ 1 считываетс  64 отсчета сигнала , ранее записанных по данному каналу . В вычислительных блоках 10 и 11 по знаку старшего разр да счетчиков 12 и 13 синусов и косинусов о- дел ютс  знаки двоичных чисел, записанных в каждом счетчике 1. и 13 Если знак старшего разр да положительный , то код с выхода гчетчик  )2 (13) на одноименные входы сумматор 11 кодов проходит без инверсии, в противном случае инвертируетс ,чем обеспечиваетс  сложение по модулю кодов синусной и косинусной составл ющих данной частоты. С выходов гVP матора 11 кодов в конце интервала

I ГГ-1

времени информаци  об уровне сигнала данной частоты через ПЗУ 17 переписываетс  по сигналу записи с 3-го выхода блока 3 генераторов в регистр 5, где запоминаетс  до конца времени обработки ДТ этой частоты . Назначение ПЗУ 17 состоит в преобразовании кода сигнала в адаптивный пороговый код данной частоты . По результатам анализа сигнала за первую половину времени обработки в ПЗУ 17 формируетс  пропорциональный уровню сигнала пороговый код, предсказывающий характер нарастани  сигнала данной частоты в конце интервала обработки &Т. Поскольку нужна  информаци  на выходе ПЗУ 17 сохран етс  кратковременно, только в момент &Т/2, ее запоминание осуществл етс  в регистре 5. Адаптивный ,пороговый код, записанный в регистре 5, используетс  дл  прин ти  окончательного решени  о наличии или отсутствии составл ющей данной частоты в двухчастотном сигнале данного канала к концу времени ДТ обработки этой частоты. Если код на входе ПЗУ 17 ниже минимального порога , в регистр 5 записываетс  максимальный код, заведомо превышающий сигнал к концу интервала ДТ, благодар  чему на выходе компаратора 14 будет 0 и прием не состоитс .

Как следует из фиг. 2(г-з), с помощью адаптивного порога анализировать динамику изменени  во времени уровн  сигнала на выходе фильтра , настроенного на ту или иную частоту . Дл  нагл дности условно показан характер изменени  сигнала в аналоговых фильтрах, тогда как реально в устройстве используют цифровые фильтры (знаковые корреломе ры). Накоплению сигнала в фильтре- соответствует увеличение кода на выходе сумматора 11 кодов, который в момент окончани  интервала ДТ сравниваетс  в компараторе 14 кода с адаптивным кодом порога г выхода регистра 5.

На фиг.2в условно показана последовательность двух посылок двух- частотного сигнала в режиме безынтервального пакета. Интервал анализа Т 16 мс в общем случае независим от случайного момента смены посылок. Пусть, к примеру, в данном канале уровень сигнала частоты Ј выше уровн  сигнала частоты f2, а уровень сигнала частоты f3 выше уровн  сигнала частоты f4- Ксли не использовать адаптации порогов приема к уровн м гармонических составл ющих сигнала, то в соответствии с фиг. 2() к конце второго интервала обработки ДТ существу веро тность приема ложной двухчастотной комбинации f, Ј5. Благодар  пробе кода в середине интервала Т и сравнению его с минимальным порогом с помощью ПЗУ 17, с высокой верот ностью уровень U3 частоты fэ в момент Д Т/2 (фиг.2е) окажетс  ниже минималного уровн  U ммц . По этой причине в регистр 5 запишетс  максимальный код (1111), который поступит на первую группу входов компаратора 14 код Прием составл ющей частоты fj в конце второго интервала Д.Т на выходе

1

1635273|0

не состоитс  даже несмотр  на то,

что в этот момент уровень сигнала Us в данном фильтре превышает минимальный порог.

С другой стороны, прием сигнала

частоты f состоитс , хот  уровень этой состагл ющей занижен по сравнению с f. Дл  приема f необходимо только, чтобы в момент Д Т/2 уровень сигнала U-г. превышал минимальный порог U мин- Поскольку в рассматриваемом примере U2 И , сформируетс  адаптивный порог U , в момент прин ти  решени  ДТ уровень сигнала на выходе фильтра f „ окажетс  выше низкого адаптивного порога U

2а

и прием сигнапа частоты fu

0

5

0

5

0

5

0

5

состоитс .

На фиг . 2и изображена частотна  характеристика цифрового фильтра, в котором предусмотрен сброс на нуль выходного сигнала через временной интервал 1/2 - 8 мс. В чтом фипьтре нули частотной характеристики расположены через интерна1 Д, Г /Т/2 125 Гц, где & f расстройка относительно центральной частоты фильтра .

На фиг.2к представпена частотна  характеристика цифрового фичьтра со сбросом через интервал Т 16 мс, нули частотной характеристики фильтра следуют через интервал частот ДЈ 1/Т 62,5 Гц. Амппитула сигнала при точной настройке (uf 0) на выходе узкопопосного филыра (фиг.2к) вдвое выше, чем на выходе пирокопо- лосного фильтра (фш .2и). Это означает , что при точной настройке фильтра на частоту сигнала выходной код сумматора 11 кодов линейно нарастает пропорционально длительности анализа Т.

Если расстройка ДГ не равна нулю, то, как следует из сопоставлени  фиг,2и,з и 2к, с ростом Т линейный рост кода на выходе фильтра уже не наблюдаетс  и может происходить даже-его спад, Так, при Af 62,5 Гц в конце, первой половины интервала анализа Л Т/2 на выходе фильтра по витс  некоторый код, соответствующий сигналу U (фиг.2и). При дальнейшем увеличении времени анализа вдвое в конце.интервала Т код на выходе филвтра станет равен нулю, U( - 0. Таким образом, начина  с не- которых значений.расстроек | Д ч

, /.f uQKC , накоплени  сигнала на выходе фильтра с увеличением времени анализа не наблюдаетс .

Это позвол ет дополнительно сузить полосы пропускани  фильтров по сравнению с фиг.2к и повысить защиту от помех. Записыва  в ПЗУ 17 адаптивный код, в К раз превшаающий код

на выходе сумматора 11, можно, измен   К в пределах от К 1 до К 2, регулировать величину максимально допустимой расстройки по частоте приМОКС

ДО Гц

нимаемого сигнала от luf|

До Л-f макс I ОС учетом допустимых отклонений o i номинала частот cm нала в пределах -Н 5 Гц и случайной начальной фазы принимаемого сигнала, в ПЗУ 17 выбрано значение К 1,5, что обеспечивает полосу пропускани  фильтров в диапазоне +()Гц.

После сравнени  в компараторе 14 кодт сигнала с выхода сумматора 11 кодов с адаптивным порогом на выходе компаратора 14 кода возникает уровень логической единицы, если сигнал превышает порог, либо уровень логического нул , если сигнал ниже порога . Эта информаци  переписываетс  п регистр 6 в момент &Т окончани  обработки информации о данной частоте очередного канала по сигналу записи с первого выхода блока 3 генераторов .

В момент Т0 8 &Т окончани  интервала обработки данного канала на шести выходных информационных шинах регистра 6 будет сформирована информаци  о двухчастотном сигнале данного канала. Фактически эта информаци  подготовитс  даже ранее, к моменту Т 6 ДТ, поскольку имеетс  всего шесть, а не восемь номиналов передаваемых частот. Импульсы готовности и сброса в нуль счетчиков 12 и 13 синусов и косинусов имеют период Тв 8 UT. Эти импульсы, снимаемые с первого выхода блока 3 генераторов  вл ютс  тактовыми импульсами и служат дл  передачи информации о номере очередного канала в специализированную ЭВМ (не показана), сопр женную с данным приемником. Циклова  синхронизаци  устройства с этой ЭВМ обеспечиваетс  по 8-й шине импульса- ми с периодом Т 32Т, Снимаемыми с второго выхода блока 3 генераторов. Благодар  цикловой синхронизации осу

3527312

ществл етс  установка в нуль счетчика номера канала, вход щего в состав устройства сопр жени  с ЭВМ, не показанного на чертеже.

Все описанные выше процессы в приемнике на всех последующих интервалах анализа Т повтор ютс  аналогично. На интервалах Т, включающих в себ 

момент смены посылки, возможен неприем ни одной из передаваемых частот . Это произойдет, например, если момент смены знака набора номера находитс  в середине интервала Т (фиг.2в). В этом случае предыдуща 

посылка f,

f не

, 1л не приметс  из-за недостижени  высокого адаптивного порога к моменту Т. Последующа  посыпка fз, Јф также не приметс , но по причине недостижени  минимального уровн  сигнала к моменту Т/2. В результате на выходе приемника в течение последующего интервала Т будет существовать пассивна  пауза, т.е. безынтервальный пакет превратитс  в интервальный.

Это приведет к допустимому укорочению длительности посылки в среднем на величину Т/2, но не вызовет ложных срабатываний приемника из-за приема ошибочных двухчастоткомбинаций типа f

f$, f, f 4 (

3 ri

35

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   0

   Адаптивный групповой приемник многочастотного кода с импульсно-кодо- вой модул цией, содержащий блок генераторов , первое посто нное запоминающее устройство, выходы которого соединены с соответствующими первыми входами блока перемножителей, первый и второй вычислительные бло5 ки, выходы которых подключены соответственно к первым и вторым входам сумматора кодов, выходы которого подключены к первым соответствующим входам компаратора кода, при этом

   0 первый и второй входы блока генераторов  вл ютс  соответственно тактовым и синхронизирующим входами приемника , отличающийс  тем, что, с целью повышени  помехоустойчивости , введены три регистра, второе и третье посто нные запоминающие устройства, два преобразовател  кода , два счетчика, оперативное запоминающее устройство и коммутататор

   5

   13

   адресов, тактовый вход которого соединен с тактовым входом оперативного запоминающего устройства, с тактовым входом первого регистра и с первым входом блока генераторов, первые выходы которого соединены с соответствующими входами первого посто нного -запоминающего устройств и с соответствующими входами коммутатора адресов, выходы которого подключены к соответстпуюпсим адресным вхо- пам огеративного запоминающего устройства , выходы которого соединены с соответствующим - первыми входами второго посто нного эатоминаюцего устройства и с соответствующими входами первого регистра, пыхолы которого подключены к соотвеiствх-ющим вторым входам второго посто нного запоминающе о устройства,  ычо ш которогс подключонп к с по i в о 1с т в VK - щим вторым вход I M Счтока гкремно-ки- телен, первые и вторые которого соединены с входами соответственно первого и вторгго преобра о- вателеи кода, внчодп которые ( ,0 ,,- нены с сигнальными вхоыми COOTJH-T163S273

   14

   ственно первого и второго счетчиков, установочные входы которых соедине ны с первым выходом блока генераторов и с установочным входом третьего регистра, сигнальным вход кот строго подключен к выходу компаратора кода, вторые входы которого под- кпючены к соответствующим выходам

   второго регистра, входы которого подключены к соответгтрующим выходам третьего посто нного запоминающего устройства, входы которого подключены к соотпетгтвующим выходам

   s сумматора кодов, третий выход блока генераторов подключен к входу ча лиги Bjcpoio регистра, выходы первого и liioporo счетчиков соединены с пхотми соответственно первого и

   З BTOpoto вычистш гельных блоков, при пом вхоты тыш их оперативного ча- 1 омин пни т о VCT роиста  вп югс  ст- напьними НУОДЛМЧ приемника, сигН1ЧТНПМП И О К МИ ЬОТОрОГО ЯН1ЯЮ1СЯ

   S П1, i ре г i с i о регистра,   первый и второй им од| i n юкi генераторов  вл ю)с ч соо1BI т ггвенно тактовым и пикпоным приемника.