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

Изобретение относится к области электросвязи, и в частности, к автоматическим средствам приема сигналов телефонной сигнализации. Данное изобретение может использоваться, например, в телекоммутационных системах для приема телефонных номеров, передаваемых многочастотным способом (тональный набор).

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, выходы которых подключены к блоку определения полной мощности, выходы одной группы выходов гребенчатых фильтров подключены к блоку определения мощности сигналов этой группы, выходы другой группы гребенчатых фильтров подключены к блоку определения мощности другой группы, выходы упомянутых блоков определения мощности подключены к сумматору, при этом выходы сумматора и блока вычисления полной мощности подключены к блоку сравнения мощностей. Однако для данного устройства также характерна высокая 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 сумматор и блок отображения согласно изобретению дополнительно введены полосовой фильтр, фильтр низких частот, аналого-цифровой преобразователь, линейный детектор, первый - третий пороговые элементы, блок управляемых ключей, управляющий таймер, второй и третий сумматоры, блок вычисления отношения, 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, выходы которого 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, а выходы всех управляемых ключей соединены с входами второго сумматора, выход последнего связан с первым входом блока вычисления отношения, второй вход которого подключен к выходу первого сумматора, а выход через второй пороговый элемент подключен к второму входу логического элемента И, кроме того, выходы первой - четвертой секций блока управляемых ключей связаны с входом первого блока определения наибольшей мощности, а выходы пятой - восьмой секций блока управляемых ключей связаны с входом второго блока определения наибольшей мощности, при этом выход первого блока определения наибольшей мощности соединен с первым входом первого сумматора, а выход второго блока определения наибольшей мощности подключен к второму входу первого сумматора, выход которого также подключен непосредственно к первому входу третьего сумматора и через последовательно соединенные инвертор и блок временной задержки к второму входу третьего сумматора, а выход третьего сумматора через третий пороговый элемент соединен с третьим входом логического элемента И, выход которого 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, блок вычисления отношения 17, второй пороговый элемент 18, инвертор 19, блок временной задержки 20, третий сумматор 21, третий пороговый элемент 22, логический элемент И 23, блок отображения 24.

В основу работы заявляемого устройства положено использование нескольких оцениваемых информационных статистик, с помощью которых осуществляется обнаружение и прием многочастотного сигнала. Данное устройство обеспечивает выделение полезного сигнала из смеси канальных шумов и паразитных речевых сигналов.

В качестве информационных статистик используется оценка мощности сигнала в информационной полосе частот, оценка знака производной суммы экстремальных спектральных составляющих для двух групп сигнальных частот и распределения мощности входного сигнала по частотному диапазону.

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 в качестве первой информационной статистики 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 наибольшей мощности 13 и 14 и первый сумматор 15.

В первом и втором блоках определения наибольшей мощности 13 и 14 определяют экстремальные значения для соответственно первой и второй частотных групп, т.е. в них выявляются номера секций блока гребенчатого фильтра 8.1 - 8.8, в которых зафиксированы абсолютные максимумы огибающих и хранящиеся в них значения считываются в первый сумматор 15. Значение с выхода первого сумматора 15 подается на первый вход блока вычисления отношения 17, на второй вход которого поступает оценка суммы всех спектральных составляющих из второго сумматора 16. Затем в блоке вычисления отношения 17 вычисляется их отношение. Если полученная величина больше некоторой порогового значения, задаваемого во втором пороговом элементе 18, то по данному информационному признаку считается, что входной сигнал является полезным и на выходе второго порогового элемента 18 устанавливается 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 значения с выхода первого сумматора 15 подается также на первый вход третьего сумматора 21 непосредственно, а на второй - через последовательно включенные инвертор 19 и блок временной задержки 20. В результате пока пиковые значения спектральных составляющих на выходе блока интегрирующих звеньев 10.1 - 10.8 нарастают на выходе третьего порогового элемента 22 удерживается значение логического нуля. По достижению же своего максимального значения принимается решение о наличии полезного сигнала (многочастотной кодовой комбинации) и на выходе третьего порогового элемента устанавливается значение логической единицы.

Окончательное решение о наличии или отсутствии многочастотного сигнала в канале связи принимается в логическом элементе И 23 в том случае, когда все три информационных признака оказываются положительными. Тогда на блок отображения 24 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. Зайончиковский Е.А., Пшеничников А.П., Романцов В.М. Автоматическая междугородная связь. -М.: Радио и связь, 1984, с.111 - 113.

2. Патент США N 5592544, кл. H 04 M 1/515, 07.01.97.

Устройство для приема многочастотных сигналов содержит блок согласования с каналом связи, фильтр низких частот, аналого-цифровой преобразователь, полосовой фильтр, линейный детектор, интегрирующее звено, первый-третий 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-третий сумматоры, блок вычисления отношения, логический элемент И и блок отображения. Технический результат заключается в повышении точности приема многочастотных сигналов. В основу работы заявляемого устройства положено использование нескольких оцениваемых информационных статистик, с помощью которых осуществляется обнаружение и прием многочастотного сигнала. Данное устройство обеспечивает выделение полезного сигнала из смеси канальных шумов и паразитных речевых сигналов. В качестве информационных статистик используется оценка мощности сигнала в информационной полосе частот, оценка знака производной суммы экстремальных спектральных составляющих для двух групп сигнальных частот и распределение мощности входного сигнала по частотному диапазону. 1 ил.

Устройство для приема многочастотных сигналов, содержащее блок согласования с каналом связи, блок гребенчатых фильтров, блок нелинейных детекторов, блок интегрирующих звеньев, первый и второй блоки определения наибольшей мощности, первый сумматор и блок отображения, отличающееся тем, что в устройство дополнительно введены полосовой фильтр, фильтр низких частот, аналого-цифровой преобразователь, линейный детектор, первый - третий пороговые элементы, блок управляемых ключей, управляющий таймер, второй и третий сумматоры, блок вычисления отношения, 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, выходы которого 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, а выходы всех управляемых ключей соединены с входами второго сумматора, выход последнего связан с первым входом блока вычисления отношения, второй вход которого подключен к выходу первого сумматора, а выход через второй пороговый элемент подключен к второму входу логического элемента И, кроме того выходы первой - четвертой секций блока управляемых ключей связаны с входом первого блока определения наибольшей мощности, а выходы пятой - восьмой секций блока управляемых ключей связаны с входом второго блока определения наибольшей мощности, при этом выход первого блока определения наибольшей мощности соединен с первым входом первого сумматора, а выход второго блока определения наибольшей мощности подключен к второму входу первого сумматора, выход которого также подключен непосредственно к первому входу третьего сумматора и через последовательно соединенные инвертор и блок временной задержки - к второму входу третьего сумматора, выход третьего сумматора через третий пороговый элемент соединен с третьим входом логического элемента И, выход которого связан с управляющим входом блока отображения, информационные входы которого подключены к первому и второму блокам определения наибольшей мощности.