Способ тактовой синхронизации многоканальных модемов

 

СПОСОБ ТАКТОВОЙ СИНХРОНИЗАЦИИ МНОГОКАНАЛЬНЫХ МОДЕМОВ с ортогональными сигналами и с фазоразностной модуляцией, заключающийся в дискретизации и выделении на каждом шаге дискретизации абсолютных мгновенных знамений принимаемого группового информационного сигнала, из каждой пары которых, разнесенных на интервал ортогональности, определяют разностный сигнал, который интегрируют на интервале ортогональности, и по минимальному сигналу интегрнрованик осуществляют выделение границ посылок принимаемого группового информационного сигнала и подстройку фазы сигнала опорной тактовой частоты, отличающий-с я тем, что, с целью повышения помехоустойчивости SU,... 1054915 3

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК ()9) (И) 3(51) г

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ .

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 2962829/18-09 (22) 24,07.80 (46) 15.11.83. Бюл. И 42 (72) Ф.К. Сергиенко, М.Г.Тухбатуллин и Б. Е . Семенов (53) 621 394.662.2(088,8) (56) 1. Гинзбург В.В. и др. Теория синхронизации демодуляторов. М., "Связь", 1974, с.43-48.

2 . Авторское свидетельство СССР

N 195495, кл. Н 04 L 7/02, 1966 (прототип). (54)(57) СПОСОБ ТАКТОВОЙ СИНХРОНИЗА"

КИИ МНОГОКАНАЛЬНЫХ МОДЕМОВ с ортого." нальными гигналами и с фазоразностной модуляцией, заключающийся в дискретизации и выделении на каждом шаге дискретизации абсолютных мгновенных значений принимаемого группового информационного сигнала, из каждой пары которых, разнесенных на интервал ортогональности, определяют разностный сигнал, который интегрируют на интервале ортогональности, и по минимальному сигналу интегрирования осуществляют выделение границ посылок принимаемого группового информационного сигнала и подстройку фазы сигнала опорной .тактовой частоты, о т л и ч а ю щ и й- с я тем, что, с целью повышения помехоустойчивости и сокращения времени вхождения в синхронизм, перед интегрированием определяют абсолютное значение раэностного сигнала, а интегрируют на временных интервалах (где k 1.

2, ... . ..., l<), равных по длительности защитному интервалу и равно" мерно сдвинутых друг относительно друга на интервале длительности посылки, запоминают результаты интегрирования для каждого из (временных интервалов и усредняют по посылкам, причем на каждом шаге усреднения., равном длительности посылки, определяют (-й временной интервал, соответствующий минимальному ho уровню сигналу усреднения, который вычитают из сигналов усреднения íà k временных интервалах, полученные раэностные сиг. налы на. ((-1} и (+1} временных интервалах сравнивают с заданным порогом и. выделяют тот -й временной интервал, для которого разностный сигнал любого из (),-.1} и () +1} временных интервалов превышает заданный порог, в,соответствии с выделенным временным (-м интервалом форми-. руют сигнал, соответствующий знаку и .. величине расстройки, по которому кор.ректируют фазу сигнала опорной часто. ты.

105 915

Изобретение относится к технике связи и может быть использовано в многоканальных модемах с ортогональными сигналами и фаэоразностной модуляцией . 5

Известен способ тактовой синхронизации по переменной составляющей квадрата группового сигнала, определяющий положение границ посылок путем

1 выделения абсолютного значения принимаемого группового сигнала, исключения постоянной составляющей. и интегрирования на интервале ортогональности jl)

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ тактовой синхронизации, заключающийся в дискретизации и выделении на каждом шаге дискретизации абсолютных мгновенных значений принимаемого группо- 20 вого информационного сигнала, из каждой пары которых, разнесенных на интервал ортогональности, определяют разностный сигнал, который интегрируют на интервале ортогональности и по ми- 25 нимальному сигналу интегрирования осуществляют выделение границ посылок принимаемого группового информационного сигнала и подстройку фазы сигнала опорной тактовой частоты f2) . 30

Однако известные способы тактовой синхронизации имеют недостаточно высокую помехоустойчивость и большое вре,мя вхождения в синхронизм.

Р

Цель изобретения - повышение помехоустойчивости и сокращение времени вхождения в синхронизм.

Цель достигается тем, что согласно способу тактовой синхронизации, за40 ключающемуся в дискретизации и выделе ° нии на каждом шаге дискретизации абсолютных мгновенных значений принимаемого группового информационного сигнала, из каждой пары которых, разнесенных на интервал, ортогональности, 45 определяют разностный сигнал, который интегрируют на интервале ортогональ ности и по минимальному сигналу. инте) грирования осуществляют выделение границ посылок принимаемого группового, информационного сигнала и подстройку фазы сигнала опорной тактовой частоты, перед интегрированием определяют абсолютное значение разностного сигнала, а интегрируют íà k временных интервалах (где М 1, 2, ... 4 ... k)ó равных по длительности защитному интервалу и равномерно сдвинутых друг относительно друга на интервале длительности посылки; запоминают результаты интегрирования для каждого из k временных интервалов и усредняют по посылкам, причем на каждом шаге усреднения, равном длительности посылки, определяют i-й временной интервал, соответствующий минимальному по уровню сигналу усреднения, который вычитают из сигналов усреднения на временных интервалах, полученные разностные сигналы íà (i 1) и (i+1) временных интервалах сравнивают с заданным порогом и выделяют тот -ый временной интервал, для которого разностный сигнал любого ыз (I-1) и (1+1) временных интервалов превышает заданный порог, в соответствии с выделенным -м временным интервалом формируют сигнал, соответствующий знаку и величине расстройки, по которому корректируют фазу сигнала опорной частоты.

Известные способы тактовой синхронизации многоканальных модемов по групповому рабочему сигналу используют признак овтогональности принимае- . мого сигнала, заключающийся в том, что интеграл на интервале ортогональности переходных помех или переменной составляющей квадрата группового сигнала будет тождественно равен нулю только в том случае, когда на интервале интегрирования отсутствует граница посылки (отсутствует манипу- ° ляция всех канальных сигналов).

В предлагаемом способе используется признак периодичности группового ортогонального, сигнала, заключающийся в том, что разностный сигнал, равный абсолютному значению разности абсолютных значений сигналов, сдвинутых на интервал ортогональности, тождественно равен нулю на любом интервале ( а не только на интервале ортогональ ности) с неизменным соотношением фаз канальных сигналов (отсутствие на этом интервале манипуляции фазы сигналов всех каналов).

Мгновенные значения группового ортогонального сигнала с фазоразностной модуляций в моменты t и t+T можно представить выражениями (без учета помех в канале связи)

5HI=X. oat(Iг р1 ц;(О 1,(1) 1 05Id9

5 где(о = —" Т

i--<,2,3... М

V () М

5 (t (= 7. c os J(nu + Я и ы 1 (t i T ) =1

Р интервал ортогональности текущий номер канала. ь число всех каналов; 10 целое постоянное число. равное номеру гармоники основной частоты Од > нестабильность канала15 связи по смещению частоты несущей; фаза сигнала -ro канала, определяемая законом манипуляции; щ начальная фаза сигна° . ла 1 -го канала.

Разность двух выборок группового . сигнала (1) и (2), разнесенных на 25 интервал ортогональности (, при условии y (t ) = (; («>) равна

0 при и четном

)2S (i ) при и нечет30

Для разности двух выборок абсолютного значения группового сигнала, при тех же условиях, выражение, (3) имеет вид

g s (е) = Is (t)/ - /s (t a ) / =- o (I1) при любом и.

При нарушении периодичности группового сигнала за счет манипуляции фазы канальных сигналов, т.е. при () У j (() раэностный сигнал 4

6S (t) будет отличным от нуля, и, в зависимости от соотношения фаз пар . выборок мгновенных значений для которых11 ; Щ (,1, (1 Т) и от положения их на оси времени (т .е. от величины расстройки синхронизации), значение вы45 борок (на интервалах дискретизации I(,43 разностного сигнала будет изменяться как по абсолютному значению, так и по знаку.

Если интегрировать разностный сиг- 50 нал hs (t) по времени, то конечный результат не всегда будет пропорциональным величине расстройки синхронизации,так какизменение знака выборок разностного сигнала на интервале 55 расстройки приводит к компенсации разностнсго сигнала отдельных участков. Потребуется достаточно большое

15 4 усреднение по посылкам, чтобы проявилась тенденция пропорциональности уровн сигнала синхронизации величине расстройки, т.е. эта зависимость носит статистический характер. Это и является причиной низкой помехоустойчивости известных способов синхронизации по групповому сигналу.

Так, например, для синхронизации по переменной составляющей, квадрата (или абсолютного значения) группового сигнала, при расположении интервалов интегрирования внутри одной посылки, алгоритм обработки сигнала можно представить выражением где t - начало интегрирования.

Здесь взята разность интервалов на двух интервалах ортогональности, сдвинутых во времени на (. „, с целью исключения постоянной составляющей и исключения неопределенности подстройки. При условии, когда t 1 совпадает с началом посылки, сигнал синхронизации U(t1) будет равен нулю, так как в этом случае начало первого интервала и конец второго интервала совпадают с началом и концом посылки и оба интервала интегрирования находятся внутри посылки.

Выражение (5) можно переписать в виде

4 (ЗР 4 1 41 г

0(Ц= Is(t (й J Is(tl(dt-(Is()(dtt4 t4tt65n ttttt qp и и и - "и « "зп > (ï

-) fs(t((dt=j (в(сЦИ-j (s(t)/dt=

t÷ "1 t Ф ч ""зи (М((-Is(t т)()д

С4

Следовательно, при выше упомянутом расположении интервалов интегрирования внутри одной посылки выражение (5) можно переписать с помощью разностного сигнала следующим образом л < за

Ь (Ц =J t S (t) dt >

tq

Это выражение подтверждает, что выше упомянутый недостаток, снижающий помехоустойчивость синхронизации, при1054915 сущ способу синхронизации по абсолют.ному значению (или квадрату) группового ортогонального сигнала.

В предлагаемом способе синхронизации по групповому сигналу для опре- 5 деления границ посылок по этому способу используется абсолютное значение разностного сигнала. Для исключения неопределенности расстройки синхронизации и, одновременно, для повышения ее помехоустойчивости осуществляется усреднение по времени .абсолютноIo значения разностного сигнала на длительности защитного интервала. В этом случае, при точном синхронизме, 15 в вычислении разностного сигнала участвует выборки мгновенных значений группового сигнала, примыкающие к обеим границам данной посылки и при минимальной расстройке нарушается пе- 20 риодичность сигнала на интервале интегрирования, что и является признаком нарушения синхронизма. При этом уровень синхронизации прямо .пропорционален величине расстройки,так как;25 с каждой последующей выборкой мгновенного значения разностного сигнала. отличного от нуля, происходит накоп.ление конечного результата.

Сущность, предлагаемого способа выделения сигнала, синхронизации раскрывается следующим выражением л - Ling

ЦЦ f55 ô é (Р). 35 Ф

1. и л л где с; = сп -V; „- длительность

ФИ посылки. Очевидно, что

u(t„)- О, (8) 40 если на интервале (1 (1 "с»Двсе выборки разностного сигнала тождественно р а вны нулю. Это соот вет ст вует случаю, когда все выборки мгновенных значений групйбвого сигнала, участвую- 45 щие.в вычислении разностного.сигнала, принадлежат одной посылке, для всех пар выборок удовлетворяется условие неизменности фазовых соотношений

Y„(t, =9 ° (В+т) . е 50

Если же условие (8}. не выполняется, то величина U(t) ьудет определять, только степень рассинхронизации, не указывая знака расстройки.

Определение знака расстройки целесообразно увязать с с задачей сокра" щения времени вхождения в синхронизмС этой целью вводится два режима синхронизации: режим скоренной грубой настройки (при расстрой ках бол ьше

+6 „ /2) и режим плавной настройки (при расстройках,.меньше + ь „ /2)

Степень и знак рассинхронизации при первом режиме определяют следующим образом. По алгоритму (7) вычисляются сигналы U(t) на М интервалах, равномерно смещенных друг относительно друга по всей длительности посылки.

Далее, с целью повышения помехоустойчивости, сигнал синхройизации усред- няется по посылкам. При этом время усреднения должно автоматически изменяться, адаптируясь к условиям приема, Дпя этого на каждом шаге усреднения по посылкам, равном длительности посылки, определяют 1 -й временной интервал, .соответствующий минимальному уровню с усрднениям. Затем этот.сигнал вычитают иэ сигналов усреднения на всех k временных интервалах,. сравнивают с заданным порогом полученные на (i -1) и (j +3) -м временных интервалах разностные сигналы, и при превышении одним из них заданного порога формируют в соответствии с < -м временным интервалом сигнал, соответствующий знаку и величине расстройки.

При режиме плавной настройки используется следующий алгоритм обработки сигнала. Правомерность разбиения интервала на два равных подинтервала в выражении (9) определяется сущностью данного способа, использующего признак периодичности группового сигнала.

При режиме точной подстройки используется только знак сигнала синхронизации О(t), чтобю исключить зависимость от уровня принимаемого сигнала.

В обоих режимах работы, с целью повышения помехоустойчивости, целесообразно применить усреднение сигнала синхронизации по посылкам. При этом интервал усреднения по посылкам должен автоматически изменяться, адаптируясь к условиям приема.

Качественную оценку воздействия помех при обработке сигналов по предлагаемому способу можно провести с помощью выражений (11 - (4) .

При смещении частоты сигнала на ,И = () аргументы сигналов 1) и (2) будут отличаться на угол Яр Т = + T, что р а вносил ьно повороту фазы всех составляющих выборки группового сигна.ла S(t+T), по сравнению с выборкой

7 1054915 8

e (t) на одинаковый угол, равный (у =gff всего тракта обработки сигналов .

Этот случай эквивалентен случаю сиг- Воздействие белого шума эквивалентно нала с и нечетным. Следовательно, . выделению постоянной составляющей, смещение частоты сигнала на величи- которую можно всегда учесть или исклюны, кратные +(d, не будут помехой 5 чить при обработке сигналов. В режипри выделении сигнала синхронизации. ме точной настройки она исключается

Если же часто а сосредоточенной поме. при вычислении разности интегралов, и будет совпадать с чаСтотами, от- см.(9). В режиме грубой настройки, стоящими от частот канальных сигна- когда один из,k сигналов U(t ) опрелов на + ы {середина между сигнала- !О деляется по минимальному уровню, она ми соседних каналов}, то такая поме- не оказывает влияния на конечный реха будет оказывать наибольшее мешаю-.. зультат обработки сигнала. щее действие, так как помеха: и сиг-. Экспериментальная проверка реалинал будут суммироваться со своими -. зации данного способа подтвердила, знаками. Синусоидальная помеха лю- 1 что его помехоустойчивость выше побого уровня, совпадающая по частоте . мехоустойчивости известных способов, с сигналом любого канала (или не- а введение режима грубой подстройки скольких каналов), не будет замечена позволило также сократить время вхож{при условии соблюдения линейности дения в синхрониэм.

Э

Составитель В. Евдокимова

Редактор М.Товтин Техред Т,Маточка Корректор Л.Патай

Заказ 9120/58 Тираж б77 . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

- по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул, Проектная, 4