Регенератор цифрового сигнала

 

Использование: в цифровых системах передачи, работающих по металлическим кабелям. Сущность изобретения: регенератор цифрового сигнала содержит блок 1 ввода линий и защиты, регулируемый корректирующий усилитель 2, блок 3 автоматической регулировки усиления, вычитающий блок 4, первый 5 и второй 6 двухполупериодные выпрямители, решающий блок 7, блок 8 выделения тактовой частоты, триггер 9 и выходной усилитель 14. Цель изобретения - повышение помехозащищенности регенератора, ведущее к увеличению длины регенерационного участка. Это достигается введением блока 10 фазирования, первого и второго элементов 11 и 12 совпадения и формирователя 13 квазитроичного сигнала ОФТ-2. 4 ил.

Изобретение относится к аппаратуре передачи цифровой информации и может найти применение в цифровых системах передачи, работающих по металлическим кабелям.

Известны регенераторы цифрового сигнала, предназначенные для восстановления амплитуды, формы и временных соотношений цифрового сигнала. В частности, в многоканальных цифровых системах передачи ИКМ-15, ИКМ-30 и ее модификациях, ИКМ-120, ИКМ-480, ИКМ-1920 используются регенераторы прямого действия с самохронированием и полным выделением временных интервалов.

Сравнительный анализ перечисленных аналогов позволил выделить из них в качестве прототипа предлагаемого изобретения наиболее легко технически реализуемый, экономичный и высоконадежный линейный регенератор субпервичной ЦСП ИКМ-15.

Недостатком данного устройства регенерации является ограничение длины регенерационного участка, который лимитируется соотношением сигнал-помеха. В линиях на симметричном кабеле основным источником помехи являются переходные влияния на ближнем конце для однокабельной и на дальнем для двухкабельной схемы линии. Необходимая верность передачи обеспечивается при превышении уровня сигнала на входе регенератора над уровнем помехи на 10-12 дБ. Так, например, для ЦСП ИКМ-15, работающей со скоростью 1024 кбит/с, по однокабельной схеме на кабелях типа КСПП, величина переходной помехи на ближнем конце на полутактовой частоте 512 кГц равна 58 дБ, соответственно затухание регенерационного участка не должно превышать 46 дБ, что соответствует длине регенерационного участка 7,5 км для кабеля КСПП 1х4х1,2 или 6,0 км для кабеля типа КСПП 1х4х0,9.

Целью изобретения является повышение помехозащищенности регенератора, ведущее к увеличению длины регенерационного участка.

Для уменьшения уровня переходной помехи при одновременном сохранении удвоения амплитуды на входе решающего устройства в изобретении предлагается использовать метод относительной фазовой телеграфии со скважностью два (ОФТ-2).

При относительном фазовом телеграфировании со скважностью два используются биполярные импульсные сигналы длительностью полутактового интервала. Передача информационных символов "1" производится изменением полярности импульсов по отношению к полярности предыдущего импульса. Передача информационных символов "0" производится импульсами той же полярности, что и полярность предыдущего импульса. При приеме сигналов ОФТ-2 размах сигнала на входе решающего устройства регенератора увеличивается вдвое и энергетический выигрыш становится равным 6 дБ по сравнению с ОМС. Для нейтрализации увеличения переходной помехи скважность сигнала устанавливается равной двум по сравнению с ОМС, в котором сигналы имеют скважность единица. Вследствие этого энергетический выигрыш несколько уменьшается при приблизительно том же переходном влиянии.

На фиг.1 представлена схема предлагаемого устройства; на фиг.2 функциональная схема вычитающего блока; на фиг.3 эпюры напряжения, поясняющие принцип действия вычитающего устройства; на фиг.4 эпюры напряжения, поясняющие процесс формирования сигнала ОФТ-2.

Предлагаемое устройство содержит блок 1 ввода линии и защиты, регулируемый корректирующий усилитель 2, блок 3 автоматической регулировки усиления (АРУ), вычитающий блок 4, первый 5 и второй 6 двухполупериодные выпрямители, решающий блок 7, блок 8 выделения тактовой частоты, триггер 9, блок 10 фазирования, первый и второй элементы 11 и 12 совпадения, формирователь 13 квазитроичного сигнала ОФТ-2 и выходной усилитель 14.

Устройство работает следующим образом. Групповой линейный сигнал с кодом ОФТ-2 поступает на блок 1 ввода линии и защиты, который выполняет функции согласования входа регенератора с кабельной линией, гальванической развязки схемы регенератора и кабеля, защиты регенератора от опасных напряжений, наводимых в кабеле.

Далее сигнал поступает на регулируемый корректирующий усилитель 2, который вместе с блоком 3 АРУ выполняет функции усиления линейного сигнала до нормированной величины, частичной компенсации частотных искажений, вносимых кабелем, а также компенсации изменений затухания регенерационного участка вследствие разброса строительной длины, старения или сезонных изменений параметров кабеля. Сигнал с первого выхода усилителя 2 поступает затем в вычитающий блок 4, в котором происходит задержка сигнала ОФТ-2 на один такт, его инверсия и сложение с выходным сигналом.

На фиг. 3 показаны: исходный бинарный сигнал в коде ОМС (а), импульсная последовательность в коде ОФТ-2 (б), инвертированная и задержанная на один такт импульсная последовательность (в), результирующий сигнал на выходе вычитающего блока 4 (г). Очевидно, что результирующий сигнал содержит положительные и отрицательные импульсы удвоенной амплитуды, расположенные только в тех тактовых интервалах, которые соответствуют моментам изменения уровня полярности исходного бинарного сигнала в коде ОМС. Таким образом информативность линейного сигнала сохраняется, а форма сигнала на выходе вычитающего блока 4 позволяет простыми техническими средствами сформировать и ретранслировать в линию сигнал ОФТ-2.

Теоретические и экспериментальные исследования сигналов ОФТ-2 показали, что уровень переходных влияний в парах симметричного кабеля для ОФТ-2 не превышает величин, нормированных для сигналов ЧПИ и МЧПИ. В то же время удвоение амплитуды импульсов позволяет получить выигрыш в соотношении сигнал-помеха на входе решающего блока 7 регенератора, равный 6 дБ по сравнению с кодами ЧПИ и МЧПИ.

Выходной сигнал вычитающего блока 4 с нормированным уровнем поступает на первый двухполупериодный выпрямитель 5, формирующий последовательность положительных импульсов, поступающую затем на вход решающего блока 7. Последний представляет собой пороговую схему, интегрирующую приходящий на ее вход сигнал как "1", если он превышает заранее установленный порог срабатывания, и как "0", если его мгновенное значение лежит ниже данного порога.

Пороговое устройство работает только в моменты поступления на его тактовый вход стробирующих импульсов с выхода блока 8 выделения тактовой частоты. Длительность тактирующих импульсов не превышает 25% тактового интервала, что позволяет уменьшить влияние мультипликативной помехи. Последовательность тактовых импульсов формируется блоком 8 из выходного сигнала усилителя 2, снимаемого с его второго выхода через второй двухполупериодный выпрямитель 6, осуществляющий нелинейное преобразование выходного сигнала усилителя 2, который до этого преобразования не имел составляющей тактовой частоты. Блок 8 выделения тактовой частоты состоит из последовательно соединенных фильтра-выделителя тактовой частоты, усилителя, формирователя тактовых импульсов, фазосдвигающей цепи.

При использовании сигнала ОФТ-2 на входе блока 8 выделений тактовой частоты будет иметь место импульсная последовательность, не имеющая пауз, что обеспечивает постоянный и достаточно высокий уровень сигнала тактовой частоты. Это обстоятельство упрощает построение схемы блока 8, снижает требования к добротности контура фильтра-выделителя тактовой частоты и делает его работу более устойчивой.

Сигнал с выхода решающего блока 7 поступает на счетный вход триггера 9, осуществляющего формирование бинарного линейного сигнала. Сигнал с прямого выхода триггера 9 поступает затем на первый вход первого элемента 11 совпадения, а с инверсного выхода на первый вход второго элемента 12 совпадения, на вторые входы элементов 11 и 12 совпадения поступают тактовые импульсы с длительностью, равной половине тактового интервала, с выхода блока 10 фазирования, на вход которого в свою очередь поступают импульсы с выхода блока 8. Элементы 11 и 12 совпадения формируют последовательности импульсов, соответствующие "1" и "0" исходного бинарного сигнала, которые затем поступают на первый и второй входы формирователя 13.

С выхода формирователя 13 сигнал ОФТ-2 через выходной усилитель 14, выполняющий функции согласования выхода регенератора с кабельной линией, обеспечения нормированной амплитуды и формы сигнала и защиты выхода регенератора от опасных напряжений, наводимых в кабеле, поступает в линию.

Таким образом, предлагаемый регенератор цифрового сигнала осуществляет преобразование бинарного сигнала в сигнал ОФТ-2 на передаче и его преобразование в сигнал ЧПИ удвоенной амплитуды на приеме. Указанное преобразование позволяет получить выигрыш в уровне сигнала на входе решающего устройства регенератора, равный 6 дБ по сравнению с вариантом передачи сигналов ОМС, ЧПИ или МЧПИ, при условии сохранения уровня переходной помехи, присущего передаче сигналов ОМС, ЧПИ и МЧПИ. Следствием такого выигрыша в уровне линейного сигнала является увеличение максимально допустимой длины участка регенерации на 12-15% для симметричных кабелей городской и сельской телефонной связи или соответствующее увеличение помехозащищенности линии при сохранении длины участка регенерации.

Формула изобретения

РЕГЕНЕРАТОР ЦИФРОВОГО СИГНАЛА, содержащий блок ввода линий и защиты, регулируемый корректирующий усилитель, блок автоматической регулировки усиления, который включен между входом регулировки и первым выходом регулируемого корректирующего усилителя, вычитающий блок, первый и второй двухполупериодные выпрямители, решающий блок, блок выделения тактовой частоты, триггер и выходной усилитель, причем второй выход регулируемого корректирующего усилителя через последовательно соединенные второй двухполупериодный выпрямитель и блок выделения тактовой частоты соединен с тактовым входом решающего блока, сигнальный вход и выход которого соединены соответственно с выходом первого двухполупериодного выпрямителя и счетным входом триггера, отличающийся тем, что в него введены блок фазирования, первый и второй элементы совпадения и формирователь квазитроичного сигнала относительной фазовой манипуляции со скважностью два, при этом выход блока ввода линий и защиты соединен с входом регулируемого корректирующего усилителя, третий выход которого через вычитающий блок соединен с входом первого двухполупериодного выпрямителя, прямой и инверсный выходы триггера соединены соответственно с первыми входами первого и второго элементов совпадения, вторые входы которых объединены и подключены к выходу блока фазирования, вход которого соединен с выходом блока выделения тактовой частоты, а выходы первого и второго элементов совпадения соответственно с первым и вторым входами (формирователя квазитроичного сигнала относительной фазовой манипуляции со скважностью два, выход которого через выходной усилитель соединен с кабельной линией.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4