Устройство для адаптивной синхронизации опорного колебания высокоскоростного модема

 

1.УСТРОЙСТВО ДЛЯ АДАЛТИВНОЙ СИНХРОНИЗАЦИИ ОПОРНОГО КОЛЕБАНИЯ ВЫСОКОСКОРОСТНОГО МОДЕМА, содержащее последовательно соединенные первый умножитель, первый сумматор, первый детектор, второй сумматор, второй умножитель, третий сумматор и формирователь сигнала ошибки, последовательно соединенные третий умножитель , четвертый сумматор, второй детектор, пятый сумматор и четвертый умножитель, а также пятый умножитель , шестой умножитель, первый формирователь знака сигнала, второй формирователь знака сигнала, синусно-косинусный генератор и интегратор , при этом косинусный выход синусно-косинусного генератора подсоединен к объединенным первым входам первого умножителя и. третьего умножителя , а синусный выход синусно-косинусного генератора подсоединен к объединенным первым входам пятого умножителя и шестого умножителя, выходы пятого умножителя и шестого умножителя подсоединены соответственно к вторым входам четвертого сумматора и первого сумматора, выход которого через первый формирователь знака сигнала подсоединен к второму входу четвертого умножителя, вьсход четвертого сумматора через второй формирователь знака сигнала подсоединен к второму входу второго умножителя, второй и третий входы формирователя сигнала ошибки подключены соответственно к выходам первого детектора и второго детектора, выход четвертого умножителя подсоединен к второму входу третьего сумматора, вторые входы второго сумматора и пятого сумматора подключены соответственно к выходам первого сумматора и четвертого сумматора , причем объединенные вторые входы первого умножителя и пятого ум (Л ножителя являются синфазным информационным входом устройства, а объедиcz ненные входы третьего умножителя и шестого умножителя являются квадратурным информационным входом устройства ,отличающееся тем, что, с целью повьшгения точности син| хронизации опорного колебания,в него введены последовательно соединенные СО третий детектор,первый блок сравнения,, со со формирователь сигнала запрета и ключ, последовательно соединенные седьмой умножитель, восьмой умножитель, шестой сумматор, блок задержки и девятый умножитель, последовательно соединенные десятый умножитель, одиннадцатый умножитель и блок сумматоров, при этом входы третьего детектора и четвертого детектора подключены соответственно к выходам первого сумматора и четвертого сумматора, вторые входы первого блока сравнения и второ го блока сравнения подключены соответственно к выходам первого фЪрмиро

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК ае oi) 3c5D Н 04 L 7 02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И 0THPblTHA (21) 3387345/18-09 (22) 22.01.82 (46) 23.06.84. Бюл. N - 23 (72) В.Ф. Буянов, И.И. Захаров, С.А. Курицын и Л.M. Могилевер (7 1) Ленинградский электротехнический институт связи им. проф. M.À. БончБруевича (53) 621.394.662(088.8) (56) 1. Патент США - 4057768, кл. Н 03 В 3/00, 1977.

2. Патент США У 4028626, кл. Н 04 В 1/00, 1977 (прототип) . (54)(57) 1.УСТРОЙСТВО ДЛЯ АДАПТИВНОЙ

СИНХРОНИЗАЦИИ ОПОРНОГО КОЛЕБАНИЯ ВЫСОКОСКОРОСТНОГО МОДЕМА, содержащее последовательно соединенные первый умножитель, первый сумматор, первый детектор, второй сумматор, второй умножитель, третий сумматор и формирователь сигнала ошибки, последовательно соединенные третий умножитель, четвертый сумматор, второй детектор, пятый сумматор и четвертый умножитель, а также пятый умножитель, шестой умножитель, первый формирователь знака сигнала, второй формирователь знака сигнала, синусно-косинусный генератор и интегратор, при этом. косинусный выход синусно-косинусного генератора подсоединен к объединенным первым входам первого умножителя и, третьего умножителя, а синусный выход синусно-косинусного генератора подсоединен к объединенным первым входам пятого умножителя и шестого умножителя, выходы пятого умножителя и шестого умножителя подсоединены соответственно к вторым входам четвертого сумматора и первого сумматора, выход которого через первый формирователь знака сигнала подсоединен к второму входу четвертого умножителя, выход четвертого сумматора через вторОй формирователь знака сигнала подсоединен к второму входу второго умножителя, второй и третий входы формирователя сигнала ошибки подключены соответственно к выходам первого детектора и второго детектора, выход четвертого умножителя подсоединен к второму входу третьего сумматора, вторые входы второго сумматора и пятого сумматора подключены соответственно к выходам первого сумматора и четвертого сумматора, причем объединенные вторые входы первого умножителя и пятого умножителя являются синфазным информационным входом устройства, а объединенные входы третьего умножителя и шестого умножителя являются квадратурным информационным входом устройст. ва, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности синхронизации опорного колебания, в него введены последовательно соединенные третий детектор, первый блок сравнения,. формирователь сигнала запрета и ключ, последовательно соединенные седьмой умножитель, восьмой умножитель, шестой сумматор, блок задержки и девятый умножитель, последовательно соединенные десятый умножитель, одиннадцатый умножитель и блок сумматоров, при этом входы третьего детектора и четвертого детектора подключены соответственно к выходам первого сумматора и четвертого сумматора, вторые входы первого блока сравнения и второ го блока сравнения подключены соответственно к выходам первого формиро1099399

° ля, одиннадцатого умножителя и блока

Изобретение относится к электросвязи и может быть использовано в высокоскоростных модемах для обеспечения синхронизации опорного колебания.

Известно устройство для синхрони- 5 зации опорного колебания, содержащее последовательно соединенные импульс" ный генератор, блок сравнения, блок контроля порога и блок подстройки по" рога,.а также делитель частоты, при

10 этом другой выход блока сравнения подсоединен через делитель частоты к другим входам блока сравнения и блока контроля порога 13.

Недостатком известного устройства ,для синхронизации опорного колебания является низкая точность синхронизации.

Наиболее близким к предлагаемому является адаптивное устройство для 20 ,синхронизации опорного колебания,,содержащее последовательно соединенные первый умножитель, первый сумматор, первый детектор, второй сумматор, второй умножитель, третий сум- 25 матор и формирователь сигнала ошибки, последовательно соединенные третий умножитель, четвертый cóììéòîð, второй детектор, пятый сумматор и четвертый умножитель, а также пятый ум- gp ножитель, шестой умножитель, первый формирователь знака сигнала, второй формирователь знака сигнала, синуснокосинусный генератор и интегратор, вателя знака сигнала и второго формирователя знака сигнала, а выход второго блока сравнения подсоединен к второму входу формирователя сигнала запрета, выход формирователя сигнала ошибки подсоединен к входу седьмого умножителя и к объединенным вторым входам блока сумматоров и девятого умножителя, выход которого через ключ подсоединен к управляющему входу синусно-косинусиого генератора, объединенные входы шестого сумматора и десятого умножителя подключены к выходу блока задержки, первый вход интегратора подключен к выходу блока сумматоров, а выход интегратора подсоединен к объединенным вторым входам интеграторов, восьмого умножитесумматоров, причем вторые входы седьмого умножителя и десятого умножителя являются соответственно первым и вторым установочными входами .устройства.

2. Устройство по п.1, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что интегратор содержит последовательно соединенные сумматор и блок задержки, при этом первый и второй входы сумматора являются соответственно первым и вторым входами интегратора, а выход блока задержки является выходом интегратора. при этом косинусный.выход синусно-косинусного генератора подсоединен к объединенным первым входам первого умножителя и третьего умножителя, а синусный выход синусно-косинусного генератора подсоединен к объединенным первым входам пятого умножителя и шестого умножителя, выходы пятого умножителя подсоединены соответственно к вторым входам четвертого сумматора и первого сумматора, выход которого через первый формирователь знака сигнала. подсоединен к второму входу четвертого умножителя, выход четвертого сумматора через второй формирователь знака сигнала подсоединен к второму входу второго умножителя, второй и третий входы формирователя сигнала ошибки подключены соответственно к выходам первого детектора и второго детектора, выход четвертого умножителя подсоединен к второму входу . третьего сумматора, вторые входы второго сумматора и пятого сумматора подключены соответственно к выходам первого сумматора и четвертого сумматора, причем объединенные вторые входы первого умножителя и пятого умножителя являются синфазным информационным входом устройства, а объединенные входы третьего умножителя и шестого умножителя являются квадратурным информационным входом устройства,вькод формирователя сигнала ошибки подсоеди1099399

3 нен к объединенным входам интегратора и первого ограничителя, к выходу которого подсоединен первый вход дополнительного интегратора, второй вход которого через второй ограничитель и усилитель подключен к выходу интегратора, а выход дополнительного, интегратора подсоединен к управляющему входу синусно-косинусного генератора, причем интегратор и дополни- 10 тельный интегратор состоит из блока задержки и сумматора, выход которого через блок задержки подсоединен к соответствующему входу сумматора (23.

Недостатком известного устройства для адаптивной синхронизации опорного колебания высокоскоростного модема является низкая точность синхронизации.

Цель изобретения — повышение точности синхронизации опорного колебания.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для адаптивной синхронизации опорного колебания высокоскоростного модема, содержащее последовательно соединенные первый умножитель, первый сумматор, первый детектор, второй сумматор, второй умножитель, третий сумматор и форми30 рователь сигнала ошибки, последовательно соединенные третий умножитель, четвертый сумматор, второй детектор, пятый сумматор и четвертый уиножитель, а также пятый умножитель,шестой умножитель,.первый формирователь знака сигнала; второй формирователь знака сигнала, синусно-косинусный генератор и интегратор, при этом косинусный выход синусно-косинусного генера-40 тора подсоединен к объединенным первым входам первого. умножнтеля и третьего умножителя, а синусный выход синусно-косинусного генератора подсое. динен к объединенным первьи входам 4 пятого умножителя и шестого умножителя, выходы пятого умножителя и шестого умножителя подсоединены соответственно к вторым входам четвертого сумматора и первого сумматора, выход которого через первый формирователь знака сигнала подсоединен к второму входу четвертого умножителя, выход четвертого сумматора через второй формирователь знака сигнала подсоединен Ы к второму входу второго умножителя, второй и третий входы формирователя сигнала ошибки подключены соответственно к выходам первого детектора и второго детектора, выход четвертого умножителя подсоединен к второму входу третьего сумматора, вторые входы 1 второго сумматора и пятого сумматора подключены соответственно к выходам первого сумматора и четвертого, сумматора, причем объединенные вторые входы первого умножителя и пятого умножителя являются синфазным информационным входом устройства, а объединенные входы третьего умножителя и шестого умножителя являются квадратурным информационным входом устройства, введены последовательно соединенные третий детектор, первый блок сравнения, формирователь сигнала запрета и ключ, последовательно соединенные седьмой умножитель, восьмой умножитель, шестой сумматор, блок задержки и девятый умножитель, последовательно соединенные десятый умножитель, одиннадцатый умножитель и блок сумматоров, при этом входы третьего детектора и четвертого детектора подключены соответственно к выходам первого сумматора и четвертого сумматора, вторые входы первого блока сравнения и-второго блока сравнения подключены соответственно к выходам первого формирователя знака сигнала и второго формирователя знака сигнала, а выход второго блока сравнения подсоединен к второму входу формирователя сигнала запрета, выход формирователя сигнала ошибки подсоединен к входу седьмого умножителя и к объединенным вторым входам блока сумматоров и девятого умножителя, выход которого через ключ подсоединен к управляющему входу синусно-косинусного генератора, объединенные входы

l шестого сумматора и десятого умножителя подключены к выходу блока задержки, первый вход интегратора подключен к выходу блока сумматоров, а выход интегратора подсоединен к объединенным вторым входам интеграторов, восьмого умножителя, одиннадцатого умножителя и блока сумматоров, причем вторые входы седьмого умножителя и десятого умножителя являются соответственно первым и вторым установочными входами устройства.

Интегратор содержит последовательно соединенные сумматор и блок задержки, при этом первый и второй входы сумматора являются соответственно первым и вторым входами интегратора, 1099399

10 а выход блока задержки является выходом интегратора, На чертеже представлена структурная электрическая схема устройства для адаптивной синхронизации опорного 5 колебания высокоскоростного модема. устройство для адаптивной синхронизации опорного колебания высокоскоростного модема содержит первый умножитель 1, пятый умножитель 2, шестой.умножитель 3, третий умножитель 4, синусно-косинусный генератор 5, первый сумматор 6, четвертый сумматор 7, первый детектор 8, первый формирователь знака сигнала 9, второй сумматор 10, третий детектор

11, второй детектор 12, второй формирователь знака сигнала 13, пятый сумматор 14, четвертый детектор 15, первый блок сравнения 16, второй блок 20 сравнения 17, формирователь сигнала запрета 18, формирователь ошибки 19, второй умножитель 20, четвертый умножитель 21, третий сумматор 22, ключ 23, седьмой умножитель 24, вось- 5 мой умножитель 25, шестой сумматор (26, блок задержки 27, десятый умно1 житель 28, одиннадцатый умножитель 29, блок сумматоров 30, интегратор 31 и

I девятый умножитель 34. 30

Блок сумматоров 30 содержит сумматоры 30 и 31, Интегратор 31 содержит сумматор

32 и блок задержки 33.

Уотройство для адаптивной синхронизации опорного колебания высокочастотного модема работает следующим образом.

На синфазный информационный вход и квадратурный информационный вход 40 устройства для адаптивной синхронизации опорного колебания высокочастотного модема поступают (с выхода адаптивного корректора) входные сигналы в виде отсчетов, которые для мо- 45 мента времени t), могут быть представлены соответственно в виде

Х (С„}=a (С„}созФ(Ф,}-с) (11,) s1n Ф(11,)

Х (t<)=a (Ф,)созФ(t>}ia { 1,}з1 Ф(1,}, SO где а (t ) и à (t1,) — отсчеты синфаз-. ного и квадратурного компонентов входного сигнала;

Ф (t ) — мгновенная фа1 за входного сигнала.

В первом умножителе 1 и пятом умножителе 2 сигнал Х (t ) перемножается соответственно на сигнылы соэ3() и sinj(t<), а в третьем умножителе

4 и шестом умножителе 3 сигнал X (t1,) перемножается соответственно на сигналы cos1)(t<) и sing(t1,), которые поступают с косинусного и синусного выходов синусно-косинусного генератора 5, При этом на входах первого сумматора 6 и четвертого сумматора 7 формируются соответственно сигналы

У (Й )=сФ (+„)сов (Ф(с )-у(1 )-cr (+ )в „„

"(Ф(Ч тР ))

".() (,) (Ф()>()".()-"

"М ) (+4

В колебаниях s in PC (t >) -о.(„) 1 и

e>s(@(t1,) — y.t1,)j разность мгновенных фаз Ф(1,) — (t1,) характеризует частотно-фазовую расстроику несущего и опорного колебаний модема.

Первый детектор 8 и второй детектор 12 сравнивают сигналы, полученные соответственно с выходов первого сумматора 6 и четвертого сумматора 7 с пороговыми уровнями, которые определяются используемым в модеме методом передачи. В результате на выходах первого детектора 8 и второго детектора 12 формируются соответственно сигналы оценки а (t1,) и ас(t1,), .которые соответствуют возможным эталонным информационным сигналам.

Второй сумматор 10 и пятый сумматор 14 вырабатывают соответственно сигналы ошибки

E („) = y (t1,) - a,(t„) сс(М = Ус(1с) представляющие собой разности между выходными сигналами первого сумматора

6 и четвертого сумматора 7 и сигналами оценки аs(t*) и а (t<) .

В соответствии с используемым знаковым алгоритмом в первом формирователе знака сигнала 9 и вторым формирователем знака сигнала 13 определяются соответственно знаки сигналсв

7s(tg) и у g(t$<) зщп 7s(tg) и

sign у (с„), которые поступают в четвертый умножитель 21 и второй умно1 житель 20. При этом на выходе третьего сумматора 22 формируется сигнал . ошибки

7 1099 Щ=Е (1,)з Я " („) Ес(<„)< > (<„j который определяет фазовую ошибку

C(t>) — g(t>) между несущим колеба-. нием входного сигнала и опорным коле-, 5 банием, но в то же время зависит от амплитуды информационных символов входного сигнала.

В формирователе сигнала ошибки

19 производится формирование сигнала 10 ошибки Е(„), поступающего с выхода третьего сумматора 22, путем перемножения сигнала ошибки K(t>) на коэффициенты 0,08; 0,22» 0,11; 1 в зависимости от значения амплитуды ин-15 формационного символа: 4, 3 2; 3 или 1 входного сигнала.

При этом на выходе формирователя сигнала ошибки 19 вырабатывается сигнал ошибки e(t<)» не зависящий 20 от информационных символов и, следовательно, точно характеризующий фазовую ошибку между несущим колебанием входного сигнала и опорным колебанием. 25

С выхода формирователя сигнала ошибки 19 сигнал ошибки поступает на вход адаптивного фильтра, содержащего седьмой умножитель 24, восьмой умножитель 25, шестой сумматор 26, 3п блок задержки 27, десятый умножитель

28, одиннадцатый умножитель 29, блок сумматоров 30, интегратор 31 и девятый умножитель 34. Седьмой умножитель

24, восьмой умножитель 25, шестой

35 сумматор 26 и блок задержки 27 реализуют алгоритм преобразования сигнала ошибки (1,)

Ъс(е„Ä) = k(tq) + д", C(t„) О(с,„) где k(t ) и k(t>., ) — коэффициенты передачи адаптивного фильтра соответственно для tk u t.„„-го моментов времени;

d" — постоянный сигнал, поступаю- 45 щий на первый установочный вход устройства для адаптивной синхронизации опорного колебания высокоскоростного модема, "„= 0,1.

Сигнал C(t ) формируется десятым умножителем 28, одиннадцатым умножителем 29, блоком сумматоров 30 и интегратором 31 в соответствии с алгоритмом с),)=яс) „}-и" %()с(» ) д() где — постоянный сигнал, поступающий на второй установочный вход устройства для адаптивной синхронизации

399 опорного колебания высокоскоростного модема, д" = 0,3.

Начальное значение сигнала C(t )

% равно нулю.

В девятом умножителе 34 сигнал ошибки 6(t < ) перемножается на коэффициент передачи адаптивного фильтра

1(1,) и результирующий сигнал поступает через ключ 23 на управляющий вход синусно-косинусного генератора для подстройки фазы опорного колебания .

На начальном этапе вхождения в связь коэффициент передачи k(t ) имеет большую величину. При этом полоса синхронизма велика и достигается быстрый захват сигнала. С течением времени величина фазовой ошибки 6(11,) уменьшается, что приводит к уменьшению коэффициента передачи

k(t<) » тем самым достигается адаптивная регулировка коэффициента передачи k(t<), а следовательно, полосы синхронизации опорного колебания при искажениях входного сигнала, вносимых каналом связи.

В третьем 11 и четвертом 15 детекторах сигналы у (1,) и у (t )

1с с % (с выходов первого сумматора 6 и четвертого сумматора 7) сравниваются с пороговыми уровнями (+1; — 1), соответствующими минимальным значениям амплитуд информационных символов.

В том числе, если у (t>) и у (t ) с ъ меньше установленных пороговых уровней, то на выходах третьего 11 и четвертого 15 детекторов формируются выходные сигналы, которые поступают соответственно на входы первого блока сравнения 16 и второго блока сравнения 17, на другие входы которых поступают выходные сигналы первого формирователя знака сигнала 9 и второго формирователя знака сигнала 13.

Если выходные сигналы третьего детектора 11 и четвертого детектора 15 не совпадают соответственно с выходными сигналами первого формирователя знака сигнала 9 и второго формирователя знака сигнала 13, то на выходах первого блока сравнения 16 и второго блока сравнения 17 формируются сигналы, которые через формирователь сигнала запрета 18 управляют ключом 23 (размыкают его). При этом обеспечивается запрет подстройки синусно-косинусного генератора 5 в случае малых значений уровней вход1099399

10 ЦЫЦ} Ц Заказ 4399/44 ТиРаж 635 Подписное фипиа, пШ1 "Патент", г.ужгород, ул.Проектная, 4 ного сигнала, при которых имеется, большая вероятность воздействия помех канала связи.

Таким образом, за счет введения,адаптации коэффициента передачи фильт ра, формирующего сигнал управ".:яия си— нусно-косинусным генератором 5, и устранения ложных подстроек синусно-косинусного генератора 5 достигается более высокая точность синхронизации опорного колебания.