Цифровой групповой приемник многочастотного кода
Изобретение относится к электросвязи. Цель изобретения - повышение помехоустойчивости . Приемник многочастотного кода содержит блок задающих г-ров 1, коммутатор 2 адресов, оперативные запоминающие устр-ва 3 и 6, регистр 4 сдвига, эл-т И 5, счетчик-дешифратор 7 длины пачки, компаратор 8 кода порога, формирователь 9 адаптивного порога, блок 10 задержки, счетчик-дешифратор 11 интервала между пачками , компаратор 12 кода биений, формирователь 13 среднего интервала, счетчик 14 разноса час;от, обнаружитель 15 кода и г-р 16 эталонного кода биений. Цель достигается путем расширен,1я динамического , амплитудного и частотного диапазонов приема. 2 ил.
союз советских социАлистических
РЕСПУБЛИК
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ по изон етениям и откРытиям ПРИ ГКНТ СССР Е1Ж Фа4 вМНВз ! ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4469944/09 (22) 29.07.88 (46) 15.02.91, Бюл. t4 6 (71) Куйбышевский электротехнический институт связи (72) И.С.Брайнина и В.Н.Стрельников (53) 621.395.44(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР hh 1559431, кл. Н 04 0 1/457, 1988. (54) ЦИФРОВОЙ ГРУППОВОЙ ПРИЕМНИК МНОГОЧАСТОТНОГО КОДА (57) Изобретение относится к электросвязи. Цель изобретения — повышение помехоустойчивости. Приемник многочастотного 5LJ 1628226 А1 кода содержит блок задающих г-ров 1, коммутатор 2 адресов, оперативные запоминающие устр-ва 3 и 6, регистр 4 сдвига, эл-т И 5, счетчик-дешифратор 7 длины пачки, компаратор 8 кода порога, формирователь 9 адаптивного порога, блок 10 задержки, счетчик-дешифратор 11 интервала между пачками, компаратор 12 кода биений, формирователь 13 среднего интервала, счетчик 14 разноса час;от, обнаружитель 15 кода и г-р 16 эталонного кода биений. Цела достигается путем расширен.а динамического, амплитудного и частотного диапазонов приема. 2 ил. 40 Изобретение относится к технике электросвязи и может быть использовано в устройствах приема сигналов набора номера в спектре тональных частот, например кодом "2" иэ "6", передаваемых в составе группо- 5 вого 16-канального цифрового потока со скоростью 512 кбит/с, полученного на основе дельта-модуляции со слоговым компандированием. Цель изобретения — повь,шение помехоустойчивости путем расширения динамическог0, амплитудного и частотнОГО диапазонов приема, Нэ фиг.1 поедставлена структурная электрическая схема цифрового группового 1 приемника многочастотного кода; нэ фиг.2— эпюры напряжений, поясняющие работу fl ри ем н и кэ, Цифровой групповой приемник многочастотного кода содержит блок 1 задающих 2 генеоаторов, коммутатор 2 адресов, первое оперативное запомина ощее устройство (ОЗУ) 3, регистр 4 сдвига, элемент И 5, второе ОЗУ 6, счетчик-дешифратор 7 длины пачки, компаратор 8 кода порога, формиро- 2 ватель 9 адаптивного порога, блок 10 задержки, счетчик-дешифратор 11 интервала между пачками, компаратор 12 кода биений,, формирователь 13 среднего интервала, счетчик 14 разноса частот, обнаружитель 15 кода, генератор 16 эталонного кода биений. Цифровой групповой приемник много-. частотного кода работает следующим образом. На информационный вход приемника, а 3 именно на обьединенный вход данных первого ОЗУ 3 и регистра 4 сдвига, поступает групповой цифровой поток с тактовой частотой тт=512 кГц, сформированный путем уп-, лотнения 16 дельтамодулированных сигналов многочастотного кода "2 из 0" со скоростью передачи 32 кбит/с,нэ каждый канал. Сигналы многочастотного кода "2 из 6" передаются при наборе номера комбинаци- 4 ями из двух частот ряда 700, 900, 1100, 1300, 1500 и 1700 Гц и в диапазоне уровней (-6— -36) дБмО с возможным "перекосом" уровней близко отстоящих частот до 3 дБ и далеко отстоящих частот до 10 дБ. Всего может 5 существовать Св = различных комбинаций КОДЭ. Дельта-отсчеты каждого из 16 каналов передаются в групповом цифровом потоке последовательно (по r> = 1/тт 2 мкс на 5 отсчет), в соответствии с четы рехразрядным алгоритмом сначала передаются подряд 4 отсчета первого канала в течение времени 4 тих=7,8 мкс, затем 4 отсчета втоРого канала и т,д. вплоть до 16-го канала, на что уходит интервал времени Т = 16 х 4 tf = 125 мкс. Спустя время Т начинается передача следующих четырех отсчетов первого канала и т.д., т,е. цикл обращения к отсчетам данного канала составляет Т=125 мкс с частотой fff=1/Т=fêâ/4=8 кГц. Последовательность отсчетов (1 или О) группового цифрового дельта-потока записывается в первое 03У 3 в реальном масштабе времени в соответствуюшие каждому каналу адреса, Для формирования адресов используются сетки частот 256; 128, 64, 16, 8,4, 2, 1, 0,5; 0,25 и 0,125 кГц, вырабатываемые в блоке 1 задающих генераторов из тактовой частоты синхронизации fT = 512 кГц. Для цикловой синхронизации блока 1 задающих генераторов на его второй вход поступает импульсная последовательность цикловой частоты тц = 8 КГц. Время обработки отрезка двухчастотноfo сигнала определяется минимальной длительностью "посылок" многочастотного кода. В режиме "беэынтервального пакета" "посылки" следуют друг за другом без перерыва, при этом минимальная длительность "посылок" составляет Т н = 32 мс. Поскольку моменты смены "посылок" неизвестны, случайны и несинхронизировэны с моментами начала обработки сигнала в приемнике, длительность цикла обработки выбирается из условия Тц = Т ин/2 = 16 мс. За время Тц = 16 мс по каждому из 16 каналов проходит N = 4в Тц = 512 дельтаотсчетов двухчастотного сигнала, объем памяти ОЗУ 3 составляет при этом К = 16 N = =- 2" = 8192 одноразрядных слов. С целью упрощения приемника в нем осуществляется последовательная обработка сначала всех N = 512 ранее записанных в ОЗУ 3 дельта-отсчетов первого канала, затем 512 отсчетов второго канала и т.д., вплоть до 16-го канала, Приемник получается практически одноканальным, только время обра-. ботки одного канала снижается в 16 раз по сравнению с временем записи информации в ОЗУ 3 по данному каналу и составляет Т = = T
ВРЕМЕНИ C ЧЭСтотой 1кв - 32 КГЦ На ОДИН отсчет. Поскольку за время Тц = 16 мс должен завершиться полный цикл записи и считывания из ОЗУ 3 всей ранее записанной инфор1628226 адаптация шага квантования Л к сигналу невозможна. Практически Ь адаптируется к среднему значению огибающей сигнала, при этом как в область максимумов огибающей, так и в область минимумов адаптивный дельта-кодер вносит нелинейные искажения. А именно, в области максимумов шаг квантования h оказывается заниженным, происходят перегрузки кодера и 55 мации, каждый тактовый отрезок времени t>= 1/f =2 мкс делится пополам. В первую половину времени, в течение r, /2 происходит запись в ОЗУ 3 отсчета сигнала по мере его поступления в реальном масштабе времени по адресу очередного канала, а во вторую половину времени в течение tT /2 происходит считывание из ОЗУ 3 другого отсчета сигнала по адресу другого канала, который в данный отрезок времени Т0= 1 мс подлежит обработке. Для формирования нужных адресов ОЗУ 3 и ОЗУ 6 в режимах записи и считывания информации в приемнике используется коммутатор 2 адресов, управляемый по своему второму входу импульсами записи/считывания. В режиме считывания на выходе ОЗУ 3 появляется информация, записанная ранее по данному каналу, в виде "пачек" 1 (им- 2О пульсов длительностью т, /2 1 мкс) с частотой fT = 512 кГц, либо в виде "пачек" О (отсутствия импульсов), либо в виде чередующихся импульсов и пауз, фиг.2б. Как следует из фиг.2а и б, области нара- 25 стания сигнала (положительной производной) соответствует "пачка" 1, области убывания сигнала (отрицательной производной) соответствует "пачка" О, области экстремумов сигнала (малой производной) 3О соответствует "режим молчания" — чередующаяся последовательность импульсов и пауз. В случае двухчастотного сигнала, фиг.2в, сигнал промодулирован как по амплитуде, так и по частоте. В области максимумов амплитуды частотная модуляция минимальна и соседние интервалы между моментами перехода через нуль следует со среднеарифметической частотой fcp = (f1 + f2} /2. Амплитудная и частотнаЯ модуляции сигнала происходят с разностной частотой биений двух гармонических СОСтаВЛЯЮЩИХ Л F = f1 fZ. Зная fcp И Л F. можно определить неизвестные частоты fl и 45 fz и распознать одну из 15 возможных комбинаций многочастотного кода. Из-за большого пик-фактора двухчастотного сигнала, т.е. отношения максимума огибающей к минимуму, полная высокочастотное заполнение сигнала приобретает треугольную форму, фиг.2 г. В области минимумов огибающей шаг квантования Л, наоборот, завышен, что приводит к потере информации ("провалу"), т.е. в этой области наблюдается режим "молчания", В результате области максимумов огибающей соответствуют длинные "пачки" 1 или О. Средней области соответствуют укороченные "пачки" 1 или О, прерываемые одиночными импульсами противоположного типа (например, "пачка" 1, прерываемая одиночным О и наоборот). И наконец, области минимумов огибающей соответствует практически полное отсутствие "пачек" и наблюдается только знакочередование, Выделяя "пачки" 1 или О не короче заданной длины и измеряя интервалы времени между соседними длинными "пачками", можно оценить период высокочастотного заполнения сигнала в области максимумов с:гибающей, т.е, найти среднеарифметическУю частотУ fcp = (11+ fz)/2. С другой стороны, измеряя интервалы времени между соседними "провалами" сигнала в области минимумов огибающей, можно найти период раэ остной частоты биений, а следовательно, поеделить Л F =. = f1- fZ. С целью сохранения работоспособности предложенного алгоритма приема в широком амплитудном и частотном диапазон» сигнала необходимо адаптироваться к оп гимальной длине "пачки" 1 или О. Согласно четырехразрядному алгоритму работы кода передаются подряд 4 отсчета данного канала, поступающие на вход регистра 4. Если все отсчеты одного и;îãî же знака (все 1 или все 0), на выходе элемента И 5 возникает импульс, который записывается в виде "1" в соответствующую ячейку памяти второго ОЗУ 6 по адресу данного канала. Чем выше средний уровень сигнала и его крутизна, тем чаще во втором ОЗУ 6 записываются по очередному адресу данного канала "1". В моменты считывания информация из второго ОЗУ 6 поступает на вход формирователя 9 адаптивного порога, представляю- щего собой сумматор кодов. К моменту окончания записи отрезка сигнала длительностью Тц =- 16 мс в формирователе 9 адаптивного порога накапливается по данному каналу двоичный код, пропорциональный оптимальной длине "пачки" 1 или О, чем обеспечивается адаптация приемни«а к среднему уровню многочастотного сигнала. Адаптивный код подается в качестве опорного на первые входы компаратора 8 1628226 50 кода порога, где сравнивается с текущим кодом, накапливаемым в счетчике-дешифраторе 7 длины пачки. В момент равенства кодов на выходе компаратора 8 кода порога появляется импульс (фиг.2е), который после задержки в блоке 10 задержки сбрасывает (фиг.2ж) в нуль счетчик-дешифратор 7 длины пачки и счетчик-дешифратор 11 интервалов. Задержка необходима для того, чтобы информация, накопленная в счетчике дешифраторе 11, успела поступить в компаратор 12 кода биений и формирователь 13 среднего интервала. В соответствии с вышеизложенным апгоритмом работы приемника различение одной из 15 возможных комбинаций двухчастотного кода основано на измерении интервалов между соседними достижениями адаптивного кода порога. Счетчик-дешифратор 11 интервалов подсчитывает число периодов тактовой частоты fT = 512 кГц, поступающих на его первый вход. В момент срабатывания компаратора 8 кода порога в . компараторе 12 кода биений происходит сравнение эталонного кода биений с кодом, накопленным в счетчике-дешифратора 11. В качестве эталонного кода биений принимается код Кмакс = кв/2 тмин = 23, где тмин = 0,7 кГц — минимальная частота двухчастотного сигнала, fKB = 32 кГц — частота квантования дельта-кодера. Более длинные интервалы между пачками (К «Кмакс) не могут быть отнесены к среднему интервалу и должны считаться "провалами" в области минимума двухчастотного сигнала, Наоборот, интервалы К<Кмакс являются средними интервалами и несут информацию о средней частоте двухчастотного сигнала, Импульс на первом выходе ("меньше") компаратора 12 кода биений разрешает запись информации о среднем интервале в формирователь 13 среднего интервала, Импульсы на втором выходе ("больше" или "равно") компаратора 12 кода биений подсчитываются счетчиком 14 разноса частот в течение времени Тц = 16 мс. В конце цикла обработки Тц = 16 мс происходит обнуление счетчика 14 разноса частот, а также счетчика числа средних интервалов и регистра в составе формирователя 13 среднего интервала. К концу цикла обработки в счетчике 14 разноса частот накапливается среднее число периодов биений N p =- AF Тц, пропорциональное разносу частот Л F = f>-1 . Так, при АР=200 Гц Й,р=3,2(накапливается N = (3-4) периода биений). Если Ь F = = 400 Гц, N = 6-7; Л F = 600 Гц, N = {9-10); Л F, = = 800 Гц, N = (12 — 13); Л F = 1000 Гц, N = =(15-16). В формирователе 13 среднего интервала накапливается сумма заданного числа и средних интервалов. Число и выбирается из компромисных соображений, с одной стороны, чем больше и, тем точнее может быть найден средний интервал между "пачками" 1 или О. С другой стороны, ээ время анализа Тц = 16 мс проходит в среднем три "копии" многочастотного сигнала длительностью ЛТ= ! = 1/Л Гмина = 5 мс каждая, при этом разносу Л F = 1000 Гц соответствует за время "копии" 5 периодов биений и 2 средних интервала, т,е. за Тц = 16 мс накопится не более n= =(6-7) средних интервалов. Таким образом, иэ-за органиченности времени анализа число суммируемых кодов в формирователе 13 среднего интервала n=6. Двоичный код суммы n=6 средних интервалов поступает на первые входы обнаружителя 15 кода, на вторые входы которого подаются кодовые выходы счетчика 14 разноса частот,Обнаружитель 15 представляет собой набор t5 логических элементов И, обьединенных в пять групп по числу разносов частот, Число элементов И в каждой группе равно числу двухчастотных комбинаций, соответствующих данному разносу частот Л F. Тэк, для Л F = 200 Гц группа состоит из 5 элементов И,Ь F = 400 Гц — 4 элементов и т.д, Внутри каждой группы вторые входы всех элементов И объединены и открываются только при условии, что разнос соответствует номеру данной группы. На первые входы каждого элемента И данной группы поступает информация о среднем интервале между "пачками". В результате открывается только один из 15 элементов И обнаружителя 15, соответствующий передаваемой двухчастотной комбинации. Высокий логический уровень на выходе данного элемента И создает высокие логические уровни на двух из шести выходах обнаружителя 15, являющихся информационными выходными каналами приемника. Формула изобретения Цифровой групповой приемник многочастотного кода, содержащий последовательно соединенные блок задающих генераторов, коммутатор адресов и первое оперативное запоминающее устройство (ОЗУ), вход записи-считывания которого обьединен с управляющим входом коммутатора адресов и подключен к первому управляющему выходу блока задающих генераторов, тактовый вход которого обьединен с тактовыми входами первого ОЗУ и счетчика-дешифратора интервала между пачками, а также счетчик-дешифратор дли1628226 10 ны пачки, блок задержки, счетчик разноса частот, выходы которого соединены с первыми входами обнаружителя кода, и элемент И, отличающийся тем, что, с целью повышения помехоустойчивости путем расширения динамического, амплитудного и частотного диапазонов приема,, введены регистр сдвига, компаратор кода биений, генератор эталонного кода биений, формирователь среднего интервала и последовательно соединенные второе ОЗУ, формирователь адаптивного порога и компаратор кода порога, вторые входы которого соединены с выходами счетчика-дешифратора длины пачки, счетный вход которого соединен с выходом первого ОЗУ, адресные входы которого соединены с соответствующими адресными входами второго,ОЗУ, вход записи-считывания которого соединен с управляющим входом коммутатора адресов и входами установки "0" счетчика разноса частот и формирователя среднего интервала, выходы которого соединены с вторыми входами обнаружителя кода, выход компаратора кода порога через блок задержки соединен с 5 входами установки "0" счетчика-дешифратора длины пачки и счетчика-дешифратора интервала между пачками, выходы которого соединены с входами формирователя среднего интервала и первыми входами компа10 ратора кода биений, вторые входы которого соединены с выходами генератора эталонного кода биений, первый выход компаратора кода биений соединен с разрешающим входам формирователя среднего интервала, 15 второй выход компаратора кода биений соединен с счетным входом счетчика разноса частот, выходы регистра сдвига через элемент И соединены с информационным входом второго ОЗУ, тактовый вход которого 20 соединен с тактовым входом первого ОЗУ, информационный вход которого соединен с входом регистра сдэ .га.
