Регенератор многоуровнего цифрового биполярного сигнала

 

РЕГЕНЕРАТОР МНОГОУРОВНЕВОГО ЦИФРОВОГО БИПОЛЯРНОГО СИГНАЛА., содержащий входной коррёктируияции усилитель с двумя парафазными выходами , п решающих блоков положительных уровней, информационные входы которых соединены с первым выходом входного корректирующего усилителя, П решающих блоков отрицательных уровней, информационныевхода кото-, рых-соединены с вторым выходом входного корректирующего усилителя, формирователь многоуровневой биполярной последовательности, 2п входов которого поразрядно соединены с вы ходами 2п решающих блоков положительных и отрицательных уровней, и выделитель тактовой частоты, включаюшяй в себя формирователь стробирующих импульсов тактовой частоты, отличающийся тем, что, с целью повышения достоверности передачи информации, введегал детектор ошибок , 2п входов которого соединены поразрядно с выходами 2п решающих блоков положительных и отрицательных уровней, а в схэстав выделителя тактовой частоты введены последовательно соединенные квадратичньй детектор, вход которого подключен к выходу детектора ошибок, дифференцирующий элемент , усилитель постоянного тока и . | генератор, управляелий напряжением, W выход которого соединен со входом формирователя стробирующих импульс сов тактовой частоты, выход которого подключен к входам стробйрования 2п решающих блоков положительных и- Q отрицательных уровней, где rt -число уровней сигнала.

„„SU„„ 1012453 А

СООЭ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

З(Я) Н 04 L 25 52

;- -" с ° "..-;" .", 5

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

nO Pe AM ИЭОБРЕТЕНИй V ОТНЯТИЙ

К АВТОРСКОМ У СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3312343/18-09 (2 2) 06. 07. 81 (46) 15.д4.83. Бюл. 9 14 (72) . В.M. Артеев и О. Н. Папуцкий (53) 621. 394. 61(088. 8) (56) 1. Патент ФРГ 9 2833267, кл.. Н 04 Ь 25/09, 1978.

2 ° Авторское свидетельство СССР

9 640448, кл. H 04 L 25/52, 1978 (прототип). (54)(57) РЕГЕНЕРАТОР МНОГОУРОВНЕВОГО ЦИФРОВОГО БИПОЛЯРНОГО СИГНАЛА, содержащий входной корректирующий усилителЬ с двумя парафазными выходами, и решающих блоков положительных уровней, информационные входы которых соединены с первым выходом входного корректирующего усилителя, П решающих блоков отрицательных уровней, информационные входы кото-. рых.соединены с вторым выходом входного корректирующего усилителя, формирователь многоуровневой биполярной последовательности, 2п входов которого поразрядно соединены с выходами 2п решающих блоков положительных и отрицательных уровней, и выделитель тактовой частоты, включающий в себя формирователь стробирующих импульсов тактовой частоты, о т-л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения достоверности передачи информации, введены детектор ошибок, 2rr входов которого соединены поразрядно с выходами 2п решающих блоков положительных и отрицательных уровней, а в состав выделителя тактовой частоты введены последовательно соединенные квадратичный детектор, вход которого подключен к выходу детектора ошибок, дифференцирующий элемент, усилитель постоянного тока и . Я генератор, управляемый напряжением, выход которого соединен со входом формирователя стробирующих импульсов тактовой частоты, выход которог С подключен к входам стробнрования

2п решающих блоков положительных и.: р отрицательных уровней, где и -число уровней сигнала.

1012453

Изобретение относится к технике связи, предназначено для регенерации сбалансированного цифрового сигнала с нулевым уровнем, с и уровнями положительной полярности и tl уровнями отрицательной полярности и может 5 быть использовано в комплексе аппаратуры кабельного линейного тракта многоуровневой цифровой системы передачи (ЦСП ) .

Известен регенератор h -уровневых сигналов, содержащий предварительный корректирующий усилитель, (w -1) пороговых решающих блоков, (tl -1) выходных усилителей-формирователей, выделитель тактовой частоты и формирователь строб-импульсов (1).

Недостатком такого устройства является низкая достоверность передачи и сложность реализации.

Известен также многоуровневый ре генератор биполярных сигналов, содер" 20 жащий входной корректирующий усилитель с двумя парофазными выходами, решающих блоков положительных уровней, информационные входы которых соединены с первым выходом вход- 25 ного корректирующего усилителя, л решающих блоков отрицательных уровней, информационные входы которых соединены с вторым выходом входного корректирующего усилителя, формирова- gg тель многоуровневой биполярной последовательности, 2п входов которого поразрядно соединены с выходами 2п решающих блоков положительных и отрицательных уровней, и выделитель тактовой частоты, включающий в себя формирозатель стробирующих импульсов тактовой частотц (2 . о

Однако известный многоуровневой регенератор биполярных сигналов обладает низкой точностью регенерации 40 многоуровневого сигнала.

Целью изобретения является ïîâûшение достоверности передачи информации. для достижения этой цели в реге- 45 нератор многоуровневого цифрового биполярного сигнала, содержащий входной корректирующий усилитель с двумя парафазными выходами, и решающих блоков положительных уровней, инфор- 5О мационные входы которых соединены с первым выходом входного корректирующего усилителя, п решающих блоков отрицательных уровней, информационные входы которых соединены с вторым 55 выходом входного корректирующего усилителя, Формирователь многоуровневой биполярной последовательности, 2 и входов которого поразрядно соединены с выходами 2п решающих блоков положительных и отрицательных уровней, @ и выделитель тактовой частоты, включающий в себя формирователь строби" рующих импульсов тактовой частоты, введены детектор ошибок, 2 и входов которого соединены поразрядно с выхо-65

:. дами 2п решающих блоков положительных и отрицательных уровней, а в состав выделителя тактовой частоты-последовательно соединенные квадратичный детектор, вход которого подключен к выходу детектора ошибок, дифференцирующий элемент, усилитель постоянного тока и генератор, управляемый напряж-"нием, выход которого соединен со входом формирователя стробирующих импульсов тактовой частоты, выход которого подключен к входам стробирования 2п решающих блоков положительных H отрицательных уровней, где п число уровней сигнала.

На фиг. 1 представлена структурная электрическая схема предложенного регенератора многоуровневого цифро» вого биполярного сигнала на фиг. 2 и 3 — диаграммы напряжения, поясняющие принцип работы.

Регенератор многоуровневого цифро вого биполярного сигнала содержит., входной корректирующий усилитель 1, решающие блоки 2 уровней цифрового сигнала, решающие блоки 2 1 -2 положительных уровней, решающий блок 2 первого положительного уровня, решающий блок 2 второго положительного уровня, решающий блок 2 (п -1)-го положительного уровня, решающий блок 2 . и -го наивысшего пои ложительного уровня, решающие блоки

21 -2 „ отрицательных уровней ре3 шающий блок 2 первого отрицатель1 ного уровня, решающий блок 2 второго, отрицательного уровня, решающий блок 2 (ь -1) -го отрицательного

I уровня, решающий блок 2> (п-rо наивысшего отрицательного уровня, формирователь 3 многоуровневой биполярной последовательности, детектор 4 ошибок, выделитель тактовой частоты (ВТЧ ) 5, квадратичный детектор б, дифференцирующий элемент 7, усилитель 8 постоянного тока, генератор

9, управляемый напряжением (ГУН) формирователь 10 стробирующих импульсов тактовой частоты.

Устройство работает следующим образом. . Поступающая последовательность импульсов биполярного многоуровневого цифрового сигнала корректируется и усиливается входным корректирующим усилителем 1. С первого и второго выходов входного корректирующего уси» лителя 1 снимаются противофазные последовательности скорректированных и усиленных импульсов принятого мно гоуровневого сигнала, каждая из которых подается на входы п решающих блоков, срабатывающих только от превышения порогов положительными импульсами. В результате на решающих блоках 21 -2 с порогами, соответствующими уровйями от 1 до о цифрового сигнала, оцениваются положительные импульсы цифрового биполярного мно1012453 гоуровневого сигнала, подаваемого на перв4е (информационные.) входы реша-, ющих блоков 2„-2„ с первого выхода усилителя 1, а на п других таких же решающих блоках 2„ -2 „ (с такими же порогами как у решающих блоков 5

2„-2п) оцениваются условно отрицательные импульсы цифрового биполярного многоуровневого сигнала, подаваемого на первые (информационные ) входа блоков 2 -2 „ с второго, пара- 1О фазного выхода усилителя 1. На вторые входы (входы стробирования J решающих блоков 21 -2, 2„ -2„ с выхода фор мирователя 10 стробирующих импульсов . тактовой частоты поступает последова- 5 тельность стробирующих импульсов тактовой частоты. С выходов 2п решающих блоков 21 -,2п, 2 „ -2 по установленным поразрядйым соединениям 2 п потоков двоичных импульсов, в которых импульсы соответствуют наличию, а

1пробелы - -отсутствию импульса соот:.íåòñòâóþùåé амплитуды и полярности в данной момент в передаваемом многоуровневом сигнале, поступают на 2п" входов формирователя 3 многоуровне- 25 вой биполярной последовательности, где производится восстановление амплитуды и полярности импульсов, т.е. окончательный этап восстановления биполярного многоуровневого сигнала, щ и на 2п входов детектора 4 ошибок.

Детектор 4 ошибок является первым блоком в цепи автоматическогб слежения и управления за тактовой частотой цифрового сигнала, состоящей из последовательно соединенных блоков-квадратичного детектора б, дифференцирующего элемента 7, усилителя 8 постоянного тока и генератора 9. При этом цепь детектора 4, квадратичного детектора б, дифференцирующего элемента 7 предназначена для формирования аналоговогосигнала,-пропорционального по величине отклонению строб-имппульсов от оптимального положения на глаз 45 диаграмме и указывающего по полярности о направлении управления тактовой частотой на выходе генератора

9. С выхода детектора 4 снимаются . пульсы .ошибки в те тактовые положения, когда в передаваемом сигнале обнаруживаются одиночные ошибки, а также в интервалы полного пропадания сигнала на выходах решающих блоков

2 1 -2>, 2 -2й (вследствие выхода 55 иэ сийхронизма выделителя тактовой частоты 5 ). Последовательность импульсов ошибок, которая непосредственно не может служить сигналом управления тактовой частотой на выходе

ВТЧ 5, с выхода детектора ошибок 4 60 подается на вход квадратичного детектора б, в котором производится преобразование последовательности импуль,сов ошибок в напряжение,.пропорциональное мощности сигнала, поступающего на вход квадратичного детектора б. Зависимость напряжения на выходе квадратичного детектора б от отклонения строб-импульса от оптимального положения, показанная на фиг. 2 а,, представляет собой симметри .ную Отно» сительно оси ординат характеристику в форме положительного отрезка косинусоиды, экстремум которой - нулевое значение указанного напряжения, имеет место при отсутствии отклонения по частоте, первая ветвь характеристики отражает пропорциональность увеличения напряжения квадратичного детектора б от положительных отклонений фазы частоты строб-сигнала, а левая ветвь, будучи симметричной с правой, отражает точно такое же увеличение выходного напряжения квадратичного детектора б от отрицательных отклонений фазы частоты строб-сигнала or действующей тактовой частоты цифрового сигнала передачи. Так как в современных линиях связи с помощью скремблирования разрушаются корреляционные связи практически в любом исход ном сигнале и поэтому линейный цифро-

,вой сигнал можно принять чисто случайным сигналом с равной вероятноауьр.появления единиц и нулей Р-1 =Ро а также, так как корреляционные связи, возникающие в цифровом сигнале передачи при кодировании, не распространяются для многоуровневых кодов на интервал более (2-ЗЬ периодов тактовой частоты, где и -основание кода, то уже при постоянных времени квадратичного детектора Y =(1520) Т, где T-период тактовой частоты, напряжение на выходе квадратного детектора б практически не зависит от статистики исходного сигнала я является только функцией частоты ошибок в цифровом сигнале передачи О,,=f(P )

Сигнал с выхода квадратичного детектора б, характеристика которого в . первом приближении аппроксимирована отрезком косинусоиды, подается на вход дифференцирующего элемента 7, на выходе которого образуется напряжение, зависимость которого по абсолютной величине и полярности от отклонения фазы строб-импульсов от оптимального положения аппроксимируется отрезком синусоиды той же частоты (фиг. 2б), правая ветвь которой ука-. зывает величины и полярность напряжений на выходе дифференцирующего элемента 7, соответствующие положительным отклонениям фазы строб-импульсов от оптимальных положений, а левая ветвь указывает величины и полярность напряжений на выходе дифференцирующего элемента 7, соответствующие отрицательным отклонениям фазы строб-импульсов от оптимальных положений, при этом нулевое значение выходного напряжения дифференцирующего элемента 7 соответствует

1012453 также отсутствию отклонения фазы строб-импульсов, т. е. равенству частотХ „„и М

Это найряжение, подаваемое на вход генератора уйравляемого напряжением (ГУН ) .9 через усилитель 8 постоянно- 5

ro тока и несущее в себе информацию не только о величине, но и о знаке необходимого изменения частоты выходного сигнала ГУН 9, является регулирующим напряжением,для тактовой частоты сигнала, создаваемого ГУН 9.

Собственная частота ГУН 9 первоначально устанавливается равной номинальной тактовой частоте линейного цифрового сигнала Ю -, а в процессе

То э ксплуатации подстраивает ся посредством описанной схемы под действующие величины данной частоты Х . Рабочая точка на регулировочной характеристике ГУН 9 выбирается такой, чтобы при нулевом значении управляющего напряжения ГУН 9 генерировал частоту, близкую к Хт,, при положительной величине управляющего напряжения-значение частоты f „„было больше его a при отрицательйой величине управлчющего напряжения-значение Е н было меньше Е (фиг. 3). Данное условие выбора рабочей точки на регулировочной характеристике, тождественное принципу действия цепи обратной свя- 30 эи, обеспечивает при запаздывании (f<>>< f <) или преждевременном появлеййи (3 эн ) Х ) стробирующих импульсов на соответствующих входах решающих блоков 2 -2, 2 -2 создание с помощью последовательно соединенных детектора ошибок 4, квадратичного детектора б, дифференцирующего элемента 7 и усилителя 8 постоянного тока регулирующего напряжения, соответственно повышающего или понижающего частоту ГУН 9 до значения действующей тактовой частоты передаваемого цифрового сигнала Р„„„= ликвидируя тем самым запаздй вания или опережения стробирующих 45 импульсов относительно импульсов передаваемого цифрового сигнала. Форма сигнала частоты, создаваемого

ГУН 9, может быть любой (синусоида, меандр, прямоугольные импульсы, ко- 5р локольные импульсы и т. и.), поскольку задачей ГУН 9 является генерация сигнала частоты, точно равной действующей тактовой частоте линейного сигнала. Создание последовательностей импульсов тактовой частоты выполняет формирователь- 10 стробирующих импульсов тактовой частоты, на вход которого, поступает сигнал действующей тактовой частоты с ГУН 9, а r. выхода формирователя 10 на входы стробирования решающих блоков 2> -2

2 -2 „ подаются нормированные по амплитуде, длительности, форме и фазе импульсы тактовой частоты цифрового сигнала передачи. Отмеченные запаздывания и опережения строб-импульсов относительно импульсов цифрового сигнала передачи, устойчиво исключаемые предложенной схемой не только в пределах отклонений от нулевой фазы на йЧ(—, в такой же

Jl степени оперативно и полноценно ликвидируются также и в условиях отклонений фазы строб-импульсов в пределах АйЧ< 2П. В последнем случае, вариант которого возникает, в основном, при включении и или переключении оборудования о источнику питания, возможное смещение фазы стробирующих импульсов на 27, т. е, на один период данной частоты, равноценно IIQ результату первому варианту устранения неравенств частот ГУН иЮт.

Таким образом, возникающее при включении оборудования регенератора

"скольжение" частоты ГУН относитель- но тактовой частоты цифрового сигнала передачи в предложенном регенераторе оперативно устраняется посредством описанной системы слежения, которая после захвата ГУН по частоте обеспечивает в регенераторе устойчивое и надежное поддерживание равенства частоты ГУН и тактовой частоты цифрового сигнала, за счет чего выполняется безошибочная, достоверная передача информации регенератором многоуровневого цифрового сигнала, построенным на предложенной схеме.

Оперативность и точность работы цепи слежения совместно со стабильностью ГУН обеспечивает в процессе эксплуатации равенство указанных частот, что равноценно безошибочной, достоверной передаче информации регенератором.

1012453

1012453 ен

Фиг.Я

Составитель В. Галкин

Редактор С. Тимохина Техред О.Неце Корректор E Рошко

Заказ 2790/70 Тираж 675 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4