Область техники
Настоящее изобретение касается приемника для приема сигналов цифрового звукового вещания, более конкретно приемника, оборудованного демодулятором для демодулирования сигнала, модулируемого посредством частотного уплотнения ортогональных сигналов (далее называемого ЧУОС).
Описание предшествующего уровня техники
В патенте ЕР-А-606941 и работе М. Льюсайя и др.: "Aquistion* и отслеживание несущей частоты для систем ЧУОС", издания "Трансляция по каналам связи" института ИИЭР, том 44, 11, за ноябрь 1996 раскрыт обычный демодулятор для демодуляции сигнала, модулированного посредством ЧУОС. В таком обычном демодуляторе, показанном на фиг.2, ЧУОС-модулированный сигнал приема поступает на входную клемму, осуществляется частотное преобразование смесителем 1 и аналого-цифровое преобразование (А/Ц) А/Ц-преобразователем 2. Преобразованный А/Ц-преобразователем сигнал приема преобразуется в I/Q-данные полосы частот модулирующих сигналов посредством I/Q-детектора (ортогонального детектора) 3, и эти I/Q-данные поступают на схему 4 быстрого преобразования Фурье (далее называемую схемой БПФ). Схема 4 БПФ осуществляет Фурье-преобразование и преобразует входной сигнал временной области в сигнал частотной области. Выходной сигнал со схемы 4 БПФ поступает на блок 6 задержки/детектирования и на детектор 40 ухода частоты. Блок 6 задержки/детектирования обнаруживает входной сигнал посредством задержки на один символ и выводит демодулированные данные через выходную клемму.
Детектор 40 ухода частоты обнаруживает величину ухода частоты в соответствии с фазовым опорным символом, содержащимся во входном сигнале. Обнаруженная величина ухода частоты преобразуется посредством Ц/А преобразователя 41 и поступает на управляемый напряжением генератор 9, который функционирует как гетеродин. В соответствии с обнаруженной и преобразованной Ц/А преобразователем величиной сдвига частоты производится управление частотой колебания управляемого напряжением генератора 9 для коррекции ухода частоты, чтобы на смеситель 1 поступал выводной сигнал управляемого напряжением генератора 9 со скорректированным сдвигом фазы для преобразования частоты.
Однако описанный выше обычный приемник связан с некоторой проблемой, состоящей в том, что нормальный прием сигнала может оказаться невозможным при приеме в условиях многолучевого распространения из-за большой величины обнаруженного ухода частоты.
Краткое описание изобретения
В основу настоящего изобретения положена задача создания приемника, способного осуществлять прием сигнала даже в неблагоприятных окружающих условиях, типа приема в условиях многолучевого распространения.
В соответствии с одним аспектом настоящего изобретения, обеспечен приемник сигнала цифрового звукового вещания, содержащий смеситель, на один из входов которого подается аналоговый сигнал приема, аналого-цифровой (А/Ц) преобразователь для выходного сигнала смесителя в цифровой сигнал, ортогональный (I/Q) детектор для получения ортогональных (I/Q) данных из цифрового сигнала, дискретный преобразователь Фурье для дискретного Фурье-преобразования полученных ортогональных (I/Q) данных, детектор задержки для детектирования дискретных, преобразованных посредством преобразования Фурье данных и цифроаналоговый (Ц/А) преобразователь, выполненный с возможностью подачи напряжения управления частотой на управляемый напряжением генератор для управления частотой его колебаний и корректировки ухода частоты, и поставленная задача решается тем, что имеется первое средство детектирования для детектирования ухода частоты в соответствии с фазовым опорным символом, содержащимся в выходном сигнале схемы дискретного преобразователя Фурье, второе средство детектирования ухода частоты для детектирования фазы демодулированных данных и вычисления разности между детектированной фазой и фазой без ухода частоты, интегратор для интегрирования выходных данных схемы абсолютного значения данных величины ухода частоты, детектированного упомянутым первым средством детектирования ухода частоты и компаратор для сравнения интегрированного выходного сигнала от интегратора с первым предварительно определенным диапазоном первого порогового значения, схему переключателя для выбора или выходных данных первого средства детектирования ухода частоты или выходных данных второго средства детектирования ухода частоты в ответ на результаты сравнения указанного компаратора, причем при нахождении выходного сигнала интегратора за пределами первого диапазона пороговых значений выбирается первое средство детектирования ухода частоты, а при нахождении выходного сигнала интегратора в пределах первого диапазона пороговых значений выбирается второе средство детектирования ухода частоты, причем данные величины ухода частоты, полученные от схемы переключателя, интегрируются интегратором, и выходные данные интегратора подаются на цифровоаналоговый преобразователь.
Желательно, чтобы приемник содержал компаратор для сравнения выходных данных схемы абсолютного значения со вторым предварительно определенным диапазоном пороговых значений, калькулятор логической суммы для вычисления логической суммы выходного сигнала компаратора и интегрированного выходного сигнала компаратора, переключатель.
Желательно, чтобы приемник содержал компаратор для сравнения выходных данных схемы абсолютного значения с третьим предварительно определенным диапазоном пороговых значений и выработки выходного сигнала уровня, выходной сигнал компаратора задерживается блоком задержки, при этом выходные данные блока задержки дополнительно задерживаются блоком задержки, и выходные данные компаратора и выходные данные линии и блока задержки складываются вместе сумматором, и переключатель.
В случае приемника по изобретению, снабженного средством загрузки, если величина ухода частоты, обнаруженная первым средством детектирования ухода частоты, находится во втором диапазоне порогового значения и величина ухода частоты, обнаруженная первым средством частотного детектирования, выбрана для автоматического управления частотой, то величина ухода частоты, обнаруженная первым средством частотного детектирования, может сразу переключаться на величину ухода частоты, обнаруженную вторым средством частотного детектирования. Следовательно, можно избежать частого переключения, которое в противном случае может быть вызвано внешними помехами.
Приемник по настоящему изобретению дополнительно содержит: средство сравнивания для сравнения предварительно определенного третьего диапазона пороговых значений, более узкого, чем второй диапазон пороговых значений, с величиной ухода частоты, обнаруженной первым средством детектирования ухода частоты; и средство очистки для очистки интегратора, если в результате сравнения средством сравнивания определено, что величина ухода частоты, обнаруженная первым средством детектирования ухода частоты, продолжает находиться во втором диапазоне пороговых значений в течение предварительно определенного периода времени.
В случае приемника по изобретению, снабженного средством очистки, автоматическое управление частотой может поддерживаться величиной ухода частоты, обнаруженной вторым средством детектирования ухода частоты, даже если создаются мгновенные шумы. Следовательно, автоматическое управление частотой не будет переключаться мгновенными шумами на величину ухода частоты, обнаруженную первым средством детектирования ухода частоты.
Краткое описание чертежей
Фиг. 1 представляет блок-схему, иллюстрирующую устройство главных частей приемника, соответствующего варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг. 2 представляет блок-схему, иллюстрирующую устройство главных частей обычного приемника.
Подробное описание предпочтительного варианта осуществления изобретения
Ниже будет описан приемник по изобретению, соответствующий варианту осуществления настоящего изобретения. Фиг. 1 представляет блок-схему, иллюстрирующую устройство главных частей приемника, соответствующего варианту осуществления изобретения.
В приемнике этого варианта осуществления выполняется преобразование частоты сигнала приема в сигнал промежуточной частоты смесителем 1 во взаимодействии с генератором 9, управляемым напряжением, функционирующим как гетеродин. Сигнал промежуточной частоты преобразуется в цифровой сигнал аналого-цифровым преобразователем 2. Сигнал промежуточной частоты, преобразованный в цифровой сигнал, поступает на I/Q детектор (ортогональный детектор) 3, который преобразует входной сигнал в I/Q данные полосы модулирующих частот. Выходные I/Q данные поступают в схему 4 БПФ. Схема 4 БПФ образует окна для входных данных в соответствии с количеством точек БПФ и Фурье-преобразованием входных данных в элементе окна, чтобы посредством этого преобразовать входной сигнал временной области в сигнал частотной области. Выходной сигнал схемы 4 БПФ поступает на блок 6 задержки-детектирования, который выводит демодулированные посредством задержки-детектирования данные через выходную клемму. Выходной сигнал схемы 4 БПФ поступает также на первое средство (7) детектирования ухода частоты для обнаружения ухода частоты входного сигнала. Демодулированные посредством задержки- детектирования данные поступают также на второе средство (8) детектирования ухода частоты.
Первое средство (7) детектирования ухода частоты обнаруживает величину ухода частоты в соответствии с фазовым опорным символом, содержащимся в выходном сигнале схемы БПФ, и вырабатывает данные величины ухода частоты. Второе средство (8) детектора ухода частоты обнаруживает фазу данных, демодулированных посредством задержки-детектирования блоком 6 задержки-детектирования и поступающих с него, и вычисляет разницу между обнаруженной фазой и фазой без ухода частоты для обнаружения величины ухода частоты. Данные величины ухода частоты, обнаруженные посредством первого средства 7 детектирования ухода частоты, умножаются на величину умножителем 71 коэффициента и поступают на схему 10 переключателя.
Данные величины ухода частоты, обнаруженные посредством второго средства (8) детектирования ухода частоты, умножаются на величину умножителем 81 коэффициента и поступают на схему 10 переключателя. Выходные данные величины ухода частоты со схемы 10 переключателя интегрируются интегратором 11. Выходные данные интегратора 11 преобразуются посредством Ц/А-преобразователя 41 и поступают в качестве напряжения управления частотой на управляемый напряжением генератор 9 для управления частотой его колебаний и корректировки ухода частоты. Выходной сигнал управляемого напряжением генератора 9 со скорректированным уходом частоты поступает на смеситель 1 для преобразования частоты.
Схемой 10 переключателя управляет выводной сигнал от контроллера 15 переключателя. В контроллере 15 переключателя схема 16 абсолютного значения вычисляет абсолютное значение данных величины ухода частоты, обнаруживаемой первым средством 7 детектирования ухода частоты. Выходной сигнал схемы 16 абсолютного значения интегрируется интегратором 17. Интегрированный выходной сигнал интегратора 17 сравнивается компаратором 18 с первым предварительно определенным диапазоном первых пороговых значений (опорный сигнал 1). Если выходной сигнал интегратора 17 находится за пределами первого диапазона пороговых значений, компаратор 18 вырабатывает сигнал высокого уровня, в соответствии с которым на интегратор 11 поступает выходной сигнал первого средства (7) детектирования ухода частоты. С другой стороны, если выходной сигнал интегратора 17 находится в первом диапазоне пороговых значений, компаратор 18 вырабатывает сигнал низкого уровня, в соответствии с которым на интегратор 11 поступает выходной сигнал второго средства (8) детектирования ухода частоты.
Интегратор 17 для интегрирования выходных данных схемы 16 абсолютного значения состоит из: умножителя 171 коэффициента для умножения выходных данных значения схемы 16 абсолютного значения на коэффициент сумматора 172, который использует в качестве одного своего входного сигнала выходной сигнал умножителя 171 коэффициента и подает выходной сигнал интегрированного значения с интегратора 17 на компаратор 18; блока 173 задержки для задержки выходного значения сумматора 172 на период одного цикла групп данных; и умножителя 174 коэффициента для умножения выходных данных блока 173 задержки на коэффициент (1-а) и подачи его выходного сигнала на сумматор 172 в качестве его другого входного сигнала. Коэффициенты и (1-а) используются для действий умножения умножителями 171 и 174 коэффициентов для обеспечения надлежащего коэффициента интегрирования, чтобы не переполнить выход интегратора 17.
Кроме того, в контроллере 15 переключателя выходные данные схемы 16 абсолютного значения сравниваются компаратором 19 со вторым предварительно определенным диапазоном вторых пороговых значений (опорный сигнал 2: например, от +π/10 радиан до -π/10 радиан). Если выходные данные схемы 16 абсолютного значения находятся за пределами второго диапазона пороговых значений, компаратор 19 вырабатывает сигнал высокого уровня, тогда как, если выходные данные схемы 16 абсолютного значения находятся во втором диапазоне пороговых значений, компаратор 19 вырабатывает сигнал низкого уровня. Калькулятор 20 логической суммы вычисляет логическую сумму выходного сигнала компаратора 19 и инвертированного выходного сигнала компаратора 18. Только тогда, когда выходной сигнал калькулятора 20 логической суммы окажется сигналом низкого уровня, загрузится предварительно определенное значение n, в качестве значения одного предыдущего цикла групп данных, через переключатель 21 в блок 173 задержки вместо значения, запомненного в блоке 173 задержки.
В контроллере 15 переключателя выходные данные схемы 16 абсолютного значения сравниваются компаратором 22 также с третьим предварительно определенным диапазоном пороговых значений (опорный сигнал 3: например, от +π/50 радиан до -π/50 радиан). Если выходные данные схемы 16 абсолютного значения находятся за пределами третьего диапазона пороговых значений, компаратор 22 вырабатывает сигнал высокого уровня, тогда как, если выходные данные схемы 16 абсолютного значения находятся в третьем диапазоне пороговых значений, компаратор 22 вырабатывает сигнал низкого уровня. Выходные данные компаратора 22 задерживаются блоком 23 задержки на период одного цикла групп данных, и выходные данные блока 23 задержки дополнительно задерживаются блоком 24 задержки на период одного цикла групп данных. Выходной сигнал компаратора 22 и выходные сигналы блоков 23 и 24 задержки складываются вместе сумматором 25. Только тогда, когда выходной сигнал сумматора 25 оказывается сигналом низкого уровня, значение, запомненное в блоке 173 задержки, сбрасывается переключателем 26.
Работа приемника этого варианта осуществления, сконструированного, как изложено выше, будет описана в качестве примера для случая, при котором для модуляции используется способ ЧУОС (π/4-DQPSK) (НИКАМ) Европейских спецификаций для сигналов цифрового звукового вещания.
В соответствии с фазовым опорным символом, содержащимся во входном сигнале, первое средство детектирования ухода частоты обнаруживает величину ухода частоты и вырабатывает данные, соответствующие величине ухода частоты. Выходные данные первого средства 7 детектирования ухода частоты умножаются на коэффициент умножителем 71 коэффициента и выборочно передаются схемой 10 переключателя на интегратор 11. В соответствии с фазой символа квадратурной манипуляции фазовым сдвигом (КМФЗ), подвергаемого задержке- детектированию блоком 6 задержки-детектирования, второе средство 8 детектирования ухода частоты обнаруживает величину ухода частоты. Выходные данные второго средства 8 детектирования ухода частоты умножаются на коэффициент умножителем 81 коэффициента и выборочно передаются схемой 10 переключателя на интегратор 11.
При задержке-детектировании обнаруживается разность фаз на 1,2 мс (длина символа ЧУОС в режиме передачи) каждого символа КМФЗ. Если имеется уход частоты, то выходной сигнал блока 6 задержки/детектирования содержит сдвиг фазы, соответствующий уходу частоты, так что величину ухода частоты можно вычислить по величине сдвига фазы. Представляя вещественную часть в КБИ (канал быстрой информации) выходного значения блока 6 задержки/детектирования посредством символа "Re" и представляя мнимую его часть посредством символа "Im", фазу ϕ(ω) можно представить выражением "arctg (Im/Re)". Фазовую ошибку Err (ω) можно представить выражениями Err(ω)=Re2-Im2, если Re•Im≥0, и выражением Еrr(ω)=Im2-Re2, если Re•Im<0.
При модуляции в системе НИКАМ (DQPSK) выходная величина задержки-детектирования одного символа представляется выражением (π/4+n•π/2 радиан). Например, если n=0 (если выходная величина задержки детектирования находится в первом квадранте) и нет никакой фазовой ошибки, то фаза выходного сигнала задержки-детектирования равна (π/4 радиан) и Im2-Re2=0. Если имеется фазовая ошибка, то фазовая ошибка или ошибка ухода частоты определяется разностью (Im2-Re2). Следовательно, уход частоты, обнаруживаемый детектором 8 ухода частоты, находится в диапазоне (от π/8 до -π/8 радиан).
В приемнике этого варианта осуществления абсолютное значение данных величины ухода частоты, поступившее с детектора 7 ухода частоты, вычисляется схемой 16 абсолютного значения, выходной сигнал которой интегрируется интегратором 17. Если интегрированное выходное значение находится в третьем диапазоне пороговых значений (например, от +π/8 до -π/8 радиан), выходной сигнал компаратора 18 вызывает выбор схемой 10 переключателя выходного значения детектора 8 ухода частоты для реализации тем самым автоматического управления частотой. Это состояние соответствует состоянию блокировки автоматического управления частотой.
Если выходной сигнал схемы 1 абсолютного значения, интегрированный интегратором 17, находится за пределами третьего диапазона пороговых значений, выходной сигнал компаратора 18 заставляет схему 10 переключателя выбрать выходное значение детектора 7 ухода частоты для реализации тем самым автоматического управления частотой. В частности, если компаратор 18 обнаруживает величину ухода частоты, вызывающую большую фазовую ошибку за пределами диапазона (от +π/8 до -π/8 радиан), то выбирается выходной сигнал не детектора 8 ухода частоты, а детектора 7 ухода частоты, чтобы выполнить автоматическое управление частотой.
И наоборот, если абсолютное значение величины ухода частоты, определяемое детектором 7 ухода частоты и интегрированное интегратором 17, находится в третьем диапазоне пороговых значений, то выбирается выходное значение не детектора 7 ухода частоты, а детектора 8 ухода частоты. В частности, если компаратор 18 определяет величину ухода частоты, вызывающую фазовую ошибку в диапазоне (от +π/8 до -π/8 радиан), то выбирается выходное значение не детектора 7 ухода частоты, а детектора 8 ухода частоты, чтобы выполнить автоматическое управление частотой.
Поскольку выходной сигнал интегратора 17 вводит третий диапазон пороговых значений, схема 10 переключателя меняет свой выходной сигнал с детектора 7 ухода частоты на выходной сигнал с детектора 8 ухода частоты. В этом случае, если только выходной сигнал схемы 16 абсолютного значения находится в первом диапазоне пороговых значений (от +π/10 до -π/10 радиан), а инвертированный выходной сигнал компаратоpa 18 представляет сигнал низкого уровня, то есть схемой 10 переключения выбраны выходные данные детектора 7 ухода частоты, то переключателем 21 в блок 173 задержки загружается предварительно определенное значение
Это предварительно определенное значение n устанавливается на такую маленькую величину, что, когда она добавляется в случае маленькой величины ухода частоты, сразу же выбирается выходной сигнал детектора 8 ухода частоты, а когда она добавляется при большой величине ухода частоты, остается выбрать выходной сигнал детектора 7 ухода частоты. В результате, даже если это предварительно определенное значение загружается в блок 173 задержки, когда выходной сигнал схемы абсолютного значения вводит первый диапазон пороговых значений из-за уменьшенной величины ухода частоты и когда выходной сигнал компаратора 18 выбирает выход детектора 7 ухода частоты, выход детектора 8 ухода частоты немедленно блокируется схемой 10 переключения, и остается возможным для выбора выход детектора 7 ухода частоты, даже если предварительно определенное значение добавляется из-за возросшей величины ухода частоты. Таким образом, можно избежать неустойчивого переключения, которое в противном случае может вызываться внешними помехами.
Выходной сигнал детектора 7 ухода частоты умножается на коэффициент тогда как выходной сигнал детектора 8 ухода частоты умножается на коэффициент так что реальное усиление детектора 7 ухода частоты уменьшается. Однако, например, выходной сигнал интегратора 17 может мгновенно увеличиться при условии излишнего интервала защиты, если поступает отраженный от горы мешающий сигнал и коэффициент усиления детектора 7 ухода частоты резко изменяется, или при других условиях. В таком случае схема 19 переключателя мгновенно выбирает выходной сигнал детектора 7 ухода частоты, а после этого выбирает выходной сигнал детектора 8 ухода частоты. Следовательно, состояние блокировки может быть отпущено фазовой ошибкой, вызываемой добавлением предварительно определенного значения и мешающего сигнала, и даже если состояние блокировки восстанавливается, снова выбирается выходной сигнал детектора 7 ухода частоты.
Однако в случае приемника этого варианта осуществления, если выходной сигнал схемы 16 абсолютного значения продолжает оставаться во втором диапазоне пороговых значений в течение периода трех циклов групп данных, выходной сигнал сумматора 25 оказывается сигналом низкого уровня, так что значение, запомненное в блоке 173 задержки, очищается переключателем 26. Следовательно, даже если фазовая ошибка мгновенно вырастет после очищения блока 173 задержки в течение состояния блокировки, состояние блокировки не будет отпущено, и управляемый напряжением генератор 9 продолжает управляться в соответствии с выходным сигналом детектора 8 ухода частоты.
Кроме того, второй диапазон пороговых значений устанавливается более узким, чем первый диапазон пороговых значений. Следовательно, время, когда компаратор 22 имеет сигнал низкого уровня наступает достаточно позже, чем время, когда компаратор 19 принимает сигнал низкого уровня. Кроме того, блок 173 задержки очищается, если сигнал низкого уровня компаратора 22 продолжается в течение периода трех циклов групп данных. Блок 173 задержки, соответственно, очищается только тогда, когда управление управляемого напряжением генератора 9 посредством выходного сигнала детектора 7 ухода частоты полностью изменяется на управление управляемым напряжением генератора 9 посредством выходного сигнала детектора 8 ухода частоты.
Следовательно, в случае приемника этого варианта осуществления, после того, как частота колебаний управляемого напряжением генератора 9 снова начинает управляться и блокироваться на частоту приема в соответствии с величиной ухода частоты, поступившей с детектора 8 ухода частоты, управление детектором 8 ухода частоты не осуществляется и возможен устойчивый прием вещания в случае управления детектором 8 ухода частоты, имеющим возможность ошибочного обнаружения величины ухода частоты, вызываемой многолучевым распространением.
Схему 16 абсолютного значения можно опустить, но использование этой схемы уменьшает ошибочное детектирование величины ухода частоты. Независимо от того, продолжается ли сигнал низкого уровня компаратора 22 в течение периода трех циклов групп данных и следует ли очистить блок 173 задержки, детектирование можно выполнять посредством использования счетчика. Изменение режима передачи сигналов цифрового звукового вещания можно осуществлять посредством замены коэффициентов и (1-а) умножителей 171 и 174 коэффициентов. Вышеупомянутые функции приемника этого варианта осуществления можно реализовать посредством использования процессора цифрового сигнала или подобного устройства.
Как было описано до сих пор, приемник по изобретению выгоден тем, что он может выполнять нормальный прием сигнала вещания даже в неблагоприятных окружающих условиях типа условий многолучевого приема.
Изобретение относится к приемникам для приема сигналов цифрового звукового вещания. Достигаемый технический результат - обеспечение нормального приема сигнала вещания даже в неблагоприятных окружающих условиях типа условий многолучевого приема. Приемник сигнала цифрового звукового вещания содержит смеситель, аналого-цифровой преобразователь, ортогональный детектор, дискретный преобразователь Фурье, детектор задержки для детектирования дискретных, преобразованных посредством преобразования Фурье данных и цифроаналоговый преобразователь, управляемый напряжением генератор, два средства детектирования ухода частоты, два интегратора, компаратор и схему переключения. 1 с. и 2 з.п. ф-лы, 2 ил.
Передвижной стенд для ремонта грузовых вагонов | 1978 |
|
SU765059A1 |
ЦИФРОВОЙ СОГЛАСОВАННЫЙ ФИЛЬТР СИГНАЛОВ С ДИСКРЕТНОЙ ЧАСТОТНОЙ МАНИПУЛЯЦИЕЙ | 1990 |
|
RU2022485C1 |
EP 0766432 A2, 02.04.1997 | |||
Прибор для очистки паром от сажи дымогарных трубок в паровозных котлах | 1913 |
|
SU95A1 |
US 5483663 A, 09.01.1996. |
Авторы
Даты
2003-11-10—Публикация
1998-05-12—Подача