УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРИЕМА МНОГОЧАСТОТНЫХ СИГНАЛОВ Российский патент 1999 года по МПК H04M1/50 

Изобретение относится к электросвязи, в частности, к автоматическим средствам приема сигналов телефонной сигнализации. Данное изобретение может использоваться, например, в телекоммуникационных системах для приема данных, передаваемых многочастотным способом (т.е. с помощью тонального набора).

Известно устройство для приема многочастотных сигналов, содержащее блок согласования с каналом, полосовой фильтр, два последовательно соединенных резонансных контура, два линейных детектора, два поляризованных реле, пороговый элемент и исполнительный элемент.

Однако данное устройство не может обеспечить уверенное выделение многочастотных сигналов, особенно это касается типичного на практике случая, когда прием многочастотного сигнала приходится проводить на фоне паразитного речевого сигнала.

Известен также приемник многочастотных сигналов, содержащий гребенчатые фильтры, к каждому из которых подключены последовательно соединенные линейный детектор и интегрирующий фильтр, причем каждая из двух групп, образованная упомянутыми гребенчатыми фильтрами, снабжена блоком определения наибольшей мощности и сумматором, причем выходы упомянутых блоков подключены к блоку вычисления отношения, а выходы блоков отношения подключены к входам блока, определяющего является ли принятый сигнал многочастотным. Однако для данного устройства также характерна невысокая точность выделения информационного сигнала, а также большая вероятность пропуска искаженного акустического сигнала.

Целью изобретения является повышение точности приема многочастотных сигналов.

Для достижения поставленной цели в устройство для приема многочастотных сигналов, содержащее блок согласования с каналом связи, блок гребенчатых фильтров, блок линейных детекторов, блок интегрирующих звеньев, первый и второй блоки определения наибольшей мощности, первый и второй сумматоры, первый и второй блоки вычисления отношения и блок отображения согласно изобретению дополнительно введены полосовой фильтр, фильтр низких частот, аналого-цифровой преобразователь, интегрирующее звено, инвертор, логический элемент И, линейный детектор, первый, второй, третий и четвертый пороговые элементы, блок управляемых ключей, управляющий таймер, третий и четвертый сумматоры, блок временной задержки, причем выход блока согласования с каналом связи через последовательно включенный фильтр низких частот соединен с входом аналого-цифрового преобразователя, выход которого через последовательно включенный полосовой фильтр связан с входом линейного детектора и входами блока гребенчатого фильтра, при этом выход линейного детектора через последовательно включенные интегрирующее звено и первый пороговый элемент соединен с первым входом логического элемента И, а выходы блока гребенчатого фильтра подключены к соответствующим входам блока линейных детекторов, в свою очередь выходы блока линейных детекторов связаны с соответствующими входами блока интегрирующих звеньев, выходы которых соединены с соответствующими входами блока управляемых ключей, причем управляющий вход блока управляемых ключей связан с управляющим таймером, выходы первой, второй, третьей и четвертой секций блока управляемых ключей связаны с входами первого блока определения наибольшей мощности и первого сумматора, а выходы пятой, шестой, седьмой и восьмой секций блока управляемых ключей связаны с входами второго блока определения наибольшей мощности и второго сумматора, при этом выход первого блока определения наибольшей мощности соединен с первыми входами первого блока вычисления отношения, третьего сумматора и блока отображения, а выход второго блока определения наибольшей мощности подключен к первому входу второго блока вычисления отношения, вторым входам третьего сумматора и блока отображения, второй вход первого блока вычисления отношения соединен с выходом первого сумматора, а выход первого блока вычисления отношения через второй пороговый элемент связан с вторым входом логического элемента И, аналогично второй вход второго блока вычисления отношения соединен с выходом второго сумматора, а выход второго блока вычисления отношения через третий пороговый элемент связан с третьим входом логического элемента И, выход третьего сумматора подключен к первому входу четвертого сумматора непосредственно, к второму входу через последовательно включенные инвертор и блок временной задержки, выход четвертого сумматора через четвертый пороговый элемент соединен с четвертым входом логического элемента И, в свою очередь выход логического элемента И связан с управляющим входом блока отображения, информационные входы которого подключены к первому и второму блокам определения наибольшей мощности.

Устройство для приема многочастотных сигналов (см. чертеж) содержит блок 1 согласования с каналом связи, фильтр низких частот 2, аналого-цифровой преобразователь 3, полосовой фильтр 4, линейный детектор 5, интегрирующее звено 6, первый пороговый элемент 7, блок гребенчатого фильтра 8.1 - 8.8, блок линейных детекторов 9.1 - 9.8, блок интегрирующих звеньев 10.1 - 10.8, блок управляемых ключей 11.1 - 11.8, управляющий таймер 12, первый блок определения наибольшей мощности 13, второй блок определения наибольшей мощности 14, первый сумматор 15, второй сумматор 16, первый блок вычисления отношения 17, второй пороговый элемент 18, второй блок вычисления отношения 19, третий пороговый элемент 20, третий сумматор 21, инвертор 22, блок временной задержки 23, четвертый сумматор 24, четвертый пороговый элемент 25, логический элемент И 26, блок отображения 27.

В основу работы заявляемого устройства положено использование нескольких оцениваемых информационных статистик, с помощью которых осуществляется обнаружение и прием многочастотного сигнала, представляющего собой двухчастотные посылки, разделенные между собой паузами.

В реальных условиях работы приемника многочастотных посылок выделение передаваемой информации нужно проводить на фоне значительных канальных шумов и искажений, а также при наличии паразитных речевых сигналов. Кроме того, необходимо учитывать большой разброс параметров у формирователей двухчастотных посылок. Последнее обстоятельство связано с тем, что на практике в качестве источника полезного сигнала могут применяться генераторы тонального набора, разработанные большим числом зарубежных и отечественных фирм-производителей телефонных аппаратов. Причем характеристики этих генераторов часто значительно отличаются от регламентируемых.

Заявляемое устройство обеспечивает устойчивое выделение полезного сигнала из смеси канальных шумов и паразитных речевых сигналов, даже при условии весьма значительных отклонений параметров генераторов многочастотных посылок.

Анализируемый сигнал с выхода канала связи, пройдя через блок 1 согласования с каналом связи и через низкочастотный фильтр 2, поступает в аналого-цифровой преобразователь 3, на выходе которого принимает форму последовательности цифровых отсчетов. Данная цифровая последовательность подвергается полосовой фильтрации в полосовом фильтре 4 и подается на вход линейного детектора 5.

При этом в блоках 5-7 формируется оценка мощности приходящего сигнала в информационной полосе частот, для чего в линейном детекторе 5 вычисляется абсолютное значение исходного сигнала, а затем в интегрирующем звене 6 оценивается его средневыпрямленное значение.

Оценка мощности входного сигнала, ограниченного информационной полосой частот, используется в заявляемом устройстве при принятии решения о наличии в данный момент в канале связи полезного сигнала. Для этого получаемая на выходе интегрирующего звена оценка мощности сравнивается с пороговой величиной в пороговом элементе 7. В случае присутствия в канале связи сигнала достаточного уровня на выходе порогового элемента устанавливается значение, соответствующее логической единице.

Одновременно последовательность цифровых отсчетов входного сигнала с выхода полосового фильтра 4 подается на вход блока гребенчатого фильтра 8.1 - 8.8. Гребенчатый фильтр 8.1 - 8.8 представляет собой совокупность из восьми резонансных фильтров, настроенных на номинальные частоты полезного информационного сигнала. Здесь осуществляется расфильтровка частотных составляющих входного сигнала. При этом выход каждого из резонансных фильтров через соответствующие линейные детекторы 9.1 - 9.8 соединен с соответствующим интегрирующим звеном из блока интегрирующих звеньев 10.1 - 10.8. Таким образом, посредством блоков 8.1 - 8.8, 9.1 - 9.8 и 10.1 - 10.8 обеспечивается оценивание частотных составляющих спектра входного сигнала в информационной полосе частот.

Принятие решения о наличии информационного сигнала в канале связи и процедура его декодирования осуществляется через равные промежутки времени по команде из управляющего таймера 12. Для этого значения с выходов управляемых ключей 11.1 - 11.8 подаются на первый и второй блоки определения наибольших значений 13, 14, а также в первый и второй сумматоры 15 и 16. При этом в блоках 13, 15, 17, 18 и 14, 16, 19, 20, функционирующих аналогично, для каждой из двух групп частот осуществляется оценивание отношения максимальной спектральной составляющей группы к суммарной мощности спектральных составляющих.

Работу данной части устройства рассмотрим для первой частотной группы (блоки 13, 15-18). В первом блоке определения наибольших значений 13 определяется максимальное (из четырех) значение спектральной составляющей и фиксируются номера секций блока гребенчатого фильтра 8.1 - 8.4, в которых этот максимум зафиксирован. Значение, хранящееся в нем считывается в первый блок вычисления отношения 17, на второй вход которого поступает оценка суммы всех спектральных составляющих первой частотной группы из первого сумматора 15. Затем в блоке вычисления отношения 17 вычисляется их отношение. Если полученная величина больше некоторого порогового значения, задаваемого во втором пороговом элементе 18, то по данному информационному признаку считается, что входной сигнал является полезным и на выходе второго порогового элементе 18 устанавливается значение, соответствующее логической единице.

Функционирование блоков 14, 16, 19, 20 происходит аналогично рассмотренному, при этом в случае выявления устойчивого максимума в спектральных составляющих второй частотной группы в пороговом элементе 20 также выставляется значение, соответствующее логической единице.

Для обеспечения наилучших условий приема многочастотных кодовых комбинаций в данном устройстве осуществляется проверка знака производной суммы спектральных составляющих, наибольших для каждой из двух частотных групп. Для этого значение с выхода третьего сумматора 21 подается также на первый вход четвертого сумматора 24 непосредственно, а на второй - через последовательно включенные инвертор 22 и блок временной задержки 23. В результате пока пиковые значения спектральных составляющих на выходе блока интегрирующих звеньев 10.1 - 10.8 нарастают, на выходе четвертого порогового элемента 25 удерживается значение логического нуля. По достижению же своего максимального значения принимается решение о наличии полезного сигнала (многочастотной кодовой комбинации) и на выходе четвертого порогового элемента 25 устанавливается значение логической единицы.

Окончательное решение о наличии или отсутствии многочастотного сигнала в канале связи принимается в логическом элементе И 26 в том случае, когда все три информационных признака оказываются положительными. Тогда на блок отображения 27 поступает соответствующая команда на преобразование двухчастотной комбинации в цифру набираемого номера.

Реализацию данного устройства наиболее целесообразно осуществлять на базе традиционной цифровой схемотехники ("жесткой логики") либо с использованием сигнальных микропроцессоров.

Источники информации
1. Зайончковский Е. В., Пшеничников А.П., Романцов В.М. Автоматическая междугородная связь. - М.: Радио и связь, 1984, стр.111 - 113.

2. Патент США N 5428680, кл. H 04 M 1/50, 27.06.95 (прототип).

Устройство для приема многочастотных сигналов содержит блок согласования с каналом связи, фильтр низких частот, аналого-цифровой преобразователь, полосовой фильтр, линейный детектор, интегрирующее звено, первый, второй, третий и четвертый пороговые элементы, блок гребенчатых фильтров, блок линейных детекторов, блок интегрирующих звеньев, блок управляемых ключей, управляющий таймер, первый и второй блоки определения наибольшей мощности, инвертор, блок временной задержки, первый, второй, третий и четвертый сумматоры, блок вычисления отношения, логический элемент И и блок отображения. В реальных условиях приема многочастотных посылок выделение передаваемой информации нужно проводить на фоне значительных канальных шумов и искажений, а также при наличии паразитных речевых сигналов. Кроме того, необходимо учитывать большой разброс параметров у формирователей двухчастотных посылок. Заявляемое устройство обеспечивает устойчивое выделение полезного сигнала из смеси канальных шумов и паразитных речевых сигналов, даже при условии весьма значительных отклонений параметров генераторов многочастотных посылок. Технический результат - повышение точности приема. 1 ил.

Устройство для приема многочастотных сигналов, содержащее блок согласования с каналом связи, блок гребенчатых фильтров, блок линейных детекторов, блок интегрирующих звеньев, первый и второй блоки определения наибольшей мощности, первый и второй сумматоры, первый и второй блоки вычисления отношения и блок отображения, отличающееся тем, что в устройство дополнительно введены полосовой фильтр, фильтр низких частот, аналого-цифровой преобразователь, интегрирующее звено, инвертор, логический элемент И, линейный детектор, первый, второй, третий и четвертый пороговые элементы, блок управляемых ключей, управляющий таймер, третий и четвертый сумматоры, блок временной задержки, причем выход блока согласования с каналом связи через последовательно включенный фильтр низких частот соединен с входом аналого-цифрового преобразователя, выход которого через последовательно включенный полосовой фильтр связан с входом линейного детектора и входами блока гребенчатого фильтра, при этом выход линейного детектора через последовательно включенные интегрирующее звено и первый пороговый элемент соединен с первым входом логического элемента И, а выходы блока гребенчатого фильтра подключены к соответствующим входам блока линейных детекторов, в свою очередь выходы блока линейных детекторов связаны с соответствующими входами блока интегрирующих звеньев, выходы которых соединены с соответствующими входами блока управляемых ключей, причем управляющий вход блока управляемых ключей связан с управляющим таймером, выходы первой, второй, третьей и четвертой секций блока управляемых ключей связаны с входами первого блока определения наибольшей мощности и первого сумматора, а выходы пятой, шестой, седьмой и восьмой секций блока управляемых ключей связаны с входами второго блока определения наибольшей мощности и второго сумматора, при этом выход первого блока определения наибольшей мощности соединен с первыми входами первого блока вычисления отношения, третьего сумматора и блока отображения, а выход второго блока определения наибольшей мощности подключен к первому входу второго блока вычисления отношения, вторым входам третьего сумматора и блока отображения, второй вход первого блока вычисления отношения соединен с выходом первого сумматора, а выход первого блока вычисления отношения через второй пороговый элемент связан с вторым входом логического элемента И, аналогично второй вход второго блока вычисления отношения соединен с выходом второго сумматора, а выход второго блока вычисления отношения через третий пороговый элемент связан с третьим входом логического элемента И, выход третьего сумматора подключен к первому входу четвертого сумматора непосредственно, к второму входу через последовательно включенные инвертор и блок временной задержки, выход четвертого сумматора через четвертый пороговый элемент соединен с четвертым входом логического элемента И, в свою очередь выход логического элемента И связан с управляющим входом блока отображения, информационные входы которого подключены к первому и второму блокам определения наибольшей мощности.