Регенератор многоуровнего цифрового биполярного сигнала Советский патент 1983 года по МПК H04L25/52 

ю

4

сл

со

Изобретение относится к технике связи, предназначено для регенераций сбалансированного цифрового сигнала с нулевым уровнем, с п уровнями положительной полярности и п уровнями отрицательной полярности и может быть использовано в комплексе аппаратуры кабельного линейного тракта многоуровневой цифровой системы передачи (цеп),

Известен регенератор п - уровневых сигналов, содержащий предварительный корректирующий усилитель, (м-1) пороговых решающих блоков, (,п -1) выхоных усилителей-формирователей, выделитель тактовой частоты и формирователь строб-импульсов 1.

Недостатком такого устройства является низкая достоверность передачи и сложность реализации.

Известен также многоуровневый регенератор биполярных сигналов, содер жащий входной корректирующий усидитель с двумя парофазными выходами, м решающих блоков положительных уровней, информационные входы которых соединены с первым выходом входного корректирующего усилителя, п решающих блоков отрицательных уровней , информационные входы которых соединены с вторым выходом входного корректирующего усилителя, формирова тель многоуровневой биполярной последовательности , 2 п входов которого поразрядно соединены с выходами 2 п решающих блоков положительных и отрицательных уровней, и выделитель тактовой частоты, включаюав1й в себя формирователь стробирующих импульсов тактовой частоту С2 3 °

Однако известный многоуровневой регенератор биполярных сигналов обладает низкой точностью регенерации многоуровневого сигнала.

Целью изобретения является повышение достоверности передачи информации.

Для достижения этой цели в регенератор многоуровневого цифрового биполярного сигнала, содержащий входной корректирующий усилитель с двумя парафазными выходами, П решаинцих блоков положительных уровней, информационные входы которых соединены с первым выходом входного корректирующего усилителя,п решающих блоков отрицательных уровней, информационные входы которых соединены с вторым выходом входного корректирующего усилителя, формирователь многоуровневой биполярной последовательности, 2п входов которого поразрядно соединены с выходами 2 п решающих блоков положительных и отрицательных уровней, и выделитель тактовой частоты, вкл|&чающий в себя формирователь стробирующих импульсов тактовой частоты, введены детектор сяиибок, 2п входов которого соединены поразрядно с выхо

2п решающих блоков положительных и отрицательных уровней, а в состав выделителя тактовой частоты-последовательно соединенные квадратичный детектор, вход которого подключен к выходу детектора ошибок, дифференцирующий элемент, усилитель постоянного тока и генератор, управляемый напряжением, выход которого соединен со входом формирователя стробирующих импульсов тактовой частоты, выход которого подключен к входам стробиррвания 2п решающих блоков положительных и отрицательных уровней, где и число уровней сигнала.

На фиг. 1 представлена структурная электрическая схема предложенного регенератора многоуровневого цифрового биполярного сигнала; на фиг. 2 и 3 - диаграммы -напряжения, поясняющие принцип работы.

Регенератор многоуровневого цифрового биполярного сигнала содержит „. входной корректирующий усилитель 1, решающие блоки 2 уровней цифрового сигнала, решающие блоки положительных уровней, решающий блок 2 первого положительного уровня, решающий блок 22 второго положитель ного уровня, решающий блок :

(п -1)-го положительного уровня, решающий блок 2 П-го наивысшего положительного уровня, решающие блоки 2, -2 {, отрицательных уровней-; решающий блок 2 первого отрицательного уровня, решающий блок второго, отрицательного ypoвня решакндий блок 2 л-1)-го отрицательного уровня, решающий блок 2J, (п-го нгшвыошего отрицательного уровня, формирователь 3 многоуровневой биполярной последовательности, детектор 4 ошибок, выделитель тактовой частоты (.ВТЧ) 5, квадратичный детектор б, дифференцирующий элемент 7, усилитель 8 постоянного тока, генератор 9, управляемый напряжением (ГУН) формирователь 10 стробирующих импульсов тактовой частоты.

Устройство работает следующим

образом.

Поступаннцая последовательность импульсов биполярного многоуровневого цифрового сигнала корректируется и усиливается входным корректирующим усилителем 1. С первого и второго.

выходов входного корректирукяцего УСИ-лителя 1 снимаются противофазные

.последовательности скорректированных и усиленных импульсов принятого многоуровневого сигнала, каждая из которых подается на входы п решающих блоков, срабатывающих только от превышения порогов положительными импульсами. В результате на решающих блоках 2 -2- с порогами, соответствующими уровнями от 1 до п цифрового сигнала, оцениваются положительные импульсы цифрового биполярного многоуровневбго сигнала, подаваемого на пёрвУе Vинформационные) входы реша-, ющих блоков с первого выхода усилителя 1, а на и других таких же решающих блоках 2l,-2f, (с такими же цорогамк как у решающих блоков 5 ) оцениваются условно отрицательные импульсы цифрового биполярного многоуровневого сигнала, подаваемого на первые ( информационтные ) входы блоков 2 -2 J, с второго, пара-jо фазного выхода усилителя 1. На вторые входы ( входы стробирования ) решающих блоков , , с выхода формирователя 10 стробирующих импульсов тактовой частоты поступает последова-.с тельность стробирующих импульсов тактовой частоты. С выходов 2п решанЗщих блоков 2-, -2f,, 2 -2| по установленным поразрядным соединениям 2 п потоков двоичных импульсов, в которых импульсы соответствуют наличию, а 20 Пробелы - отсутствию импульса соответствующей амплитуды и полярности в данной момент в передаваемом многоуровневом сигнале, поступают на 2п входов формирователя 3 многоуровн.е- 25 ВОЙ биполярной последовательности, где производится восстановление амплитуды и полярности импульсов, т.е. окончательный этап восстановления биполярного многоуровневого сигнала, JQ и на 2п входов детектора 4 отхшбок. Детектор 4 ошибок является первым блоком в цепи автоматического слежения и управления за тактовой частотой цифрового сигнала, состо5нцей « из последовательно соединенных блоков-квадратичного детектора б, дифференцирующего элемента 7,.усилителя 8 постоянного тока и генератора 9. При этом цепь детектора 4, квадратичного детектора б, диффе- 0 ренцирующего элемента 7 предназначена для формирования аналогового сигнала,- пропорционального по величине отклонению строб-имппульсов от оптимального положения на глаз 45 диаграмме и указывающего по полярности о направлении управления тактовой частотой на выходе генератора 9. С выхода детектора 4 снимаются пульсы .ошибки в те тактовыеполо- Q жения, когда в передаваемом сигнале обнаруживаются одиночные ошибки, а также в интервалы полного пропадания сигнала на выходах решающих блоков 2 2 -2п (вследствие выхода „ из синхронизма выделителя тактовой частоты 5). Последовательность импульсов ошибок, которая непосредственно не может служить сигналом управления тактовой частотой на выходе ВТЧ 5, с выхода детектора ошибок 4 60 подается на вход квадратичного детектора б, в котором производится преобразование последовательности илшульсов ошибок в напряжение, пропорциональное мощности сигнала, поступаю- 65

щего на вход квадратичного детектора 6. Зависимость напряжения на выходе квадратичного детектора 6 от отклонения строб-импульса от оптимального положения,, показанная на фиг. 2 а, i представляет собой симметричную относительно оси ординат характеристику в форме положительного отрезка косинусоиды, экстремум которой - нулевое значение указанного напряжения, имеет место при отсутствии отклонения по частоте, первая вегтвь характеристики отражает пропорциональность увеличения напряжения квадратичного детектора б от положительных отклонений фазы частоты строб-сигнала, а левая ветвь, будучи симметричной с правой, отражает точно такое же увеличение вьлходного напряжения квадратичного детектора б от отрицательных отклонений фазы частоты строб-сигнала от действующей тактовой частоты цифрового сигнала передачи. Так как в современных линиях связи с помощью скремблирования разрушаются корреляционные связи практически в любом исходгном сигнале и поэтому линейный цифро вой сигнал можно принять чисто случайным сигналом с равной вероятносхьЮ: . появления и нулей Р PQ 0,5 а также, так как корреляционные связи, возникающие в цифровом сигнале передачи при кодировании, не распространяются для многоуровневых кодов на интервал более (2-3)п периодов тактовой частоты, где. п -оснрвание кода, то уже при постоянных времени квадратичного детектора С(,1520) Т, где Т-период тактовой частоты напряжение на выходе квадратного детектора 6 практически не зависит, от статистики исходного сигнгша и является только функцией частоты ошибок в цифровом сигнале передачи Ug|,j(f (,) Сигнал с выхода квадратичного детектора б, характеристика которого в . первом приближении аппроксимирована отрезком косинусоиды, подается на вход дифференцирующего элемента 7, на выходе которого образуется напряжение, зависимость которого по абсолютной величине и полярности от отклонения фазы строб-импульсов от оптимального положения аппроксимируетс отрезком синусоиды той же частсугы (фиг. 26), правая ветвь которой указывает величины и полярность напряжений на выходе дифференцирувадего элемента 7, соответствующие положительным отклонениям фазы строб-импульсов от оптимальных положений, а левая ветвь указывает величины и полярность напряжений на выходе дифференцирующего элемента 7, соответствующие отрицательным отклонениям фазы строб-импульсов от оптимал.ных положений, при этом нулевое значение выходного напряжения дифференцирующего элемента 7 соответствует

также отсутствию отклонения фазы строб-импульсов, т. е. равенству частот ,,„ и f

Это напряжение, подаваемое на вхо генератора управляемого напряжением (ГУН ) .9 через усилитель 8 постоянного тока и несущее в себе информацию не только о величине, но и о знаке необходимого изменения частоты выходного сигнала ГУН 9, является регулирующим напряжением, для тактовой частоты сигнала, создаваемого ГУН 9. Собственная частота ГУН 9 первоначально устанавливается равной номинальной тактовой частоте линейного цифрового сигнала , а в процессе эксплуатации подстраивается посредством описанной схемы под действующие величины данной частоты f . Рабочая точка на регулировочной характеристике ГУН 9 выбирается такой, чтобы при нулевом .значении управляющего напряжения ГУН 9 генерировал частоту близкую к , при положительной величине управляющего напряжения-значение частоты р,,было больше , а при отрицательной величине управляющего напряжения-значение р было меньше (фиг. 3). Данное условие выбора рабочей точки на регулировочной характеристике, тождественное принципу действия цепи обратной связи, обеспечивает при запаздывании . или преждевременном появлении ( f-pQ ) стробирующих импульсов на соответствующих входах решающих блоков , создание с помощью последовательно соединенных детектора ошибок 4, квадратичного детектора б, дифференцирующего элемента 7 и усилителя 8 постоянного тока регулирующего напряжения, соответственно повышающего или понижающего частоту ГУН 9 до значения действующей тактовой частоты передаваемого цифрового сигнала f г,у, f , ликвидируя тем самым запаздывания или опережения стробирующих импульсов относительно импульсов передаваемого цифрового сигнала. Форма сигнала частоты, создаваемого ГУН 9, может быть любой (синусоида, меандр, прямоугольные импульсы, колокольные импульсы и т. п.), поскольку задачей ГУН 9 является генерация сигнала частоты, точно равной

действующей тактовой частоте линейного сигнала. Создание последовательностей импульсов тактовой частоты выполняет формирователь 10 стробирующих импульсов тактовой частоты, на вход которого ,поступает сигнал действующей тактовой частоты с ГУН 9 а с выхода формирователя 10 на входы стробирования решающих блоков 2 2 -2 подаются нормированные по амплитуде, длительности, форме и фазе импульсы тактовой частоты цифрового сигнала передачи. Отмеченные запаздывания и опережения строб-импульсов относительно импульсов цифрового сигнала передачи, устойчиво исключаемые предложенной схемой не только в пределах-отклонений от нулевой фазы на , в такой же степени оперативно и полноценно ликвидируются также и в условиях отклонений, фазы строб-импульсов в пределах . в последнем случае, ва1Жант которого возникает, в основном, при включении и или переключении оборудования по источнику питания, возможное смещение фазы , стробирующих импульсов на , т. е, на один период данной частоты, равноценно по результату первому варианту устранения неравенств частот ГУН и f .

Таким образом, возникающее при включении оборудования регенератора скольжение частоты ГУН относительно тактовой частоты цифрового сигнала передачи в предложенном регенератре оперативно устраняется посредство описанной системы слежения, которая после захвата ГУН по частоте обеспечивает в регенераторе устойчивое и надежное поддерживание равенства частоты ГУН и тактовой частоты цифрового сигнала, за счет чего выполняется безошибочная, достоверная передача информации регенератором многоуровневого цифрового сигнала, построенным

на предложенной схеме.

Оперативность и точность работы цепи слежения совместно со стабильностью ГУН обеспечивает в процессе эксплуатации равенство указанных частот, что равноценно безошибочной, дотоверной передаче информации регене-. ратором.

t

3n

РЕГЕНЕРАТОР МНОГОУРОВНЕВОГО ЦИФРОВОГО БИПОЛЯРНОГО СИГНАЛА., содержащий входной коррёктируияции усилитель с двумя парафазными выходами, п решающих блоков положительных уровней, информационные входы которых соединены с первым выходом входного корректирующего усилителя, П решающих блоков отрицательных уровней, информационныевхода кото-, рых-соединены с вторым выходом входного корректирующего усилителя, формирователь многоуровневой биполярной последовательности, 2п входов которого поразрядно соединены с вы ходами 2п решающих блоков положительных и отрицательных уровней, и выделитель тактовой частоты, включаюшяй в себя формирователь стробирующих импульсов тактовой частоты, отличающийся тем, что, с целью повышения достоверности передачи информации, введегал детектор ошибок, 2п входов которого соединены поразрядно с выходами 2п решающих блоков положительных и отрицательных уровней, а в схэстав выделителя тактовой частоты введены последовательно соединенные квадратичньй детектор, вход которого подключен к выходу детектора ошибок, дифференцирующий элемент, усилитель постоянного тока и . | генератор, управляелий напряжением, W выход которого соединен со входом формирователя стробирующих импульс сов тактовой частоты, выход которого подключен к входам стробйрования 2п решающих блоков положительных и- Q отрицательных уровней, где rt -число уровней сигнала.

1 «

ПТ

LTJ

«I I /1 I /k jit I

а

a)t

-(tii

-fruH Wt

Фиг.З