Устройство для передачи и приема сигналов телеинформации в верхней части спектра телефонного сигнала

 

союз соВетских социАлистических

РЕСПУБЛИК

» »)5 Н 04 1 27/10

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) t,j»

kW!»f» аА

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCKOMY С8ИДЕТЕЛЪ СТОУ (21) 4923204/09 (22) 26.12.90 (46) 23.04,93, Бюл. ¹ 15 (71) Одесский центр научно-технических услуг "Электрон" и Специальное конструкторское бюро "Молния" (72) В,B.Ïàíòåëååâ, В.А.Брескин, Г,С.Дручина и В.И.Ильинская .(56) Авторское свидетельство СССР

N 11552255993344, кл. Н 04 L 27/ l0, 1989. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРЕДАЧИ И ПРИЕМА СИГНАЛОВ ТЕЛЕИНФОРМАЦИИ. В .

ВЕРХНЕЙ ЧАСТИ СПЕКТРАТЕЛЕФОННОГО СИГНАЛА (57) Использование: в устройствах для передачи и приема сигналов телеинформации в . Ж 1811021 А1 верхней части спектра телефонного сигна ла. Сущность изобретения: устройство содержит входной согласующий блок 1, коммутатор 2, делитель частоты 3, первый полосовой фильтр 5, усилитель 6, первый блок фильтров 7, согласующий трансформатор 8, генератор 9, формирователь частот

10, блок автоматической регулировки уровня 11, усилитель-ограничитель 12,. частотный дискриминатор 13, фильтр нижних частот 14. пороговый блок 15, блок компенсации искажений преобладания 16, блок компенсации изохронных искажений 17, решающий блок 18, выходной согласующий блок 19 . 1-2-3-4-5-6-7-8, 9-10-2-13, 8-7-4 -1112-14-16-15-17-18-19. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1811021

Изобретение относится к электросвязи выход которого подключен к управляющему и может использоваться в модемах с частот- входу первого блока 22 выборки и хранения ной модуляцией для аппаратуры передачи и через инвертор 23 к управляющему входу сигналов телеинформации и данных с со- второго блока 22 выборки и хранения, а такхранением телефонной связи. же подключенные к управляющему входу

Цель изобретения — повышение поме- блока 17 компенсации иэохронных искажехоустойчивости путем адаптивной компен- ний последовательно соединенные второй сации краевых искажений. блок 24 задержки и дешифратор 25, выход

На чертеже изображена блок-схема которого подключен ко второму входу перепредлагаемого устройства, 10 множителя 26, а второй выход соединен со

Для этого в устройство-прототип; со- входом второго блока 24 задержки, кроме держащее в передающем тракте последова- того потенциальные входы трехстабильного тельно соединенные входной согласующий ключа 27 подключены к " " и "-" источника блок 1, коммутатор 2, делитель частоты 3, . питания. первый полосовой фильтр 4, регулятор уров- "5 Отличием предложенного устройства от . ня передачи 5, усилитель 6, первый блох 7 устройства-прототипа является то, что для фильтров, состоящий из фильтра 20 верхних достижения поставленной цели .дополничастот и фильтра 21 нижних частот с объе- тельно введены второй блок 7.фильтров, содиненными выходами и первый согласую-. стоящий из фильтра 20 верхних и фильтра щий трансформатор 8, а в приемном тракте 20 21 нижних частот, второй согласующий второй согласующий трансформатор 8, и по- трансформатор 8. блок 16 компенсации исследовательно соединенные второй полосо- кажений йреобладания. решающий блок 18 вой фильтр 4, блок 11 автоматической и блок17 компенсации изохронныхискажерегулировки уровня, усилитель-ограничи- ний, включающий в себя два блока 22 вытель 12, частотный дискриминатор 13, 25 боркиихранения,инвертор23,дваблока24 фильтр t4 нижних частот и пороговый блок задержки, дешифратор 25, перемножитель

15, а также содержащее последовательно 26,трехстабильный ключ 27, фильтр28 нижсоединенные задающий генератор 9 и блок них частот и генератор 29, управляемый на10 формирования частот, выходы которого пряжением, а также связи между ними и . подключены ко входам коммутатора 2 и ча- 30 известными блоками устройства-прототипа. стотного дискриминатора 13, введены в .. Существенным отличием предложенноприемном тракте второй блок 7 фильтров, го устройства является то, что введение расостоящий из фильтра 20 верхних частот и нее неизвестных отличительных признаков фильтра 21, нижних частот, входы которых применительно к модемам с частотной мообъединены, блок 16 компенсации искаже- 35 дуляцией позволяет при сохранении телений преобладания и последовательно сое- фонной связи организовать в верхней части диненные блок 17 компенсации изохронных тонального спектра частот (2,2...3,4 кГц) теискажений, решающий блок 18.и выходной лефонного канала канал телеинформации согласующий блок 19, вход которого объе- либо канал передачи данных с улучшенныдинен с управляющим входом блока 17 ком- 40 ми качественными характеристиками. 8 чапенсации изохронных искажений, причем стности при работе по каналу тональной блок 16 компенсации искажений преобла- частоты с шестью переприемными участкадания включен между первым и вторым вхо- ми при наличии сдвига частоты до + 6 Гц и дами порогового блока 15, выход которого изменении уровня принимаемого сигнала подключен ко входу блока 17 компенсации 45 от-)1 до-43 дБ величина иэохронных иска изохронных искажений, а второй блок 7 женийнепревышает7, прискоростиперефильтров включен между выходами второго: дачи до 600 Бод включительно. согласующего трансформатора 8 и входом Устройство для передачи и приема сигвторого полосового фильтра 4, в свою оче- налов телеинформации в верхней части едь, блок 17 компенсации изохронных ис- 50 спектра телефонного сигнала содержит в кажений содержит первый блок 22 выборки передающем тракте входной согласующий и хранения, входи выход которого являются блок 1, коммутатор 2, делитель 3 частоты; входом и выходом блока 17 компЕнсации первый полосовой фильтр 4, регулятор 5 изохронных искажений, подключенные ко уровня передачи, усилитель 6, первый блок входу первого блока 22 выборки и,хранения 55 7 фильтров; состоящий иэ фильтра 20 верхпоследовательно соединенные второй блок них. частот и фильтра 21 нижних частот. и

22 выборки и хранения,.первый блок 24 эа- первый согласующий трансформатор 8, а в держки, перемножи, перемножитель 26, трехстабиль- приемном тракте второй согласующи ный ключ 27, фильтр 28 нижних частот и трансформатор 8,. второй блок 7 фильтров, генератор, управ

29, равляемый напряжением, второй полосовой фильтр 4, блок 11 автома1811021 тической регулировки уровня, усилитель-ограничитель 12, частотный дискриминатор

13, фильтр 14 нижних частот, пороговый блок 15,. блок 16 компенсации искажений преобладания, блок 17 компенсации изохронных искажений, решающий блок 18 и выходной согласующий блок 19, а также задающий генератор 9 и блок 10 формирования частот.

Блок 17 компенсации изохронных искажений содержит первый и второй блоки 22 выборки и хранения, инвертор 23, первый и второй блоки 24 задержки, дешифратор 25, перемножитель 26, трехстабильный ключ

27, фильтр 28 нижних частот и генератор 29, управляемый напряжением.

При этом информационным входом устройства для передачи и приема сигналов телеинформации является вход входного согласующего блока 1, а выходом — выход выходного согласующего блока 19. В тракте передачи выход входного согласующего блока 1 через последовательно соединенные по первому входу коммутатор 2, делитель 3 частоты, первый полосовой фильтр 4 передачи, регулятор 5 уровня передачи и усилитель 6 подключен ко входу фильтра 20 верхних частот первого блока 7 фильтров.

Причем вход фильтра 21 нижних частот является входом телефонного канала, а объединенные выходы фильтра 20 верхних частот и фильтра 21 нижних частот соединены со входом первого согласующего трансформатора 8, выход которого является входом канала тональной частоты, предоставляемого аппаратурой уплотнения в четырехпроводном окончании.. В тракте приема. вход второго согласующего трансформатора 8 является выходом канала тональной.частоты аппаратуры уплотнения, а выход соединен с объединенными входами фильтра 20 верхних частот и фильтра 21 нижних частот второго блока 7 фильтров.

Причем, выход фильтра 21 нижних частот является выходом телефонного канала, а выход фильтра 20 верхних частот через ïîследовательно соединенные второй полосовой фильтр 4, блок 11 автоматической регулировки уровня, усилитель-ограничитель 12, частотный дискриминатор 13, фильтр 14 нижних частот подключен к первому входу порогового блока 15 непосредственно и ко второму входу через блок 16 компенсации искажений преобладания.

Выход порогового блока 15 через последо. вательно соединенный блок 17 компенсации искажений преобладания и решающий блок 18 одновременно подключен ко входу выходного согласующего блока 19 и управляющему входу. блока 17 компенсации изохронных искажений, Кроме того задающий генератор 9 соединен с блоком 10 формирования частот, первый и второй выходы которого подключены соответственно ко

5 второму и третьему входам коммутатора 2, . а третий выход подключен к высокочастотному входу частотного дискриминатора 3.

Помимо этого блок 17 компенсации изохронных искажений содержит" первый блок

10 22 выборки и хранения, вход и выход которого являются входом и выходом блока 17 компенсации изохронных искажений. Ко входу первого блока 22 выборки и хранения подключены последовательно соединен15 ные второй блок 22 выборки и хранения, первый блок 24 задержки, перемножитель

26, трехстабильный ключ 27, фильтр 28 нижних частот и генератор 29, управляемый напряжением, выход которого подклю20 чен к управляющему входу первого блока 22 выборки и хранения и через инвертор 23 к управляющему входу второго блока 22 выборки и хранения. К управляющему входу блока 17 компенсации изохронных искаже25 ний подключены обьединенные через второй блок 24 задержки входы дешифратора

25, выход которого соединен со вторым входом перемножителя 26. Кроме того потенциальные, входы трехстабильного ключа 27

30 подключены к "+" и "-" источника питания, Устройство для передачи и приема сигналов телеинформации в верхнЕй части спектра телефонного сигнала работает сле- . дующим образом.

35 ° Входной сигнал дискретной информации через входной согласующий блок 1 поступает в передающий тракт на первый вход коммутатора 2, другие два входа которого соединены с первым и вторым выходами

40 блока 10 формирования частот. Блок 10 формирования частот формирует из основной частоты 960 кГц, поступающей от задающего генератора 9, сетку частот: на первом выходе 750 кГц, на втором выходе 870 кГц и

45 на третьем выходе частоту заполнения 480 кГц. В зависимости от входной информации коммутатор 2 проключает сигнал с первого или второго выхода блока 10 формирования частот на вход делителя 3 частоты, Таким

50 образом, при поступлении информации в виде логической "1" либо логического "0" на выходе коммутатора 2 получают частотноманипулированный сигнал с частотами соответственно равными 750 кГц либо 870

55 кГц, который с помощью делителя 3 частоты преобразуют в рабочую полосу частот верхней части спектра телефонного сигнала (2,2...3,4) кГц на характеристических частотах работы устройства соответственно

1о=2,5 кГц либо f1=2,9 кГц, Для этого коэф1811021 фициент деления делителя 3 частоты выбран равным 300.

Результирующий частотно-манипулированный сигнал в рабочей полосе частот канала твлеинформации (2,2-3,4) кГц с выхода делителя 3 частоты преобразуется с помощью первого полосового фильтра 4 в частотно-модулированный сигнал, уровень на передаче которого устанавливается равным заданному (-10 1) дБ путем последовательно включенных регулятора 5 уровня передачи и усилителя 6, Сигнал с выхода усилителя 6 последовательно через фильтр

20 верхних частот первого блока 7 фильтров и первый согласующий трансформатор 8 поступает на вход канала тональной частоты, предоставляемого аппаратурой уплотнения в четырехпроводном окончании. С другой стороны, фильтр 21 нижних частот первого блока 7 фильтров необходим для органиэации телефонного канала в обуженном спектре частот. (0,3„,2,0) кГц. Тем самым осуществляется одновременная передача сигналов телеинформации и телефонного . сигнала.

Суммарные сигналы телеинформации и телефонный сигнал обратного направления, прошедшие канал тональной частоты аппаратуры уплотнения и искаженные за счет неидеальности его АЧХ и ГВП, поступают в тракт приема через второй согласующий трансформатор 8 на вход второго блока 7 фильтров, Здесь сигналы разделяются tlo направлениям. Телефонный сигнал с обуженным спектром частот (0,3...2,0) кГц выделяется фильтром 21 нижних частот, а частотно-мОдулированный сигнал телеинформации в верхней части тонального спектра частот (2,2...3,4) кГц выделяется фильтром 20 верхних частот и поступает на второй полосовой фильтр 4.

Отфильтрованный таким образом частотно-модулированный сигнал, пройдя блок

11 автоматической регулировки уровня, необходимый для компенсации остаточного затухания и частичной коррекции АЧХ канала связи, несинхронно демодулируется с оценкой значений дискретной информации.

Для этого частотно-модулированный сигнал через последовательно соединенные усилитель-ограничитель 12 и частотный дискриминатор 13 поступает на вход фильтра 14 нижних частот, Устойчивая работа частотного дискриминатора 13 обеспечивается подачей на его высокочастотный вход колебания частоты заполнения 480 кГц с третьего выхода блока 10 формирования частот. Конст.руктивная реализация частотного дискриминатора 13 аналогична устройствупрототипу (1), коэффициенты деления счет10

15 следнее достигается включением блока 16

25

50

40 чиков в котором подобраны с позиции максимального размаха дискриминационной характеристики и равны 32. Фильтр 14 нижних частот выделяет низкочастотную составляющую из последовательности групп импульсов с выхода частотного дискриминатора 13, Такой фильтр обладает линейной фазовой характеристикой, аппроксимируемой по Бесселю 5-ro порядка и с частотой среза 600 Гц.

Полученный низкочастотный сигнал с выхода фильтра 14 нижних частот поступает нв пороговый блок 15 с цепью адаптивной компенсации искажений преобладания. Покомпенсации искажений преобладания, который осуществляет слежение за средним значением напряжения сигнала с выхода фильтра 14 нижних частот и подачи напряжения смещения на второй вход порогового блока 15.

Цифровой несинхронно-демодулированный частотно-манипулированный сигнал на выходе порогового блока 15 обладает высокой степенью изохронных искажений до 25%, что обусловлено неравномерностью частотных характеристик канала связи. Однако указанные искажения, вызванные, в основном, интерференционными помехами за счет неидеальности тракта передачи, носят усеченный закон распределения,. Поэтому такие искажения не приводят к существенной размытости

"глаз-диаграммы" сигнала с выхода фильтра

14 нижних частот, что дает возможность устойчиво осуществить передачу данных с высокой верностью, используя когерентный метод принятия решения в отсчетные (TBKтовые) моменты времени с помощью блока

17 компенсации иэохронных искажений и решающего блока 18. С этой целью блок 17 компенсации иэохронных искажений производит отслеживание временного сдвига от значащего момента времени путем выделения тактового колебания по работающему сигналу. При таком построении устройства искажения будут контролируемы и определяться только дисперсией фазовой ошибки выделенного тактового колебания.

Алгоритм работы блока 17 компенсации изохронных искажений основан на следующем разностном уравнении для оценки неизвестной задержки сигнала t> . в дискретные пТ-моменты времени

61 х„=-Кф э!цп(х +ц2) э1цп (0(е-глп+ )} (1) Здесь, Ь1 — оператор первой разности;

Кф — коэффициент передачи фильтра в цепи

1811021.

10 обратной связи оценки неизвестного параметра г *; хп+1уг — отсчетные значения сигнала с выхода фильтра 14 нижних частот в моменты времени (n+1/2)T; Т вЂ” тактовый интервал времени; mn — оценка информационных символов, принимающих значения

+1 или -1; sign(° ) — функция, определяющая знак выражения (), стоящего в скобках;

Г)() — ключевая функция, равная л л

1, mn= mn+1=1: л л

D(mn П1п+1)= л л

-1, mn= mn+1=1 л л

0, mn=mn+i (2) В соответствии с указанным алгоритмом (1) блок 17 компенсации иэохронных искажений содержит два блока 22 выборки и хранения, на обьединенные входы которых поступает знак несинхронно-демодулированного сигнала х(1) с выхода порогового блока 15. Первый блок 22 выборки и хранения стробирует (выбирает) сигнал, поступающий на его вход в тактовые моменты времени и экстраполирует (хранит) его отсчетные значения на длительности тактового интервала времени, По результирующему сигйалу с выхода первого блока 22 выборки и хранения принимается в решающем блоке

18 решение о передаваемых информационных символах mn. Второй блок 22 выборки и

ХраНЕНИя ОПрЕдЕЛяЕт ЗНаК СИГНаЛа Xn+1(Z В моменты времени, отстоящие от отсчетного значения на пол периода колебания тактовой частоты 1/2 Т. Для этого на управляющий вход второго блока 22 выборки и хранения по отношению к первому блоку 22 выборки и хранения через инвертор 23 поступает инверсное колебание тактовой частоты с выхода генератора 29, управляемого напряжением.

Знак сигнала х +1д с выхода второго блока 22 выборки и хранения через первый блок 24 задержки поступает на первый вход перемножителя 26. Постоянная времени первого блока 24 задержки равна

Т/2 и необходима для временного согласования сигналов, поступающих на входы перемножителя 26. На другой вход перемножителя 26 подан знак сигнала ключевой функции D() с выхода дешифратора 25, работающего по двум информационным симВОЛаМ mn И Вп+1, ЗадЕржаННЫМ друГ относительна друга на тактовый интервал времени Т с помощью второго элемента задержки 24.

Полученный таким образом сигнал управления для компенсации изохронных искажений, поступает на вход трехстабипьного ключа 27. Трехстабильный ключ 27 в зависимости от знака сигнала управления

30 от -11 до -43 дБ.

35 Формула изобретения

1. Устройство для передачи и приема

55

20 коммутирует вход фильтра 28 нижних частот соответственно на "+" либо "-" источника питания, изменяя тем самым частоту генератора 29. При "0" управляющем сигнале трехстабильный ключ 27 находится в пассивном состоянии, т.е, уровень сигнала на его выходе за счет большого внутреннего сопротивления удерживается равным предыдущему, которое было сформировано на входе фильтра 28 нижних частот.

Следовательно, блок 17 компенсации изохронных искажений путем адаптивного отслеживания ухода фазы тактового колебания от значащего момента времени производит компенсацию искажений, используя . когерентный метод принятия решения в решающем блоке 18, Сигнал оценки информационных символов с выхода решающего блока 18 поступает на выходной согласующий блок 19, выход которого является информационным выходом устройства, Таким образом, введение блока 17 компенсации иэохронных искажений позволяет при сохранении телефонной связи организовать в верхней части тонального спектра частот (2,2„.3,4) кГц канал телеинформации, обеспечив величину изохронных искажений не более 77 на скорости передачи 600 Бод при работе по каналу тональной частоты аппаратуры уплотнения с шестью переприемными участками, а также при наличии сдвига частоты в канале связи до +. 6 Гц и изменении уровня принимаемого сигнала сигналов телеинформации в верхней части спектра телефонного сигнала, содержащее в передающей части последовательно соединенные входной согласующий блок, коммутатор, делитель частоты, первый паласовой фильтр, регулятор уровня передачи, усилитель, первый блок фильтров, состоящий иэ фильтра верхних частот и фильтра нижних частот с объединенными выходами и первый согласующий блок, а в приемной части — второй согласующий блок, и последовательно соединенные второй полюсовой фильтр, блок автоматической регулировки уровня, усилитель-ограничитель, частотный дискриминатор, фильтр нижних частот и пороговый блок, а также содержащее последовательно соединенные задающий генератор и блок формирования частот, выходы которого подключены к входам коммутатора и частотного дискриминатора, а тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения помехоустойчивости путем адаптивной компенсации краевых искажений, в приемной части введены второй блок фильтров;

1811021

Составитель B. Пантелеев

Техред М. Моргентал Корректор T. драшкович

Редактор Г. Бельская

Заказ 1453 Тираж Подписное

8НИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Произзодстоенно-издателеский комбинат "Патент", г, ужгород, ул.Гагарина, 101 состоящий из фильтра верхних частот и фильтра нижних частот, входы которых объединены. блок компенсации помех преобладания и последовательно соединенные блок компенсации иэохронных искажений, решающий блок и выходной согласующий блок, вход которого обьединен с управляющим входом блока компенсации иэохронных искажений, причем блок компенсации помех преобладания включен между первым и вторым входами порогового блока, выход которого подключен к входу блока компенсации изохронных искажений, а вто„рой блок фильтров включен между выходом второго согласующего блока и входом второго полосового фильтра.

2. Устройство пои. 1, отл ича ю щеес я тем, что блок компенсации иэохронных искажений содержит первый блок выборки и хранения, вход и выход которого являются входом и выходом блока компенсации краевых искажений. подключенные к входу первого блока выборки и хранения

5 последовательно соединенные второй блох выборки и хранения, первый блок задержки, перемножитель, трехстабильный ключ, фильтр нижних частот и генератор, управляемый напряжением, выход которого под10 ключен к управляющему входу первого блока выборки и хранения и через инвертор к управляющему входу второго блока выборки и хранения, а также подключенные к управляющему входу блока компенсации

15 изохронных искажений последовательно соединенные второй блок задержки и дешифратор, выход которого подключен к второму входу перемножителя, а второй выход соединен с входом второго блока задержки, 2П