Цифровое устройство преобразования групповых сигналов систем связи с частотным разделением каналов

Цифровое устройство преобразования групповых сигналов систем связи с частотным разделением каналов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ЦИФРОВОЕ УСТРОЙСТВО ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ГРУППОВЫХ СИГНАЛОВ. СИСТЕМ СВЯЗИ С ЧАСТОТНЫМ РАЗДЕЛЕНИЕМ.КАНАЛОВ , содержащее N каналов преобразования , каждьй из которых выполнен в виде последовательно соединенных входного аналогового фильтра, аналого-цифрового преобразователя и блока переноса спектра сигнала, вькоды которого соединены соответственно с входами двух входных цифровых фильтров, а также блок быстрого преобразования Фурье, входы которого соединены с выходами соответствующих входных цифровых фильтров каждого канала преобразования, 2N цифровых фильтров, входы которых соединены с соответствующими выходами блока быстрого преобразования Фурье, а выходы каждого из 2N цифровых фильтров подключены через блоки задержки к соответствующим входам сумматора, выход которого соединен через цифроаналоговый преобразователь со входом выходного аналогового (фильтра, отличающе , е с я тем, что, с целью уменьшения времени преобразования, каждьй входной цифровой фильтр содержит блок разделения входной последовательности, блок, коммутации, входы которого сл соединены с выходами блока разделения входной последовательности, выходы блока коммутации соединены соответственно с входами 2N блоков цифровой фильтрации, .выходы которых соединены через блоки задержки с соответствующими входами сз мматора, 4 причем вход блока разделения входной ел последовательности и выход сумматора 4 являются входом и выходом входного 00 цифрового фильтра. ел

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

4(з!) Н 04 J 1/08

ОПИСАНИ ИЗОЬГЕткния

Н ABTOPCHGMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3586348/24-09 (22) 28.04.83 (46) 15.03.85. Бюл. № 10 (72) В.Ю.Ильиченко и П.Я.Нудельман (53) 621.395.46(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР №777841,,кл. Н 04 J1/02,,1980.

2. Peled А., Winograd S. TDM-FDM

Conversion Reguiring, Reduced Computation Complexily. IEEE. Transartion on Communications. Vol. Com.—

26, ¹ 5, Мау 1978, р. 707-719 (прототип) .

I (54) (57) ЦИФРОВОЕ УСТРОЙСТВО ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ГРУППОВЫХ СИГНАЛОВ СИСТЕМ

СВЯЗИ С ЧАСТОТНЫМ РАЗДЕЛЕНИЕМ КАНАЛОВ, содержащее N каналов преобразования, каждый из которых выполнен в виде последовательно соединенных входного аналогового фильтра, аналого-цифрового преобразователя и блока переноса спектра сигнала, выходы которого соединены соответственно с входами двух входных цифровых фильтров, а также блок быст- рого преобразования Фурье, входы которого соединены с выходами сооТ

„„SU „„1145485 ветствующих входных цифровых фильтров каждого канала преобразования, 2N цифровых фильтров, входы которых соединены с соответствующими выходами блока быстрого преобразования

Фурье, а выходы каждого из 2М цифровых фильтров подключены через блоки задержки к соответствующим входам сумматора, выход которого соединен через цифроаналоговый преобразователь со входом выходного аналогового,фильтра, о т л и ч а ю щ е: e с я тем, что, с целью уменьшения времени преобразования, каждый входной цифровой фильтр содержит блок

I» разделения входной последовательности, блок. KOMMVTaGHH. Входы которого Г4% соединены с выходами блока разделения входной пбследовательности, вы- С» ходы блока коммутации соединены соответственно с входами 2М блоков цифровой фильтрации, .выходы которых соединены через блоки задержки с соответствующими входами сумматора, причем вход блока разделения входной последовательности и выход сумматора являются входом и выходом входного цифрового фильтра.

11454

Изобретение относится к электросвязи и может быть использовано в системах многоканальной связи с цифровой обработкой сигналов.

Известно цифровое устройство формирования сигналов систем связи с частотным разделением каналов, содержащее последовательно. соединенные аналого- цифровой преобразователь, цифровой интерполирующий фильтр, коммутатор, 10 перемножитель, накапливающие сумматоры, запоминающие блоки, цифровые фильтры, сумматор, цифроаналоговый преобразователь и аналоговый полосовой фильтр, а также генератор несущей частоты, выход которого соединен с вторым входом перемножителя 1 ).

Однако известное устройство характеризуется большой продолжительно- 20 стью преобразования.

Наиболее близким техническим решением к предложенному является цифровое устройство преобразования групповых сигналов систем связи с 25 частотным. разделением каналов, содержащее г1 каналов преобразования, каждый из которых выполнен в виде последовательно соединенных входного аналогового фильтра, аналого-цифрового преобразователя и блока переноса спектра сигнала, выходы которого соединены. соответственно с входами. двух входных цифровых фильтров, а также блок быстрого преобразования Фурье, 35 входы которого соединены с выходами соответствующих входных цифровых фильтров каждого канала преобразования, 2N цифровых фильтров, входы которых соединены с соответствующими 40 выходами блока быстрого преобразования Фурье, а выходы каждого 2М цифровых фильтров подключены через блоки задержки к соответствующим входам сумматора, выход которого соединен через цифроаналоговый преобразователь с входом выходного аналогового фильт- . ра (2).

Однако такое устройство характеризуется большой продолжительностью преобразования, когда частота дискретизации входных сйгналов не кратна частоте дискретизации выходного сигнала.

Цель изобретения — уменьшение времени преобразования.

Указанная цель достигается тем, что в цифровом устройстве преобразо-, 85 2 вания групповых сигналов систем связи с частотным разделением каналов, содержащем l4 каналов преобразования, каждый иэ которых выполнен в виде последовательно соединенных входного аналогового фильтра, аналого-цифрового преобразователя и блока переноса; спектра сигнала, выходы которого соединены соответственно с входами двух входных цифровых фильтров, а также блок быстрого преобразования

Фурье, входы которого соединены с выходами соответствующих входных цифровых фильтров каждого канала преобразования, 28 цифровых фильтров, входы которых соединены с соответствующими выходами блока быстрого преобразований Фурье, а выходы каждого из 28 цифровых фильтров подключены через блоки задержки к соответствующим входам сумматора, выход которого соединен через цифроаналоговый преобразователь с входом выходного аналогового фипьтра, в каждом входном цифровом фильтре введены. блок разделения входной последовательности, блок коммутации, входы которого соединены с выходами блока разделения входной посредовательности, выходы блока коммутации соединены соответственно с входами 2N блоков цифровой. фильтрацйи, выходы которых соединены через блоки задержки с соответствующими входами сумматора, причем вход блока разделения входной последовательности и выход. сумматора являются входом и выходом входного .цифрового фильтра.

На фиг. 1 представлена структурная электрическая схема цифрового устройства преобразования групповых сигналов систем связи с частотным разделением каналов; на фиг. 2 структурная электрическая схема входного цифрового фильтра; на фиг. 3— спектры сигналов и частотные характеристики фильтров, поясняющие работу устройства.

Цифровое устройство преобразования групповых сигналов систем связи с частотным разделением каналов (фиг. 1) содержит каналы 1 — N преобразования, каждый из которых содержит входной аналоговой фильтр 2, аналого-цифровой преобразователь 3, блок 4 переноса спектра сигнала и два входных цифровых фильтра 5 и 6, а также блок 7 быстрого преобразоосуществляют одновременно следующие операции: интерполяцию входных.сигна- лов с коэффициентом 2 М = 2 6 = 12 до получения частоты дискретизации

672 кГц; фильтрацию проинтерполированных сигналов фильтрами с переда-

М

М+1 точной функцией 4 (Z ) и частотой дискретизации 672 кГц; прореживание отфильтрованных сигналов с коэффициентом М= 8+ 1 = 7 до получения частоты дискретизации 96 кГц.

15 модуль частотной характеристики

N+1 фильтра Q(Z ) показан на фиг. ЗЭ, на фиг. 3 г — спектр непрореженного

I комплексного сигнала (с частотой дискре тиз ажии 672 к Гц) 3 1145485 вания Фурье, цифровые фильтры 8 —

8, блоки 9 -9 2М задержки, сумматор гм 1 2М

10, цифроаналоговый >преобразователь

11 и выходной аналоговый фильтр 12.

Каждый из Входных цифровых Фильт 5 ров 5 и 6 содержит (фиг. 2) блок 13 разделения входной последовательности, блок 14.коммутации, блок 15 га

15 цифровой фильтрации, блоки 16116 задержки и сумматор 17. f0

Цифровое устройство преобразования групповых сигналов систем связи с частотным разделением каналов работает следующим образом.

Входные аналоговые сигналы пяти первичных групп поступают на входы входных аналоговых фильтров 2, имеющих полосу пропус";ания равную 60108 кГц. Отфильтрованные сигналы поступают на входы аналого-цифровых преобразователей 3, осуществляющих .дискретизацию входных сигналов с частотой 112 кГц и преобразование аналоговых отсчетов сигналов в цифровую форму. Спектры сигналов

К

Х1 (Z ) с частотой дискретизации

112 кГц на выходах аналого-цифровых преобразователей 3 условно показаны на фиг. За (где N равна числу каналов устройства; для рассматриваемого З0 случая N должно быть выбрано больше

5, а именно М = 6, значение п равно номеру канала преобразования и изменяется от 1 до N-1) .

Сигналы Хп(2 ||+„постУпают на входы з5 блоков 4 переноса спектра сигнала, где осуществляется перенос спектра сигнала на четверть частоты дискретизации (вверх). На эти же входы могут поступать цифровые сигналы первичных 40 групп непосредственно с входов устройства в случае, если оборудование образования первичных групп является

f. цифровым. На действительных выходах блоков 4 присутствуют сигналы 45

2К 2М

Х„(Z ), а на мнимых — Х (Е ) .

||, К

Частота дискретизации каждого из этих сигналов равна 56 кГц. Спектр этих 50 двух сигналов одного канала преобразования показан на фиг. 3 О.

С выходов блоков 4 каждый из сиг2кг 2М2 наловХ (Z ) и Х (2 ) поступа- 55

МИ Nfl и, ||,X ет на .вход соответствующего входного цифрового фильтра 5 и 6. Эти фильтры

М+1 " Х+1 Ми где

М 2||

=G Z Х„ 2

М К

К+1 М+1

Ч„ (2

2||1

М41

v„(z ) =u„„(z )+ м (z") где сигналы Чд „(z ) и „ (Z ) получены прореживанием с коэф ициен

М+1

V„ (Z ) и том lan+1 из сигналов

Входные цифровые фильтры 5 и 6 работают следующим образом.

2ц2

К+1

Входной сигнал Х g (Z ), либо

2hl1

Il<

К+1

Х (2 ) поступает на вход блока

13 разделения входной последовательности, который разделяет входной сигнал с частотой дискретизации

56 кГц на 7 последовательностей (с частотой дискретизации 8 кГц) аг x„z

На фиг. Зд. показан спектр комплексного сигнала (с частотой дискре-, тизации 96 кГц) 1145485 или

2Й-1

Р(2!=Е z Р (z™) 2К-1 й

zH2 2 2

Х„. „ () или Х f Z(Z ) no ! правилу

202

Эти семь последовательностей

Х „g 2 (Е2" ) или Х„- (Х2" ) посту2М2 й2 лают на входы блока 14 коммутации, который формирует из них

2NxM=2N+ (8+1) =2хбх7=84 последовательности (с частотой дис2й

2 кретизации 8 кГц (Х о „« (Z )

+ I "-УQ

1 ( или Х (2 ). В последних обозh I Ъ1-5 начениях величины, и < 2 зависят от

Р номера

0 абраги- 1 блока 15 цифровой фильтрации в данном входном цифровом фильтре 5 или 6, а значение 30

P 4-g 8 равно номеру низкочастотного цифрового фильтра в соответствующем блоке 14.

Выходной сигнал блока 15 цифровой фильтрации поступает на вход соответствующего блока 16 задержки с передаточной функцией 2 1 . С выходов блоков 16 сигналы поступают на входы сумматора 17. Выходные сигналы сум- 4р матора 17 (они же выходные сигналы входного цифрового фильтра 5, 6) равны . ч„ (2 I+2 s,„,(у ) или

2И-1 (,н) Kz Р ь (, I

Сигналы "f„g(Z ) и . Ч„2 (2 ) с,частотой дискретизации 96 кГц поступают на входы блока 7 быстрого преоб.разования Фурье, осуществляющего преобразование отсчетов входных сигналов согласно выражению

u„(z l-2Х.I os(n(2K 1)lU z((- pz )з "((2к+Ч 4„2 ((-1) z ц, к=о,1...2н-i, Гл 1 п н1) где 8 = б — число каналов устройства;

U (Z") — сигнал на соответствующем выходе блока 7;

Vn R( „ (7м - сигналы на и-м действительном и мнимом входах блока 7.

Выходные сигналы блока 7 поступают на входы цифровых фильтров 8, имеющих частоту дискретизации 48 кГц и передаточные функции F„(Z ). Выходные сигналы цифровых фильтров 8 поступают на входы 9 задержки с передаточными функциями Z . Значение переметра К равно номеру соответствующего выхода блока 7. Передаточные функции F„(Z2N) цифровых фильтров 8 выбираются таким образом, что модуль частотной характеристики цифрового фильтра с частотой дискретизации 576 кГц и передаточной функцией имеет вид, показанный на фиг. Зе.

Выходные сигналы блоков 9 задержки складываются в сумматоре 10. Выходной сигнал (с частотой дискретизации

576 кГц) сумматора 10 равен

2К-< ч(2) =.Е 2 „(z "ju,(z") и представляет собой цифровой сигнал вторичной группы.

Блок 7 быстрого преобразования

Фурье совместно с набором цифровых фильтров 8 и блоков 9 задержки, а также с сумматором 10 обеспечивает интерполяцию комплексных входных сигналов V„(Z") (фиг. Зд) с коэффициентом М=б до получения частоты дискретизации 570 кГц, фильтрацию этих сигналов фильтром с передаточной функцией F(Z) (фиг. Зе); перенос отфильтрованного комплексного сигнала „(Z)=F(Z) V„(Z") (фиг. 3 с) с частотой дискретизации 576 кГц по оси частот на величину (48п) кГц и

1145485

8 выделение действительной части этого сигнала (спектры перенесенных по частоте действительных сигналов

Y (2) показаны на фиг. З - к для значений номера канала и равных

1, 2 и S); суммирование сигналов

V„(Z) для получения цифрового сигнала вторичной группы (с частотой дискретизации 576 кГц)

N-1 ((Z I=X Ч (В(сцектр цифрового сигнала

ha 1 вторичной группы („(Я) показан на фиг. 3 л) .

Выходной сигнал сумматора поступает на вход цифроаналогового преобразователя 11, преобразующего цифровые отсчеты а аналоговую форму.

Выходной сигнал цифроаналогового преобразователя 11, которому также соответствует фиг. Зл, поступает на вход выходного аналогового фильтра 12 с полосой пропускания 312552 кГц, восстанавливающего непрерывную во времени форму выходного

5 сигнала. Модуль частотной характеристики выходного аналогового фильтра 12 условно показан на фиг. Зм, а спектр выходного аналогового сигнала вторичной группы — на фиг. Зн.

Поскольку общее количество умно.жений:за одну секунду, приходящееся на одну первичную группу, в предлагаемом устройстве значительно

15 меньше, чем в известном, то соответственно уменьшается количество операций во время преобразования.

Таким образом, умень.пается время преобразования в результате значительного уменьшения количества one( раций.

1145485

1145485

Vn,E

1145485

672 к/ц бЮО

56 //2

Я //2 224 вг ги мк ио, гю л=/

Тираж б59

Заказ 1189/43

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий.

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

Филиал ЛПП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель В. Пушкин.

Редактор К. Волощук ТЕхред М.Надь Корректор А ° Обручар