Устройство для преобразования сигналов

 

Изобретение относится к электросвязи и м.б. использовано в аппаратуре образования цифрового канала. Повышается помехоустойчивость передачи сигналов данных. Устр-во содержит генератор, а также на передающей стороне: коммутатор, скремблер, два кодировщика, два формирователя спектра сигналов, два модулятора, три сумматора, ЦАП, выходной согласующий блок и дешифратор, а на приемной стороне: входной согласующий блок, усилитель с АРУ, два демодулятора, преобразователь Гильберта, два АЦП, цифровой адаптивный корректор (ЦАК), блок управления корректором, матрицу поворота фазы, управляемый генератор , обратную матрицу поворота фазы , два анализирующих блока, формирователь сигнала ошибки, декодер, блок управления генератором, блок выделения тактовых колебаний (ББТК). дискремблер, фазовращатель, дешифратор и блок формирования байтовой синхронизации. Цель достигается использованием в устр-ве абсолютного метода модуляции. При таком методе модуляция на передающей стороне осуществляется в соответствии с передаваемыми в данный момент информационными символами. При этом в устр-ве устраняется эффект обратной работы, имеющий место при абсолютном методе модуляции. Даны примеры выполнения ЦАК и БВТК. 2 з.п. ф-лы, 4 ил. (Л ю оо 4iik СО CD

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

„„Я0„„1234991

А1 (5ц 4 Н 04 L 25/40 ф:,.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ/

Н АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3785196/24-09 (22) 25.08.84 (46) 30.05.86. Бюл. У 20 (72) А.И,Боград, Б.С.Данилов и Л.Г.Израильсон (53) 621.394.145 (088.8) (56) Данилов Б.С ° и др. Устройства преобразования сигналов передачи данных. М.:Связь, !979, с. 111-121.

Патент США У 4028626, кл. 325-324

1977. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ

СИГНАЛОВ (57) Изобретение относится к электросвязи и м.б. использовано в аппаратуре образования цифрового канала, Повышается помехоустойчивость передачи сигналов данных. Устр-во содержит генератор, а также на передающей стороне: коммутатор, скремблер, два кодировщика, два формирователя спектра сигналов, два модулятора, три сумматора, ЦАП, выходной согласующий блок и дешифратор, а на приемной стороне: входной согласующий блок, усилитель с АРУ, два демодулятора, преобразователь Гильберта, два АЦП, цифровой адаптивный корректор (ЦАК), блок управления корректором, матрицу поворота фазы, управляемый генератор, обратную матрицу поворота фазы, два анализирующих блока, формирователь сигнала ошибки, декодер, блок управления генератором, блок выделения тактовых колебаний (БВТК),. дискремблер, фазовращатель, дешифратор и блок формирования байтовой синхронизации. Цель достигается использованием в устр-ве абсолютного метода модуляции. При таком методе модуляция на передающей стороне осуществляется в соответствии с передаваемыми в данный момент информационными символами. При этом в устр-ве устраняется эффект обратной работы, имеющий место при абсолютном методе модуляции ° Даны примеры выполнения

ЦАК н БВТК. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

1 12

Изобретение относится к электросвязи и может быть использовано в аппаратуре образования основного цифрового канала.

Целью изобретения является повы1 шение помехоустойчивости передачи сигналов данных.

На фиг. 1 изображена структурная электрическая схема передающей стороны предложенного устройства; на фиг. 2 — структурная электрическая схема приемной стороны предложенного устройства; на фиг. 3 — структурная электрическая схема цифрового адаптивного корректора; на фиг. структурная электрическая схема блока выделения тактовых колебаний.

Устройство для преобразования сиг. налов содержит генератор 1 а на передающей стороне — коммутатор 2, скремблер 3, кодировщик 4, первый и второй формирователи 5 и 6 спектра сигналов, первый и второй модуляторы

7 и 8, дополнительный кодировщик 9, первый сумматор 10,, цифроаналоговый преобразователь 11, выходной согласу: ющий блок 12, дешифратор 13, второй и третий сумматоры 14 и 15, а на приемной стороне — входной согласующий блок 16, усилитель 17 с автоматической регулировкой усиления АРУ, первый и второй демодуляторы 18 и 19„ преобразователь 20 Гильберта, первый и второй аналого-цифровые преобразователи (АЦП) 21 и 22, цифровой адаптивный корректор 23,, блок 24 управления корректором, матрицу 25 поворота фазы, управляемый генератор

26, обратную матрицу 27 поворота фазы, первый и второй анализирующие блоки 28 и 29, формирователь 30 сигнала ошибки, декодер 31,, блок 32 уп" равления генеоатоРом. блок 33 выделе ния тактовых колебаний, дескремблер

34, фазовращаетль 35, дешифратор 36, блок 37 формирования байтовой синхронизации.

Цифровой адаптивный корректор содержит первую и вторую линии 38 и 39 задержки с отводами, первый и второй сумматоры 40 и 41, блок 42 формирования логической единицы, первый 43, вторые 44, третьи 45, четвертый 46, пятые 47, шестые 48, седьмой 49 регуляторы отводов.

Блок выделения тактовых колебаний содержит сумматор 50, первый и второй блоки 51 и 52 умножения, первый и второй блоки 53 и 54 вычи34991 2 тания, первый и второй элементы 55 и 56 задержки, формирователь 57 тактовых колебаний.

Устройство работает следующим образом.

Передаваемая информация в форме бинарной последовательности поступает на скремблер 3, Назначение скремблера 3 — гарантировать псевдослучайный характер передаваемых сигналов, необходимых для предотвращения концентрации энергии на отдельных небольших участках диапазона„ и для обеспечения правильной работы приемной стороны, С выхода скремблера 3 информационная последовательность поступает на кодировщик 4, где осуществляется распределение передаваемой информации rto двум подканалам (R e Q), в каждом из которых она преобразуется и кодируется в соответствии с методом квадратурной амплитудной модуляция (KAN)

После кодировщика 4 сигнал по каждому подканалу через соответствующие сумматоры 14 и 15 поступает на формирователи 5 и 6 спектра сигналов. которые придают спектру передаваемых сигналов заданную форму (требуемое скругление спектра), С выходов формирователей 5 и 6 спектра сигналы поступают на соответствующие модуляторы 7 и 8, где перемножаются с несущим колебанием, формируемым в генераторе 1. В подканалах К и Q несущие колебачия имеют одну и ту же частоту К„, но отличаются по фазе на 1 /2, а модулированные сигналы на выходах модуляторов

7 и 8 в подканалах К и Q соответственно имеют вид

К(с) cos 2!1Енс и q(t) 81п Ж f„t.

Затем модулированные сигналы подканалов R » Q объединяются в сумматора 10, После сумматора 10 цифровой сигнал, имеющий форму отсчетов 1"разрядных чисел, преобразуется в аналоговую форму посредством цифро-аналогового преобразователя (ЦАП) 11, С выхода ЦАП ll сигнал через выходной согласующий блок 12 поступает на выход передающей стороны. В выходном согласующем блоке !2 осущес гвляется перенос спектра сигнала в требуемый диапазон (в первом канале — в диапазон 64 — 80 кГц, во втором канале — в диапазон 88—

3 12 !

04 кГц) посредством колебания, поступающего с генератора 1.

В устройстве используется абсолютный метод модуляции. При таком методе модуляция на передающей стороне осуществляется в соответствии с передаваемыми в данный момент информационными символами (в отличие от относительного метода модуляции, при котором значение, например, фазы сигнала в рассматриваемый момент зависит от предыдущего состояния).

Для устранения эффекта "обратной работы", имеющей место при абсолютном методе модуляции, в устройстве применен следующий способ

Сигналы с выходов кодиронщика 4 поступают на первый дешифратор 13, который из общего потока сигналов выделяет сигналы с координатами, например, +3/+3 (первая цифра обозначает значение сигнала по подканалу R, вторая — по подканалу Q).

Выделенный таким образом сигнал поступает на дополнительный кодировщик 9, на первый вход которого через коммутатор 2 от генератора 1 поступает сигнал, частота которого в 8 раз меньше частоты поступления информационных символов. В случае совпадения импульса последовательности с выхода коммутатора 2 с выделенным дешифратором !3 положением сигнала, имеющим вид, например, логической единицы, в дополнительном кодировщике 9 формируется сигнал, например, с координатами +1/+1.

Сформированный таким образом сигнал поступает на формирователи

5 и 6 спектра сигналов через сумматоры 14 и 15, и которых, суммируясь с передаваемым сигналом +3/+3, преобразуется н сигнал с координатами

+4/+4. При несовпадении сигнала с выхода дешифратора 13 с сигналом, поступающим с выхода коммутатора 2, на выход кодировщика 9 поступает сигнал с координатами 0/0. В соответстнии с рассмотренным принципом на входы формирователей 5 и 6 спектра сигналов транслируется передаваемый. сигнал без изменений. ФормиФ руемый таким образом сигнал на передаче будет модулирован абсолютным методом.

Описанное формирование абсолютного метода модуляции можно дополнительно использовать для передачи байтовой (октетной) синхронизации.

34991 4

5

Наличие такого вида синхронизации определяется требованиями к аппаратуре основного цифрового канала. В этом случае на вход синхронизации устройства поступает сигнал байтовой синхронизации от внешнего источника. При этом в кодировщике 9 формируется сигнал +1/+1 н случае совпадения (по времени) сигналов с выхода дешифратора 13 и байтовой син хронизации, поступающей через коммутатор 2.

Принимаемый сигнал, поступающий на вход приемной стороны, через входной согласующий блок 16 поступает на усилитель !7 с АРУ. АРУ поддерживает номинальный выходной уровень сигнала при его изменении на входе. В состав усилителя !7 с АРУ включен преобразователь, включаемый. на выходе усилителя 17 и осуществляющий перенос спектров сигнала перво го и второго каналов к более низкой несущей частоте.

Демодуляторы 18 и 19 подканалон

R u Q состоят иэ последовательно соединенныхперемножителей и фильтров нижних частот, служащих для подавления побочных продуктов преобразования, получающихся после демодуляции, а также для подавления влияния сигнала другого канала. При этом демоцулирующие несущие, поступающие от генератора 1 на демодуляторы 18 и 19, ортогональны друг другу. Эта ортогональность обеспечивается преобразователем Гильберта 20.

После демодуляции сигналы подканалов R u Q поступают на АЦП 21 и 22, на выходах которых в отсчетные моменты нремени, определяемые тактовой частотой, они преобразуются в цифровую форму (вид R-разрядных кодовых комбинаций). Далее для коррекции межсимвольных искажений, обус ловленных неидеальностью частотных характеристик канала связи, сигналы поступают на цифровой адаптивный корректор 23, который имеет скрещенную структуру, которая позволяет корректировать как симметричные искажения в подканалах R и Q, так и асимметричные искажения, следствием которых является взаимное влияние между сигналами подканалон R u Q.

Далее через матрицу 25 поворота фазы сигналы поступают на анализирующие блоки 28 и 29, которые из сигналов

1234991

10

R а а, и а; формируют оценки этих сигнала ла лов а; и а,, т.е. эталонные значения ближе всего к которым (в смысле расстояния) находится сигнал.

Таким образом, в анализирующих блоках 28 и 29 принимаются решения о значении сигнала на выходе матрицы 25 поворота фазы. Оценки сигналов, поступающие с выходов анализирующих блоков 28 и 29, декодируются в декодере 31 и преобразуются в форму бинарной последовательности, имеющей частоту следования информационных символов.

После дескремблера 34 сигнал имеет вид передаваемой информационной последовательности данного канала, поступающей на выход приемной стороны.

По результатам сравнения сигналов на входе и выходе каждого анализирующего блока 28 и 29 в формирователе 30 сигнала ошибки вырабатываются сигналы ошибок 1 а и 1 1 соответст. венно подканалов R и Q: ла Я ЛЯ

1 a. — а 1 а -а

Сигналы ошибок 1 и 1 используетН ся для формирования сигналов, управляющих настройкой цифрового адаптивного корректора 12, а также для управления матрицей 25 поворота фазы и обратной матрицей 27 поворота фазы. с

Матрица 25 поворота фазы и обратная матрица 27 поворота фазы совместно с управляемым генератором 26 и блоком 32 управления генератором осуществляют синхронизацию устройства. В управляемом генераторе 26 формируются значения зiп 8, и cos 8;, где 9; — погрешность установки фазы сигнала, посредством которого осуществляется несинхронная демодуляция. В матрице 25 поворота фазы осуществляется исправление (компенсация) искажений, вызванных погрешностью 6; в фазе несущей. Определение величины осуществляется по результатам обработки принимаемого информационного сигнала в блоке 32 управления генератором. На демодуляторы

18 и 19 при таком построении устрой" ства подаются колебания от генератора 1 через фазовращатель 35.

Обратная матрица 27 поворота фазы, включаемая в цепи управления цифрового адаптивного корректора 23, необходима для правильной работы цифрового адаптивного корректора 23 при наличии погрешностей фазы несущей.

Для осуществления подстройки фазы тактовых колебаний в устройстве предусмотрен блок 33 выделения тактовых колебаний.

Выделение байтовой синхронизации на приемной стороне осуществляется следующим образом.

На дешифратор 36 поступают сигнаа и лы а. и а. с выхода матрицы 25 поворота фазы. В дешифраторе 36 осуществляется выделение сигналов, соответствующих приему сигнала с координатами +4/+4. Если выделенный вектор сигнала с этими координатами соответствует переданному вектору, то фаза несущего колебания на приеме установлена идеально, если же выделенный вектор сигнала находится в другом квадранте, то необходимо повернуть фазу несущего колебания на л угол, равный ш вЂ, где ш — номер квад ранта, в котором зарегистрирован принимаемый сигнал .

Поскольку этот сигнал должен располагаться в первом квадранте, то на основании сигнала о номере квад35 ранта в дешифраторе 36 вырабатывается сигнал управления для подстройки несущего колебания посредством фазовращателя 35.

Формула изобретения

1. Устройство для преобразования сигналов, содержащее генератор, а на передающей стороне скремблер, выход которого соединен с входом кодировщика, первый и второй формировате. ли спектра сигналов, выходы которых подключены к первым входам соответственно первого и второго модуляторов, выходы которых соединены соответственно с первым и вторым входами первого сумматора, выход которого через цифроаналоговый преобразователь подключен к первому входу выходного согласующего блока, второй вход которого подключен к первому выходу генератора, второй, третий и четвертьй выходы которого соединены соответственно с вторым входом пер.

7 l2 вого модулятора, с вторым входом второго модулятора и с вторыми объе диненными входами первого и второго формирователей спектра сигналов, а на приемной стороне — входной согласующий блок, выход которого соединен с первым входом усилителя с автоматической регулировкой усиления, выход которого соединен с первыми входами первого и второго демодуляторов, выходы которых подключены к первым входам соответственно первого и второго аналого-цифровых преобразователей выходы которых соединены соответственно с первым и вторым входами цифрового адаптивного корректора, первый и второй выходы которого подключены соответственно к первому и второму входам матрицы поворота фазы, первый выход которой соединен с входом первого анализирующего блока и с первым входом формирователя сигнала ошибки, второй вход которого подключен к второму выходу матрицы поворота фазы и к входу второго анализирующего блока, выход которого соединен с третьим входом формирователя сигнала ошибки, с первым входом блока выделения тактовых колебаний, с первым входом блока управления генератором и с первым входом декодера, второй вход которо1 го подключен к выходу первого анализирующего блока, к четвертому входу формирователя сигнала ошибки, к второму входу блока выделения тактовых колебаний и к второму входу блока управления генератором, третий и четвертый входы которого соединены соответственно с третьим и четвертым входами блока выделения TBKтовых колебаний, соответственно с первым и вторым выходами формировате .ля сигнала ошибки и соответственно с первым и вторым входами обратной матрицы поворота фазы, первый и второй выходы которой подключены соответственно к первому и второму входам блока управления корректором, выход которого соединен с управляющим входом цифрового адаптивного корректора, третий выход которого соединен с третьим входом блока управления корректором, тактовый вход которого подключен к выходу блока выделения тактовых колебаний, к вторым входам первого и второго аналого-цифровых преобразователей, к тактовому входу дескремблера и к такто50

55 ду обратной матрицы поворота фазы.

2. Устройство по п.l о т л ич а ю щ е е с я тем, что цифровой адаптивный корректор содержит первую и вторую линии задержки с отводами, регуляторы отводов, первый и второй сумматоры и блок формирования логической единицы, первый выход которого соединен с входом первого регулятора отводов, выход которого подключен к первому входу первого суммато34991 8 вому входу декодера, выход которого соединен с сигнальным входом дескремблера, выход блока управления генератором подключен к входу управляемого генератора, второй вход второго демодулятора подключен к выходу преобразователя Гильберта, вход которого соединен с вторым входом первого демодулятора и с пятым выходом генератора, шестой выход которого соединен с вторым входом усилителя с автоматической регулировкой усиления, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения помехоустойчивости передачи сигналов данных, введены на передающей стороне второй и третий сумматоры, дешифратор, дополнительный кодировщик и коммутатор, выход которого соединен с первым входом дополнительного кодировщика, второй вход которого подключен к выходу дешифратора, первый и второй входы которого подключены соответственно к первому и второму выходам кодировщика и к первым входам соответственно второго и третьего сумматоров, вторые входы которых соединены с выходом дополнительного кодировщика, выходы второго и третьего сумматороь соединены с вторыми входами соответственно первого и второго формирователей спектра сигналов, седьмой выход генератора соединен с первым вх< дом коммутатора, а на приемной стс. роне введены фазовращатель, дешифратор и блок формирования байтовой синхронизации, вход которого подключен к первому выходу дешифратора, второй выход которого соединен с первым входом фазовращателя, первый выход которого соединен с третьим входом матрицы поворота фазы, первый и второй выходы которой соединены соответственно с первым и вторым входами дешифратора, выход управля4 емого генератора соединен с вторым входом фазовращателя, второй выход которого подключен к третьему вхо123ч991 ра и к выходам вторых регуляторов от водов, входы которых соединены с соответствующими первыми выходами первой линии задержки с отводами, с первыми входами соответствующих третьих регуляторов отводов и с первыми соответствующими выходами вгорой линии задержки с отводами, выходы третьих регуляторов подключены к второму входу первого сумматора и к выходу четвертого регулятора отводов, вход которого подключен к второму выходу второй линии задержки с отводами, третьи выходы которой соединены с входами пятых соответствующих регуляторов отводов, выходы которых подключены к первому входу второго сумматора, второй вход которого соединен с выходами шестых регуляторов отводов и с выходом седьмого регулятора отводов, вход которого соединен с вторым выходом блока формирования логической единицы, вторые выходы первой линии задержки с отводами соединены с входами шестых регуляторов отводов, при этом управляющие входы первого регулятора отводов,, вторых регуляторов отводов, третьих регуляторов отводов, четвертого регулятора, пятых, шестых и седьмого регуляторов отводов являются управляющим входом цифрового адаптивного корректора, первым и вторым входами которого являются сигнальные входы соответственно первой и второй линий задержки с отводами, выходы первого

И ВТОРОГО CVMMBTOPOB ЯВЛЯЮТСЯ COOT ветственно первым и вторым выходами цифрового адаптивного корректора, третьим выходом которого являются первые выходы первой линии задержки с отводами и первые и вторые выходы второй линии задержки с отводами.

3. Устройство по п.1, о т л и—

1р ч à ю щ е е с я тем, что, блок вы- . деления тактовых колебаний содержит формирователь тактового колебания, сумматор, два блока умножения, два блока Вычитания и первый и второй элементы задержки, выходы которых соединены с первыми входами соответственно первого и второго блоков вычитания, выходы которых соединены с первыми входами соответственно первого и второго блоков умножения, выходы которых подключены соответственно к первому и второму входам сумматора, выход которого соединен с входом формирователя тактового колебания, входы первого и второго элементов задержки соединены с вторыми входами соответственно первого и второго блоков вычитания и являются первым и вторым входами блока выделения тактовых колебаний, третьим и четвертым входами которого являются вторые входы соответственно первого и второго блоков умножения, выход формирователя тактового колебания является выходом блока выделения тактовых колебаний.

1234991

Составитель О.Геллер

Техред И.Попович Корректор Г.Решетник

Редактор К.Волощук

Заказ 2991/59

Тираж 624 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий .

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул.Проектная,4