SU1672575A2 - Устройство дл разделени направлений передачи в дуплексных системах св зи - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к электросв зи, к технике передачи данных и может использоватьс  в двуплексных системах св зи. Цель изобретени  - повышение помехоустойчивости принимаемых сообщений. Устройство дл  разделени  направлений передачи в двуплексных системах св зи содержит согласующий блок 1, коммутатор 2, первый цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 3, аналогоцифровой преобразователь 4, генератор 5 управл ющих импульсов, первый блок 6 пам ти, формирователь 7 кодовых комбинаций, первый вычитатель 8, первый сумматор, второй блок 10 пам ти, второй цифроаналоговый преобразователь 11, умножитель 12, дополнительный коммутатор 13, одновибратор 14. Цель достигаетс  введением второго вычитател  15, второго регистра 16 сдвига, частотного модул тора 17, второго, третьего, первого регистров 16, 18, 19 сдвига, второго сумматора 20, частотного демодул тора 21, полосовых фильтров 22, 23, третьего цифроаналогового преобразовател  24, ключа 25. Устройство самонастраиваетс  под параметры канала св зи, компенсиру  сигналы собственного передатчика и восстанавлива  форму принимаемого сигнала, поступающего из канала св зи. 2 ил.

Description

Изобретение относитс  к электросв зи, преимущественно к технике передачи данных , и может использоватьс  в дуплексных системах св зи.

Цель изобретени  - повышение помехоустойчивости принимаемых сообщений.

На фиг.1 изображена структурна  электрическа  схема предложенного устройства; на фиг.2 - схема формировател  кодовых комбинаций.

Устройство содержит согласующий блок 1, коммутатор 2, первый цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 3, аналогоцифровой преобразователь (АЦП) 4, генератор 5 управл ющих импульсов, первый блок 6 пам ти, формирователь 7 кодовых комбинаций , первый вычитатель 8, первый сумматор 9, второй блок 10 пам ти, второй цифроаналоговый преобразователь 11, умножитель 12, дополнительный коммутатор 13, одновибратор 14, второй вычитатель 15, второй регистр 16 сдвига, частотный модул тор 17, третий регистр 18 сдвига, первый регистр 19 сдвига, второй сумматор 20, частотный демодул тор 21, полосовые фильтры 22,23,третий цифроаналоговый преобразователь 24, ключ 25.

сл

Го

Формирователь 7 кодовых комбинаций состоит из счетчика 26 и посто нного запоминающего устройства (ПЗУ) 27.

Устройство работает следующим образом .

Работу устройства условно можно разбить на два этапа: .этап предварительного обучени  и этап дуплексной передачи информации .

Этап предварительного обучени  начинаетс  при подаче с оконечного оборудовани  данных (ООД) по управл ющему входу логического нул . По данному сигналу коммутатор 2 подключает выход формировател  7 к входу ЦАП 3, обул ет блок 10 и подготавливает к работе одновибратор 14. Кроме того, сразу же после включени  питани  кратковременно обнул ютс  блок 6 и регистр 19, и на параллельные регистры 16 и 18 по установочному R-входу подаетс  управл ющий сигнал, который определ етс  режимом работы фазова  модул ци  или частотна  модул ци . Управл ющий сигнал подаетс  с выхода ключа 25. Отличие работы при фазовой модул ции (ФМ) от . частотной модул ции (ЧМ) заключаетс  в следующем: формирование ФМ-сигнала осуществл етс  производной от входного сигнала, в то врем  как формирование ЧМ- сигнала осуществл етс  полностью входным сигналом. Дл  того, чтобы выполнить операции дифференцировани  (вз тие производной ) входного сигнала при фазовой модул ции на передаче используют регистр 16, вычитатель 15, а на приеме провод т операцию интегрировани  с помощью регистра 18, сумматора 20. Следовательно, при фазовой модул ции регистры 16, 18 не выключаютс , а при ЧМ-режиме данные регистры выключены. Регистры 16 и 18 выключают подачей логического нул  на данные регистры с выхода ключа 25. Кроме того, управл ющий сигнал с выхода ключа 25 поступает одновременно на управл ющий вход формировател  7, который также может выдавать две обучающие последовательности:фазомодулированную последовательность обучени  или частотно- модулированную последовательность обучени . Под действием тактовых импульсов с выхода генератора 5 счетчик 26 посто нно измен ет свое состо ние, тем самым измен етс  адрес в ПЗУ 27, в  чейках которого записаны последовательности обучени . Причем, если на управл ющий вход ПЗУ 27 поступает логический нуль, то из ПЗУ 27 считываютс  отсчеты ФМ обучающей последовательности , а если управл ющий сигнал равен логической единице - то ЧМ обучающий сигнал.

Отсчеты сигнала обучени  5|(кД t) с выхода формировател  7 через замкнутый коммутатор 2 поступают на вход ЦАП 3, где превращаютс  в аналоговое напр жение.

Аналоговый сигнал g(t) поступает далее в полосовой фильтр 22, где происходит ограничение передаваемого спектра, и отфильтрованный сигнал далее подаетс  в сторону противоположной станции. Если сигнал,

подлежащий передаче, имел случайную амплитуду , частоту и фазу, то при формировании угловой модул ции амплитуда передаваемого сигнала будет строго посто нна . Вс  информаци  о передаваемом сигнале здесь будет заключатьс  в изменении частоты (или фазы) сигнала g(t). Кроме того, на выходе ЦАП 3 форма сигнала g(t) зависит от параметров подключенного канала св зи , однако длительность полупериодов сигналов на входе и выходе ЦАП 3 остаютс  посто нными. Это  вление в дальнейшем используетс  дл  компенсации сигналов g(t) в тракте приема.

Из канала св -зи в то же самое врем 

через полосовой фильтр 22 приходит какой- то сигнал, либо шум, либо то и другое вместе . Так как треть  ситуаци   вл етс  наиболее общей, то будем предполагать, что из канала св зи поступает сигнал g(t), равный

y(t) L(t) + n(t).(1)

где L(t) - принимаемый сигнал; n(t) - шум канала св зи. На входе аналого-цифрового преобразовател  4 наблюдаем сумму двух сигналов g(t) и y(t). В АЦП 4 производитс  преобразование данной суммы в цифровой вид Z(kAt) - g(kAt) + у(кДг)(2)

Здесь kAt - дискретный момент времени . Далее цифровой отсчет Z(kAt) одновременно поступает на вход вычитател  8 и вход блока 6 пам ти. Пор док работы блока 6 следующий: вначале по i-му адресу, который поступает с выхода регистра 19 сдвига,

5 считываетс  содержимое 1-й  чейки пам ти, а затем по тому же 1-му адресу записываетс  новый двоичный цифровой отсчет с выхода АЦП 4. Режим считывани  (запись блока 6 пам ти) определ етс  тактовой частотой,

0 подаваемой на вход RW и СЕ с выхода генератора 5. Так как все происход щие в устройстве процессы оказываютс  жестко прив заны к частоте генератора 5, то на длительности сформированного сигнала с

5 угловой модул цией в формирователе 7 укладываетс  целое количество периодов зада- ющего генератора Тзг. Это условие выдерживаетс  и при работе (дуплексный обмен), так как частота генератора неизменна на прот жении всего сеанса св зи и тактирует все имеющиес  в устройстве узлы, воичные цифровые отсчеты Si(kAt), пройд  через ЦАП 3, превращаютс  в аналоговое напр жение, но Длительности сигналов входа и выхода ЦАП 3 неизменны. Входным сигналом, полностью определ ющим длительность передаваемого сигнала S(kAt),  вл етс  его знак, выходным сигналом ЦАП 5  вл етс  сигнал g(t). При этом наблюдаетс  жестка  св зь: знак Si(kAt) (t), сокращено SgnSi(kAt) - gi(t). Аналогично можно записать:

SgnS2(kAt) - g2(t)

SgnS3(kAt) - ga(t)

(3)

SgnSn(kAt) (t)

Исход  из этого, знак чисел Si(kAt)-3a- писываетс  в регистр 19, В арифметических устройствах прин т следующий пор док определение знака. Если значение S(kAt) положительное, то знак его раесн логическому нулю. При отрицательном зи - чении S(kAt) знак равен логической единице . Таким образом, последовательность нулей и единиц знаков S(kAt) записываетс  в регистр 19 и  вл етс  в дальнейшем адресом дл  записи сигналов с выхода АЦП 4 блок 6 пам ти. Так, в первый момент времени в  чейку пам ти SgnSi(kiAt) записываетс  значение gi(kiAt) + yi(kiAt). В следующий момент времени, когда формирователь 7 формирует сигнал S2(k2At), то по адресу SgnS2(k2At) записываетс  значение g2(k2At) + y2(k2At) и так далее. После заполнени  всех  чеек пам ти блока 6 процесс предварительного обучени  заканчиваетс . Снимаетс  управл ющий сигнал логического нул  и начинаетс  дуплексный обмен. При этом на управл ющем выходе ООД по вл етс  сигнал логической единицы. По данному сигналу коммутатор 2 подключает выход частотного модул тора 17 к входу ЦАП 3. Прекращаетс  принудительное обнуление блока 10 пам ти и срабатывает одновибра- тор 14. Одновибратор 14, сработав, подключает через коммутатор 13 первый коэффициент передачи Ci на вход умножител  12. Коэффициент Ci подаетс  на вход умножител  12 только определенное врем . По окончании времени работы одновибра- тора 14 коммутатор 13 возвращаетс  в исходное состо ние, тем самым на вход умножител  12 подключаетс  коэффициент передачи С2. Величины Ci и С2 выбраны меньше единицы, при этом всегда должно быть выдержано соотношение Ci Сз 1.

Такой выбор обусловлен уменьшением времени окончательной настройки устройства. И так, рассмотрим, каким образом производитс  разделение сигналов двух на- 5 правлений и демодул ци  принимаемых сигналов. Пусть на вход входного блока 1 поступает случайный сигнал R(t), который преобразовываетс  в цифровой вид Ri(kAt) во входном блоке 1. Отсчеты 10 Ri(kAt) поступают одновременно на регистр 16 сдвига и вычитатель 15. Если передача информации по каналу св зи должна вестись ЧМ-сигналами, то регистр 16 сдвига посто нно обнулен и в формировании сиг- 15 налов не участвует. В этом случае отсчеты сигнала Ri(kAt) последовательно поступают на вход частотного модул тора 17, преобразу сь в последнем в сигнал Si(kAt) частотной модул ции. После этого сигнал 0 частотной модул ции проходит коммутатор 2, ЦАП 3 и далее поступает через полосовой фильтр 22 в сторону противоположной станции .

Передача фазомодулированных сигна- 5 лов отмечаетс  от частотно-модулированных тем, что на вход стандартного ЧМ-модул тора поступает производна  сигнала , подлежаща  передаче, в этом случае регистр 16 сдвига не обнул етс . Тогда, ес- 0 ли на первый вход вычитател  16с выхода входного 1 блока поступает отсчет Ri(kiAr), то С регистра 16 сдвига на второй вход вычитател  15 поступает задержанный на один так- товый интервал отсчет подаваемого 5 сигнала Rj(knAt). На выходе вычитател  15 будем наблюдать разность двух отсчетов, равную Ri(kiAt) - Rj(ki-iAt). Эта разность в дальнейшем поступает на вход частотного модул тора 17, преобразу сь в последнем в 0 выходной сигнал Si(kAt). Аналогичные операции будем наблюдать и на других тактовых интервалах. Сформированный ФМ-сигнал аналогично проходит коммутатор 2, ЦАП 3, полосовой фильтр 22 и посту- 5 пает в сторону противоположной станции.

Работа двух станций должна быть согласована: либо на обеих станци х ФМ-режим, либо ЧМ-режим.

Предположим, что обе станции работа- 0 ют в режиме ФМ-сигналов.

Тогда пронимаемый ФМ-сигнал y(t), пройд  полосовой фильтр 22, складываетс  с передаваемым g(t) и в АЦП 4 преобретает цифровой вид 5 L i(ki At) g i(ki At) + At)

Пусть на входе ЦАП 3 передаваемому сигналу gi(kiAt) соответствует сигнал Si(kiAt), знак которого SenSi(kiAt) записан в

регистре 19 сдвига. Из блока б пам ти по адресу SgnSi(kiAt) выводитс  прежнее содержимое , равное, к примеру

U(kiAt) gi(kiAt) + yj(kiAt)

На выходе вычитател  8 наблюдаем разность двух сигналов с выхода АЦП 4 и выхода блока б пам ти. Результат разности будет равен

Mi(kiAt) Li(kiAt) - Li(kiAt)(4)

По закону относительности, передаваемые сигналы на соседних тактовых интервалах равны при передаче одинакового сигнала Si(kAt) можно записать, что

gi(kit) gi(kit).

Отсюда следует, что

Mi(kiAt)y2(kiAt)-yj(kiAt)(5)

В блоке 10 пам ти указываетс  та же  чейка пам ти, что и в блоке 6 пам ти. Так как блок 10 пам ти в процессе предварительного обучени  был обнулен, то при считывании из  чейки пам ти по адресу SgnSi(kAt) на выходе второго 10 блока пам ти наблюдаем нуль. На выходе сумматора 9 будем иметь сигнал, равный

Gi(kiAt) - Mi(kiAt) + Ni(ki-iAt)(6)

Здесь Mi(ki-iAi) 0, содержимое блока 10 пам ти, которое хранилось по адресу SgnSi(kAt). Далее сигнал Gi(kiAt) поступает через умножитель 12 на вход блока 10 пам ти . Так как на данный отрезок времени коммутатор 13 коммутирует коэффициент Ci, то на информационном входе второго 10 блока пам ти сигнал будет равен

Ci Gi(k,At) (kiAt) - yj()3 (7)

После этого в блок 6 пам ти по адресу SgnSi(kAt) записываетс  сигнал, равный Li(kiAt), а в блок 10 пам ти по тому же адресу записываетс  сигнал, равный

CiGi(kiAt) Ni(kiAt)

При передаче других сигналов Si(kAt) процессы повтор ютс . Поэтому представл ет интерес случай, когда на входе ЦАП 3 вновь присутствует сигнал Si(ki+iAt) на (1+1 )-м тактовом интервале.

В этом случае е блоках 6, 10 пам ти указываетс  прежний адрес, а именно SgnSi(kAt Из блоков 6, 10 пам ти считываетс  прежнее содержимое, а именно Li(kiAt) (к|Д) Ci Gi(kiAt).

На выходе АЦП 4 наблюдаем сигнал, равный,

Li (ki+iAt) gi(ki-nt) + y2-n(ki-nAt) (8) на выходе вычитател  8 будем иметь сигнал , равный

Mi(kH-iAt) - Li(kH-iAt) - U(kiAt) y2-n(ki-MAt) - y2(kiAt))

На выходе сумматора 9 будем иметь сигнал , равный

0

5

0

5

0

5

0

5

0

Gi(ki+iAt) Mi(kf+iAt) + Ni(kiAt) - yi+i(ki+iAt) - y2(kiAt) (1 - Ci) -yo (kiAt) Ci.(10) Величина Gi(ki+iAt) вновь записываетс  в блок 10 пам ти, предварительно умноженное в умножителе 12 на коэффициент Ci. После передачи п раз сигнала Si(kAt) на выходе сумматора 9 будем иметь

Gi(kn-nAt) yi+n(ki+nAt) -y2+n-l (k|+n-lAt) (1-Cl) - У2+П-2 X

x(ki4n-2At) (1 - Ci) Ci - ... yj(kiAt) x xCin(11)

Как видно из выражени  (11), первый член - это принимаемый сигнал. Члены, начина  со второго и коцча  последним. - до- полнительна  помеха. Однако уровень данной помехи будет незначительным ввиду того, что значение Ci вз то близким к единице. В устройстве подстройка под параметры канала св зи осуществл етс  трем  ступен ми. На первой ступени провод т предварительное обучение. На второй ступени провод т уменьшение дополнительной помехи, описываемое выражением (11) до 2-5%. И на третьей ступени точность восстановлени  формы принимаемого сигнала достигает 0,1-1%. Дл  минимизации помехи восстановлени , описываемые членами , начина  со второго и конча  предпоследним , необходимо вз ть Ci 1. С другой стороны дл  минимизации помехи, описываемой последним членом выражени  (11), необходимо вз ть Ci 0. Поэтому дл  минимизации действи  последнего члена выражени  (11) берем Ci 0,95-0,99.

Врем  работы одновибратора 14 выбрано равным п тактовых интервалов. По истечении данного временного интервала одновибратор 14 возвращаетс  в исходное состо ние и подключает к умножителю 12 коэффициент передачи С2. При этом значение С2 выбрано таким, что С2 - 1. Это позвол ет улучшить качественные характеристики устройства. После К переданных импульсов, к примеру, Si(kt), на выходе сумматора 9 будем иметь сигнал, равный

Gi(ki+kAt) y2+k(ki+kAt) - y2+k-i(ki+k-lAt) (1 - С2) - ... - y2(kiAt) (1 - С2) С2

(12)

Так как С2 близко к единице, то всеми членами, начина  со второго в выражении (11), можно пренебречь. Таким образом, на выходе сумматора 9 получаем отсчет сигнала , поступающего из канала св зи. Далее этот отсчет превращаетс  цифроаналого- вым преобразователем 11 в аналоговую ве- пичину и выдаетс  потребителю.

Устройство  вл етс  адаптивным. При изменении параметров канала св зи на величину AZ волновое, изменитс  передаваемый сигнал gi(kAt) на , величину Agi(kAt). Величина Agi(kAt) затем проходит через умножитель 12 на вход блока 10 пам ти.

Ровно через один тактовый интервал значение недокомпенсации Agi(kAt) уменьшаетс  на величину С2. Через m тактовых интервалов величина недокомпенсации станет равной С21П Agi(kAt) Таким образом, изменение параметров канала св зи не привод т к возникновению сигналов недокомпенсации . Кроме того, предлагаемое устройство некритично к сигналу, поступающему из канала св зи Предлагаемое устройство самонастраиваетс  под параметры канала св зи, компенсиру  сигналы собственного передатчика и восстанавлива  форму принимаемого сигнала, поступающего из канала св зи. Точность работы восстановлени  формы сигналов, поступающих из канала св зи, можно рассчитать из следующего выражени  :

Р пом доп 0 ц ГЛ2

2 (1-С,Г,

(13)

Рприн сигн

где Рпом доп - мощность дополнительной помехи , возникающей при восстановлении формы принимаемого сигнала, описываемого выражени ми (10) и (11);

Рприн.сигн - мощность принимаемого сигнала;

Ci - значение коэффициента передачи умножител  12.

Таким образом, производитс  разделение сигналов двух направлений. Далее сигналы Gi(kjAt) yi(kiAt) с выхода сумматора 9 превращаютс  в ЦАП в аналоговую величину y(t) и фильтруютс  в приемном полосовом фильтре 23. Полосовой фильтр 23 необходим дл  уменьшени  шумов квантовани , полученных в результате цифровой обработки сигналов при разделении сигналов двух направлений. После операции фильтрации принимаемые сигналы поступают в частотный демодул тор 21. Частотный демодул тор 21 производит обратное преобразование , из измен ющихс  по длительности ЧМ или ФМ-колебаний производитс  демодул ци  отсчетов принимаемого сигнала или производной принимаемого сигнала. В случае, если в обоих направлени х передаютс  ЧМ-сигналы (т.е. передача ведетс  полным отсчетом сигнала ), то и на передаче и на приеме регистры 16 и 18 выключены с помощью подачи обнул ющего сигнала на установочный К- вход. Если же передача ведетс  ФМ-сигна- лами, то на передаче производитс 

выделение производной передаваемого сигнала, а на приеме установлен интегратор Функции интегратора приема при передаче ФМ-сигналов выполн ют сумматор 20,

5 регистр 18 сдвига. Пусть на выходе частотного демодул тора 21 на g-м тактовом интервале по вилс  первый отсчет принимаемого демодулированного сигнала Vi(kaAt). Так как регистр 18 в начале сеанса

10 был обнулен, то на его выходе будет сигнал, равный нулю. Тогда на выходе сумматора 20 будет величина, равна  Vi(kgAt), котора  записываетс  в регистр 18 сдвига. Если в следующий момент на выходе частотного

15 демодул тора 21 по вл етс  приращение (kg+iAi), то на выходе сумматора 20 будем иметь

Vl(kgAt) + V2(kg+lAt) V2(Ke+lAt)(14)

величина /2(kg+iAt) вновь записываетс  в

0 регистр 8 сдвига, и т.д.

Демодулированный ЧМ- и ФМ-сигнал далее подаетс  на цифроаналоговый преобразователь 24 и выдаетс  потребителю сообщений .

5 Таким образом произведена модул ци  передаваемых сигналов с помощью угловой модул ции, разделение передаваемых и принимаемых сигналов и демодул ции принимаемых сигналов.

0

Claims (1)

1. Формула изобретени  Устройство дл  разделени  направлений передачи в дуплексных системах св зи по авт.св. № 1483647, отличающеес 

   5 тем. что, с целью повышени  помехоустойчивости принимаемых сообщений, введены три регистра сдвига, второй вычитатель,.час-. тотный модул тор, два полосовых фильтра, третий цифроаналоговый преобразователь.

   0 частотный демодул тор, второй сумматор, ключ, причем выход согласующего блока соединен с вторым информационным входом коммутатора через последовательно соединенные второй вычитатель и частотный мо5 дул тор выход коммутатора соединен с адресными входами блоков пам ти через первый регистр сдвига, второй вход которого соединен с вторым входом частотного модул тора и подключен к выходу генерато0 ра управл ющих импульсов, который соединен с первым входом второго регистра сдвига, и дополнительным входом формировател  кодовых комбинаций, выход согласующего блока соединен с вторым входом

   5 второго регистра сдвига, выход которого соединен с вторым входом второго вычитате- л , выход второго цифроаналогового преобразовател  через последовательно соединенные первый полосовой фильтр, частотный демодул тор, второй сумматор соединен с входом третьего цифроаналогово- го преобразовател , выход которого  вл етс  выходом устройства, выход генератора управл ющих импульсов соединен с вторым входом частотного демодул тора и первым входом третьего регистра сдвига,

   второй вход которого соединен с выходом второго сумматора, второй вход которого соединен с выходом третьего регистра сдвига, третий вход которого и третий вход второго регистра сдвига подключены к ключу, выход первого цифроаналогового преобразовател  св зан с вторым полосовым фильтром.

   Редактор О. Стенина

   Составитель Н. Лазарева Техред М.Моргентал

   Фиг.1

   Корректор М. Пожо