Устройство для разделения направлений передачи в дуплексных системах связи

Устройство для разделения направлений передачи в дуплексных системах связи

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к электросвязи, к технике передачи данных и может использоваться в двуплексных системах связи. Цель изобретения - повышение помехоустойчивости принимаемых сообщений. Устройство для разделения направлений передачи в двуплексных системах связи содержит согласующий блок 1, коммутатор 2, первый цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 3, аналогоцифровой преобразователь 4, генератор 5 управляющих импульсов, первый блок 6 памяти, формирователь 7 кодовых комбинаций, первый вычитатель 8, первый сумматор, второй блок 10 памяти, второй цифроаналоговый преобразователь 11, умножитель 12, дополнительный коммутатор 13, одновибратор 14. Цель достигается введением второго вычитателя 15, второго регистра 16 сдвига, частотного модулятора 17, второго, третьего, первого регистров 16, 18, 19 сдвига, второго сумматора 20, частотного демодулятора 21, полосовых фильтров 22, 23, третьего цифроаналогового преобразователя 24, ключа 25. Устройство самонастраивается под параметры канала связи, компенсируя сигналы собственного передатчика и восстанавливая форму принимаемого сигнала, поступающего из канала связи. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)л Н 04 В 1/52

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

0 (61) 1483647 (21) 4744579/09 (22) 29.09.89 (46) 23,08.91. Бюл, N 31 (71) Новосибирский электротехнический институт связи им. Н.Д.Псурцева (72) В.Б.Малинкин (53) 621.393.3(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N. 1483647; кл, Н 04 В 1/62, 1987. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАЗДЕЛЕНИЯ НАПРАВЛЕНИЙ ПЕРЕДАЧИ В ДУПЛЕКСНЫХ

СИСТЕМАХ СВЯЗИ (57) Изобретение относится к электросвязи, к технике передачи данных и может использоваться в дуплексных системах связи. Цель изобретения — повышение помехоустойчивости принимаемых сообщений. Устройство для разделения направлений передачи в дуплексных системах связи содержит согласующий блок 1, коммутатор 2, первый цифИзобретение относится к электросвязи, преимущественно к технике передачи данных, и может использоваться в дуплексных системах связи.

Цель изобретения — повышение помехоустойчивости принимаемых сообщений, На фиг.1 изображена структурная электрическая схема предложенного устройства; на фиг.2 — схема формирователя кодовых комбинаций.

Устройство содержит согласующий блок 1, коммутатор 2. первый цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 3. аналого, Ы,, 1672575 А2 роаналоговый преобразователь (ЦАП) 3, аналого-цифровой преобразователь 4, генератор 5 управляющих импульсов, первый блок 6 памяти, формирователь 7 кодовых комбинаций, первый вычитатель 8, первый счмматоо, втооой блок 1О памяти, второй цифроаналоговый преобразователь 11, умножитель 12, дополнительный коммутатор 13, одновибратор 14. Цель достигается введением второго вычитателя 15, второго регистра 16 сдвига, частотного модулятора 17, второго, третьего, первого регистров 16, 18, 19 сдвига, второго сумматора 20, частотного демодулятора 21, полосовых фильтров 22, 23, третьего цифроаналогового преобразователя 24, ключа 25. Устройство самонастраивается под параметры канала связи, компенсируя сигналы собственного передатчика и восстанавливая форму принимаемого сигнала, поступающего из канала связи. 2 ил. цифровой преобразователь (АЦП) 4, генератор 5 управляющих импульсов, первый блок

6 памяти, формирователь 7 кодовых комбинаций, первый вычитатель 8, первый сумматор 9, второй блок 10 памяти, второй цифроаналоговый преобразователь 11, умножитель 12, дополнительный коммутатор

13, одновибратор 14, второй вычитатель 15, второй регистр 16 сдвига, частотный модулятор 17, третий регистр 18 сдвига, первый регистр 19 сдвига, второй сумматор 20, час тотный демодулятор 21, полосовые фильтры

22, 23, третий цифроаналоговый преобразователь 24, ключ 25.

1672575

Формирователь 7 кодовых комбинаций состоит из счетчика 26 и постоянного запоминающего устройства (ПЗУ) 27.

Устройство работает следующим образом.

Работу устройства условно можно разбить на два этапа;,этап предварительного обучения и этап дуплексной передачи информации.

Этап предварительного обучения начинается при подаче с оконечного оборудования данных (ООД) по управляющему входу логического нуля. По данному сигналу коммутатор 2 подключает выход формирователя 7 к входу ЦАП 3, обуляет блок 10 и подготавливает к работе одновибратор 14.

Кроме того, сразу же после включения питания кратковременно обнуляются блок 6 и регистр 19, и на параллельные регистры

16 и 18 по установочному R-входу подается управляющий сигнал, который определяется режимом работы "фазовая модуляция" или "частотная модуляция". Управляющий сигнал подается с выхода ключа 25. Отличие работы при "фазовой модуляции" (ФМ) от . "частотной модуляции" (ЧМ) заключается в следующем: формирование ФМ-сигнала осуществляется производной от входного сигнала, в то время как формирование ЧМсигнала осуществляется полностью входным сигналом. Для того, чтобы выполнить операции дифференцирования (вэятие производной) входного сигнала при "фаэовой модуляции" на передаче используют регистр

16, вычитатель 15, а на приеме проводят операцию интегрирования с помощью регистра 18, сумматора 20. Следовательно, при

"фазовой модуляции" регистры 16, 18 не выключаются, а при ЧМ-режиме данные регистры выключены. Регистры 16 и 18 выключают подачей логического нуля на данные регистры с выхода ключа 25, Кроме того, управляющий сигнал с выхода ключа 25 поступает одновременно на управляющий вход формирователя 7, который также может выдавать две обучающие последовательности: фазомодулированную последовательность обучения или частотномодулированную последовательность обучения, Под действием тактовых импульсов с выхода генератора 5 счетчик 26 постоянно изменяет свое состояние, тем самым изменяется адрес в ПЗУ 27, в ячейках которого записаны последовательности обучения.

Причем, если на управляющий вход ПЗУ 27 поступает логический нуль, то из ПЗУ 27 считываются отсчеты ФМ обучающей последовательности, а если управляющий сигнал равен логической единице — то ЧМ обучающий сигнал.

Отсчеты сигнала обучения Si(kh t) с выхг да формирователя 7 через замкнутый KOMмутатор 2 поступают на вход ЦАП 3, где превращаются в аналоговое напряжение.

Аналоговый сигнал g(t) поступает далее в полосовой фильтр 22, где происходит ограничение передаваемого спектра, и отфильтрованный сигнал далее подается в сторону противоположной станции, Если сигнал, 10 подлежащий передаче, имел случайную амплитуду, частоту и фазу, то при формировании угловой модуляции амплитуда передаваемого сигнала будет строго посто15

55 янна. Вся информация о передаваемом сигнале здесь будет заключаться в изменении частоты (или фазы) сигнала g(t), Кроме того, на выходе ЦАП 3 форма сигнала g(t) зависит от параметров подключенного канала связи, однако длительность полупериодов сигналов на входе и выходе ЦАП 3 остаются постоянными. Это явление в дальнейшем используется для компенсации сигналов g(t) в тракте приема, Из канала связи в то же самое время через полосоеой фильтр 22 приходит какойто сигнал, либо шум, либо то и другое вместе. Так как третья ситуация является наиболее общей, то будем предполагать, что иэ канала связи поступает сигнал о(с), равный

Y(t) = L(t) + n(t), (1) где L(t) — принимаемый сигнал;

n(t) — шум канала связи, На входе аналого-цифрового преобразователя 4 наблюдаем сумму двух сигналов

g(t) и y(t). В АЦП 4 производится преобразование данной суммы в цифровой вид

Z(kit) = g(kht) + y(kit) (2)

Здесь kit — дискретный момент времени. Далее цифровой отсчет Z(kQ) одновременно поступает на вход вычитателя 8 и вход блока 6 памяти. Порядок работы блока б следующий: вначале по i-му адресу, который поступает с выхода регистра 19 сдвига, считывается содержимое 1-й ячейки памяти, а затем по тому же 1-му адресу записывается новый двоичный цифровой отсчет с выхода

АЦП 4. Режим считывания (запись блока 6 памяти) определяется тактовой частотой, подаваемой на вход RW и СЕ с выхода генератора 5. Так как все происходящие в устройстве процессы оказываются жестко привязаны к частоте генератора 5, то на длительности сформированного сигнала с угловой модуляцией в формирователе 7 укладывается целое количество периодов задающего генератора Тз . Это условие выдерживается и при работе (дуплексный обмен), так как частота генератора неизмен1672575

Пусть на входе ЦАП 3 передаваемому сигналу g>(kit) соответствует сигнал

S>(kit), знак которого S»S>(k ht) записан в на на протяжении всего сеанса связи и так- Такой выбор обусловлен уменьшением вретирует все имеющиеся в устройстве узлы, мени окончательной настройки устройства.

Двоичные цифровые отсчеты Si(kht), пройдя И так. рассмотрим, каким образом прочереэ ЦАП 3, превращаются в аналоговое изводится разделение сигналов двух нанапряжение,ноДлительностисигналоввхо- 5 правлений и демодуляция принимаемых да и выхода ЦАП 3 неизменны. Входным сигналов. Пусть на вход входного блока 1 сигналом, полностью определяющим дли- поступает случайный сигнал R(t), который тельность передаваемогосигнала S(kht), яв- преобразовывается в цифровой вид ляется его знак, выходным сигналом ЦАП 5 R(kht) во входном блоке 1. Отсчеты является сигнал g(t). При этом наблюдается 10 R(kht) поступают одновременно на регистр жесткая связь: знак Si(kht) g>(t), сокраще- 16 сдвига и вычитатель 15, Если передача но S»Si(kht) - g>(t), Аналогично можно информации по каналу связи должна весзаписать: тись ЧМ-сигналами, то регистр 16 сдвига

S»S>(kht) - g>(t) постоянно обнулен и в формировании cèã5»53(" ) Яз(т) 15 налов не участвует. В этом случае отсчеты (3) сигнала Ri(kht) последовательно поступают на вход частотного модулятора 17, и реобразуясь в последнем в сигнал Si(kht) частотS» S „(kht) 9 п(т) ной модуляции. После этого сигнал

Исходя из этого, знак чисел Si(kht) q- 20 частотной модуляции проходит коммутатор писывается в регистр 19. В арифметических 2, ЦАП 3 и далее поступает через полосовой устройствах принят следующий порядок фильтр 22 в сторону противоположной станопределение знака. Если значение ции.

S(kht) положительное, то знак его равен Передача фазомодулированных сигналогическому нулю, При отрицательном за- 25 лов отмечается от частотно-модулирован. чении S(kht) знак равен логической едини- ных тем, что на вход стандартного це. Таким образом, последовательность IM-модулятора поступает производная сигнулей . и единиц знаков S(kht) записыва- нала, подлежащая передаче, в этом случае ется в регистр 19 и является в дальнейшем регистр 16 сдвига не обнуляется. Тогда, есадресом для записи сигналов с выхода АЦП 30 ли на первый вход вычитателя 16 с выхода

4 блок 6 памяти. Так, в первый момент вре- входного 1 блока поступает отсчет Ri(kiht), то мени в ячейку памяти S»S <(k>ht) записыва- с регистра 16 сдвига на второй вход вычитается значение g (k ht) + y (k ht). B теля 15 поступаетзадержанный на один такследующий момент времени, когда форми- товый интервал отсчет подаваемого рователь 7 формирует сигнал Sz(kght), то по 35 сигнала Я (М )At). На выходе вычитателя 15 адресу S»Sz(kzht) записывается значение будем наблюдать разность двух отсчетов, gz(kzht) + yz(kaAt) и так далее. После запол- Равную Ri(kiht) — Rpi-iht). Эта разность в нения всех ячеек памяти блока 6 процесс дальнейшем поступает на вход частотного предварительного обучения заканчивается, модулятора 17, преобразуясь в последнем в

Снимается управляющий сигнал логического 40 выходнои сигнал 31(Ме). Аналогичные опенуля и начинается дуплексный обмен. При рации будем наблюдать и на других тактоэтом на управляющем выходе ООД появля- вых интервалах. Сформированный ется сигнал логической единицы, По данно- ФМ-сигнал аналогично проходит комм таму сигналу коммутатор 2 подключает выход тор 2, ЦАП 3, полосовой фильтр 22 и постучастотного модулятора 17 к входу цАП 3, 5 пает в сторону противоположной станции.

Прекращается принудительное обнуление Работа двух станций должна быть соглаблока 10 памяти и срабатывает одновибра- сована: либо на обеих станциях ФМ-режим, тор 14, Одновибратор 14, сработав, подклю- либо ЧМ-режим. чает через коммутатор 13 первый Предположим, что обе станции работакоэффициент передачи С на вход умножи- 50 ют в Режиме ФМ-сигналов, теля 12. Коэффициент С> подается на вход Тогда пронимаемый ФМ-сигнал у(1), умножителя 12 только определенное время. пройдя полосовой фильтр 22, складывается

По окончании времени работы одновибра- с передаваемым g(t) и в АЦП 4 преобретает тора 14 коммутатор 13 возвращается в ис- цифровои вид ходное состояние, тем самым на вход 55 L>(4ht) = g>(kiht)+ уг(ЬЙ) умножителя 12 подключается коэффициент передачи Cz. Величины С и Сг выбраны меньше единицы, при этом всегда должно быть выдержано соотношение C> < Сг < 1.

1672575 регистре 19 сдвига. Из блока 6 памяти по адресу SgnS1(k1ht) выводится прежнее содержимое, равное, к примеру

L1(k1ht) = 9 1(k1ht) + y (k 1ht)

На выходе вычитателя 8 наблюдаем раз ность двух сигналов с выхода АЦП 4 и выхода блока 6 памяти. Результат разности будет равен

М (Ж) = Ь(Ж) — L1(k1ht) (4)

По закону относительности, передаваемые сигналы на соседних тактовых интервалах равны при передаче одинакового сигнала S1(kht) можно записать, что

9 1(kit) = 91(k1t)

Отсюда следует, что 1(klht) = y2(kiht) — y1(k1®) (5)

В блоке 10 памяти указывается та же ячейка памяти, что и в блоке 6 памяти, Так как блок 10 памяти в процессе предварительного обучения был обнулен, то при считывании из ячейки памяти по адресу

SgnS1(kht) на выходе втоРого 10 блока памЯ-. ти наблюдаем нуль. На выходе сумматора 9 будем иметь сигнал, равный

G1(kiht) = М1(klht) + N 1(ki-1ht) (6)

Здесь М1(Е 1ht) = О, содержимое блока

10 памяти, которое хранилось по адресу

SgnS1(khI). Далее сигнал G1(klht) поступает через умножитель 12 на вход блока 10 памяти. Так как на данный отрезок времени коммутатор 13 коммутирует коэффициент С1, то на информационном входе второго 10 блока памяти сигнал будет равен

С1 61(kiht) = C1(y2(kiht) — y>(k1ht)j (7)

После этого в блок 6 памяти по адресу

SgnS1(kht) ЭаПИСЫВаЕтСЯ СИГНаЛ, РаВНЫй

L1(klht), а в блок 10 памяти по таму же адресу записывается сигнал, равный

C1 G 1(kiht) = N1(kiht)

При передаче других сигналов

Si(kht) процессы повторяются. Поэтому представляет интерес случай, когда на входе ЦАП 3 вновь присутствует сигнал

S 1(ki+1ht) на (1+1)-м тактовом интервале, В этом случае в блоках 6, 10 памяти указываетсЯ пРежний адРес, а именно SgnS1(kht)

Из блоков 6, 10 памяти считывается прежнее содержимое, а именно L1(klht) и N1(klA) =

=C1 G 1(kiht).

На выходе АЦП 4 наблюдаем сигнал, равный, 0 = (ki+1ht) = 91(kl+1t) + y2+1(ki+1ht) (8) на выходе вычитателя 8 буден иметь сигнал, равный

М1(,1Ь) - Li(k+1ht) — L1(kiht) =

=у2+1(kl+1Л ) y2(kiht) (9) На выходе сумматора 9 будем иметь сигнал, равный

G1(ki+1ht) = М1(ki+1ht) + N1(kiht) =

- ye+1(kii1ht) — y2(kiht) (1 — С1)— — yo(k1ht) С1 (10)

Величина G1(kl+1ht) вновь записывается в блок 10 памяти, предварительно умноженное в умножителе 12 на коэффициент

С1. после передачи и раз сигнала S1(kht) на выходе сумматора 9 будем иметь

G 1(kl+nht) - yi+n(ki+nht)— у2+и-1(kl+n-1ht) (1 C1) y2+n-2 X

X(kl+n-2ht) (1 С1) С1 ... y1(k1й) Х хС1 (11)

Как видно из выражения (11), первый член — это принимаемый сигнал. Члены, начиная со второго и кончая последним, — дополнительная помеха. Однако уровень данной помехи будет незначительным ввиду того. что значение С1 взято близким к единице. В устройстве подстройка под па20 раметры канала связи осуществляется тремя ступенями. ka первой ступени проводят предварительное обучение. На второй ступени проводят уменьшение дополнительной помехи, описываемое выражением (11) до 2-5g. И на третьей ступени точность восстановления формы принимаемого сигнала достигает 0,1 — 1 . Для минимизации помехи восстановления, описываемые членами, начиная со второго и кончая предпосЗО ледним, необходимо взять C1 = 1, С другой стороны для минимизации помехи, описываемсй последним членом выражения (11), необходимо взять Ci = О, Поэтому для минимизации действия последнего члена выражения (11) берем C1 = 0,95-0,99.

Время работы одновибратора 14 выбрано равным и тактовых интервалов. По истечении данного временного интервала одновибратор 14 возвращается в исходное

40 состояние и подключает к умножителю 12 коэффициент передачи С2. При этом значение С2 выбрано таким, что C2 - 1. Это позволяет улучшить качественные характеристики устройства, После К пере45 данных импульсов, к примеру, S1(kt), на выходе сумматора 9 будем иметь сигнал, равный

G 1(ki+kht) = y2+k(kl+kht)— — у2+к-1(ki+k-1ht) (1 — C2) — ...— — y2(kiht) (1 — C2) C2 (12) Так как С2 близко к единице, то всеми членами, начиная со второго в выражении (11), можно пренебречь. Таким образом, на выходе сумматора 9 получаем отсчет сигнала, поступающего иэ канала связи, Далее этот отсчет превращается цифроаналоговым преобразователем 11 в аналоговую величину и выдается потребителю, 1672575

Устройство является адаптивным. При

Изменении параметров канала связи на величину Л2 волновое, изменится передаваемый сигнал gi(kht) на, величину hgl(kht).

Величина hgi(kht) затем проходит через умножитель 12 на вход блока 10 памяти.

Ровно через один тактовый интервал значение недокомпенсации hg (kht) уменьшается на величину Cz. Через m тактовых интервалов величина недокомпенсации станет равной Cz " hg (kht) Таким образом, изменение параметров канала связи не приводят к возникновению сигналов недокомпенсации. Кроме того, предлагаемое устройство некритично к сигналу, поступающему иэ канала связи, Предлагаемое устройство самонастраивается под параметры канала связи, компенсируя сигналы собственного передатчика и восстанавливая форму принимаемого сигнала, поступающего из канала связи. Точность работы восстановления формы сигналов, поступающих из канала связи, можно рассчитать из следующего выражения;

= 2 (1 — С1), (13)

Рприн.сигн. где Рпс и д п — мощность дополнительной floмехи, возникающей при восстановлении формы принимаемого сигнала, описываемого выражениями (10) и (11);

Рприн.сиги. мощность сигнала;

Ci — значение коэффициента передачи умножителя 12, Таким образом, производится разделение сигналов двух направлений, Далее сигналы Gi(kdu)-yi(kiht) с выхода сумматора 9 превращаются в ЦАП в аналоговую величину

y(t) и фильтруются в приемном полосовом фильтре 23. Полосоеой фильтр 23 необходим для уменьшения шумов квантования, полученных е результате цифровой обработки сигналов при разделении сигналов двух направлений. После операции фильтрации принимаемые сигналы поступают в частотный демодулятор 21. Частотный демодулятор 21 производит обратное преобразование, из изменяющихся по дл ител ь ности Ч М или Ф М-колебаний производится демодуляция отсчетов принимаемого сигнала или производной принимаемого сигнала. В случае, если в обоих направлениях передаются ЧМ-сигналы (т.е. передача ведется полным отсчетом сигнала), то и на передаче и на приеме регистры 16 и 18 выключены с помощью подачи обнуляющего сигнала на установочный Квход. Если же передача ведется ФМ-сигналами, то на передаче производится выделение производной передаваемого сигнала, в на приеме установлен интегратор. Функции интегратора приема при передаче ФМ-сигналов выполняют сумматор 20, 5 регистр 18 сдвига. Пусть на выходе частотного демодулятора 21 нв g-м тактовом интервале появился первый отсчет принимаемого демодулированного сигнала

Ч!(Мцй), Твк как регистр 18 в начале сеанса

10 был обнулен, то íà его выходе будет сигнал, равный нулю. Тогда на выходе сумматора 20 будет величина, равная Vt(kght), которая записывается в регистр 18 сдвига. Если в следующий момент на выходе частотного

15 демодулятора 21 появляется приращение

hV (kg+1ht), то на выходе сумматора 20 будем иметь

Vi(kght) + Vz(kg+1ht) - Vg(Kz+iht) (14) величина V2(kg+>ht) вновь записывается в

20 регистр 8 сдвига, и т.д.

Демодулированный ЧМ- и ФМ-сигнал далее подается на цифроаналоговый преобразователь 24 и выдается потребителю сообщений.

25 Таким образом произведена модуляция передаваемых сигналов с помощью угловой модуляции, разделение передаваемых и принимаемых сигналов и демодуляции принимаемых сигналов.

Формула изобретения

Устройство для разделения направлений передачи в дуплексных системах связи по аетсе. 1Ф 1483647. о тл и ч а ю щ ее с я

35 тем, что, с целью повышения помехоустойчивости принимаемых сообщений, введены три регистра сдвига, второй вычитатель, час-. тотный модулятор. два полосовых фильтра, третий цифроаналоговый преобразователь, 40 частотный демодулятор, второй сумматор, ключ, причем выход согласующего блока соединен с вторым информационным входом коммутатора через последовательно соеди- . ненные второй вычитатель и частотный мо45 дулятор выход коммутатора соединен с адресными входами блоков памяти через первый регистр сдвига, второй вход которого соединен с вторым входом частотного модулятора и подключен к выходу генерато50 ра управляющих импульсов, который соединен с первым входом второго регистра сдвига, и дополнительным входом формирователя кодовых комбинаций, выход согласующего блока соединен с вторым входом

55 второго регистра сдвига, выход которого соединен с вторым входом второго вычитателя. выход второго цифроаналогового преобразователя через последовательно соединенные первый полосовой фильтр, ча12

1672575

Составитель Н,.Лазарева

Техред М,Моргентал Корректор М. Пожо

Редактор О. Стенина

Заказ 2847 Тираж 376 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101 стотный демодулятор, второй сумматор соединен с входом третьего цифроаналогового преобразователя, выход которого является выходом устройства, выход генератора управляющих импульсов соединен с вторым входом частотного демодулятора и первым входом третьего регистра сдвига, второй вход которого соединен с выходом второго сумматора, второй вход которого соединен с выходом третьего регистра сдвига, третий вход которого и третий вход второго

5 регистра сдвига подключены к ключу, выход первого цифроаналогового преобразователя связан с вторым полосовым фильтром.