Способ тактовой синхронизации многоканальных модемов Советский патент 1983 года по МПК H04J3/06 

11 Изобретение относится к технике связи и может быть использовано в многоканальных модемах с ортогональными сигналами и фазоразностной модуляцией . Известен способ тактовой синхронизации по переменной составляющей квадрата группового сигнала, определяющий положение границ посылок путем выделениЯ абсолютного значения прини маемого группового сигнала, исключения постоянной составляющей, и интегри рования на интервале ортогональноети 1 ; наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ тактовой синхронизации, заключающийся в дискретизации и выделении на каждом шаге дискретизации абсолютных мгновенных значений принимаемого группового информационного сигнала, из каждой пары которых, разнесенных на интервал ортогональности, определяют разностный сигнал, который интегрирую на интервале ортогональности и по минимальному сигналу интегрирования осу ществляют выделение границ посылок принимаемого группового информационного сигнала и подстройку фазы сигнал опорной тактовой частоты z . Однако известные способы тактовой синхронизации имеют недостаточно высо кую помехоустойчивость и большое вхождения в синхронизм. Цель изобретения - повышение по-, мехоустойчивости и сокращение времени вхождения в синхронизм. Цель достигаетсятем, что согласно способу тактовой синхронизации, заключающемуся в дискретизации и выделе НИИ на каждом шаге дискретизации абсо лютных мгновенных значений принимаемого группового информационного сигнала/ из каждой пары которых, разнесенных на интервал, ортогональности, определяют разностный сигнал, который интегрируют на интервале ортогональности и по минимальному сигналу интегрирования осуществляют выделение гра ниц посылок принимаемого группового . информационного сигнала и подстройку фазь сигнала опорной тактовой частоты перед интегрирова ием сгфеделяют абсо лютное значение разностного сигнала, а интегрируют на k временных интервалах (где ,2, ...i, ... k), равных по длительности защитному интервалу и равномерно сдвинутых друг 15 относительно друга на интервале длительности посылки, запоминают результаты интегрирования для каждого из Ч временных интервалов и усредняют по посылкам, причем на каждом шаге усреднения, равном длительности посылки, определяют i-и временной интервал, соответствующий минимальному по уровню сигналу усреднения, который вычитают из сигналов усреднения на временных интервалах, полученные разностные сигналы на (i-l) и (i+l) временных интервалах сравнивают с заданным порогом и выделяют тот -ый временной интервал, для которого разностный сигнал любого уз (i-l) и (i+1) временных интервалов превышает заданный порог , в соответствии с выделенным -м временным интервалом формируют сигнал, соответствующий знаку и величине -расстройки, по которому корректируют фазусигнала опорной частоты. Известные способы тактовой синхронизации многоканальных модемов по групповому рабочему сигналу используют признак ортогональности принимаемого сигнала, заключающийся в том, что интеграл на интервале ортогональности переходных помех или переменной составляющей квадрата группового сигнала будет тождественнр равен нулю только в том случае, когда на интервале интегрирования отсутствует граница посылки (отсутствует манипу-ляция всех канальных сигналов). В предлагаемом способе используется признак периодичности группового ортогонального сигнала, заключающийся в том, что разностный сигнал, равный абсолютному значению разности абсолютных значений сигналов, сдвинутых на интервал ортогональности, тождественно равен нулю на любом интервале Ya не только на интервале ортогональ ности) с неизменным соотношением фаз канальных сигналов (отсутствие на этом интервале манипуляции фазы сигналов всех каналов). Мгновенные значения группового ортогонального сигнала с фазоразностной модуляций в моменты t и t-J-T можно представить выражениями (без учета помех в канале связи) м .. lt .1 С05(ПOi 24 О) + СОрН + ) i (д. (1) 5(14)-I. cos|(n() + 2 cotWpHt T) + + Vat-T.Cv. (2) где (л) JL Т - интервал ортогональности;1 ,2,3,.,М - текущий номер канала W - число всех каналов П - целое постоянное чис ло, равное номеру гармоники основной частоты W , СОр - нестабильность канал связи по смещению ча тоты несущей, ) - фаза сигнала -го канала, определяемая законом манипуляции; Vo, - начальная фаза сигна ла ( -гр канала. Разность двух выборок группового сигнала (1) и (2), разнесенных на интервал ортогональности Т , при условии (t) Ц4(t+Т) равна uS{t)S(t)-S(t + T)Hro Р метно 125(1/ припнече ном. 13) Для разности двух выборок абсолют ного значения группового сигнала, при тех же условиях, выражение,(3) имеет вид uS(t) /S(t)/ -/S{t-H) (М при любом п. При нарушении периодичности группового сигнала за счет манипуляции фазы канальных сигналов, т.е. при Vi(t tU-t+T) . разностный сигнал Д5 (t) будет отличным от нуля, и, в зависимости от соотношения фаз пар выборок мгновенных значений для которых ((1)Ц)- (t+T) и от положения их на оси времени |т.е. от величины рас стройки синхронизации), значение выборок (на интервалах дискретизации&-Ь разностного сигнала будет изменяться как по абсолютному значению, так и по знаку. Если интегрировать разностный сиг нал uS(t) по времени, то конечный результат не всегда будет пропорциональным величине расстройки синхрони зации, так как изменение знака выборок разностного сигнала на интервале расстройки приводит к компенсации разностного сигнала отдельнь1х участков. Потребуется достаточно большое усреднение по посылкам, чтоЬы проявилась тенденция пропорциональности урови сигнала синхронизации величине расстройки, т.е. эта зависимость носит статистический характер. Это и является причиной низкой помехоустойчивости известных способов синхронизации по групповому сигналу. Так, например, для синхронизации по переменной составляющей .квадрата (или абсолютного значения) группового сигнала, при расположении интервалов интегрирования внутри одной посылки, алгоритм обработки сигнала можно представить вырак ением Ь+Т i,Ln UlM-j /5(i)fdl-j l5(t)Mi, (5) t., . t, lOn где t - начало интегрирования. Здесь взята разность интервалов на двух интервалах ортогональности, сдвинутых во времени на - - целью исключения постоянной составляющей и исключения неопределенности подстройки. При условии, когда if совпадает с началом посылки, сигнал синхронизации U{t) будет равен нулю, так как в этом случае начало первого интервала и конец второго интервала совпадают с началом и концом посылки и оба интервала интегрирования находятся внутри посылки . Выражение (5) можно переписать в виде Vhnt,T1иГ li( /5WMt.j /S(ti|cJl-j J5(t)Mt tv t4- L3nt,3n Ьдьп-ti Hnt,+ in -j /5(t)/Jt-j /5(t)/dt ,tni -J Mtl/-/5(t.T). . t. Следовательно, при выше упомянутом расположении интервалов интегрирования внутри одной посылки выражение (5) можно переписать с помощью разностого сигнала следующим образом mt,bj uSitut. t то выражение подтверждает, что выше помянутый недостаток, снижающий поехоустойчивость синхронизации, при$. сущ способу синхронизации по абсолют ному значению (или квадрату) группового ортогонального сигнала. В предлагаемом способе синхрониза ции по групповому сигналудля определения границ посылок по этому способу используется абсолютное значени разностного сигнала. Для исключения неопределенности расстройки синхронизации и, одновременно, для по8ыше ния ее помехоустойчивости осуществля ется усреднение по времени .абсолютно го значения разностного сигнала на длительности защитного интервала. В этом случае, при точном синхронизме, в вычислении разностного сигнала участвуют выборки мгновенных значени rpiynnoBoro сигнала, при «1|кающие к об им границам данной посылки и при мнимальной расстройке нарушается периодичность сигнала на интервале ин тегрирования, что и является признаком нйрушения синхронизма. При этом уровень синхронизации прямо пропорционален величине расстройки,так как с каждой последукяцей выборкой мгновенного значения разностного сигнала отличного от нуля, происходит-накопление конечного результата. Сущность; предлагаемого способа выделения сигнала, синхронизации раскрывается следующим выражением ij(t,)j .; i где.с ; длительность посылки. Очевидно, что U(tJ О,(8) если на интервале (1|+с „ Твсе вы-борки разностного сигнала тождественна равны нулю. Это соответствует случаю, когда все выборки мгновенных значений групповогосигнала,участЪующие в вычислении разностного.сигнала принадлежат одной посылке, для всех пар выборок удовлетворяется условие неизменности фазовых соотношений ). (9) . Если же условие ) не выполняет-, ся, то величина UU) Будет определят только степень рассинхронизации, не указывая знака расстройки. Определение знака расстройки целе сообразно увязать с с задачей сокращения времени вхождения в синхронизм 156 С этой целью вводится два режима синхронизации: режим скоренной грубой настройки (при расстройках больше ) и режим плавной настройки (при расстройках, .меньше + ) Степень и знак рассинхронизации при первом режиме определяют следующим образом. По алгоритму (7) вычисляются сигналы U(t) на k интервалах, равномерно смещенных друг относительно друга по всей длительности посылки. Далее, с целью повышения помехоустойчивости, сигнал синхронизации усредняется по посылкам. При этом время усреднения должно автоматически изменяться, адаптируясь к условиям приема. Для этого на каждом шаге усреднения по посылкам, равнрм длительности посылки, определяют 1 -и временной интервал, .соответствующий минимальному уровню с усрднениям. Затем этот.сигнал вычитают из сигналов усреднения на всех k временных интервалах,, сравнивают с заданным порогом полученные на () и ( +1)-м временных интервалах разностные сигналы, и при;превышении одним из них заданного порога формируют в соответствии с -м времеНным интервалом сигнал, соответствующий знаку и величине расстройки. При режиме плавной настройки используется следующий алгоритм обработки сигнала. Правомерно.сть разбиения интервала на два равных подинтервала в выражении (9) определяется сущностью данного способа, использующего признак периодичности группового сигнала. При режиме точной подстройки используется только знак сигнала синхронизации U(t), чтоб исключить зависимость от уровня принимаемого сигнала. В обоих режимах работы, с целью повышения помехоустойчивости, целесообразно применить усреднение сигнала синхронизации по посылкам. При этом интервал усреднения по посылкам должен автоматически изменяться, адаптируясь к условиям приема. Г . Качественную оценку воздействия помех при обработке сигналов по предлагаемому способу можно провести с помощью выражений,(1) С). При смещении частоты сигнала на .OptW аргументы сигналов (.1) и (2) будут отличаться на угол Ь) р Т +а)Т, что равносильно повороту фазы всех составляющих выборки группового сигнала S(t+T), по сравнению с выборкой S(t), на одинаковый угол, равный (fp Этот случай эквивалентен случаю си| нала с п нечетным. Следовательно, смещение частоты сигнала на величины, кратные + (л), не будут помехой при выделении сигнала синхронизации. Если же частота сосредоточенной поме чи будет совпадать с частотами, отстоящими от частот канальных сигналов на + со (середина между сигналами соседних каналов, то такая помеха будет оказывать наибольшее мешающее действие, так как помеха и сигнал будут суммироваться со своими знаками. Синусоидальная помеха любого уровня, совпадающая по частоте с сигналом любого канала (или нескольких каналов), не будет замечена (при условии соблюдения линейности всего тракта обработки сигналов). Воздействие белого шума эквивалентно выделению постоянной составляющей, которую можно всегда учесть или исклю чить при обработке сигналов. В режиме точной настройки она исключается при вычислении разности интегралов, см.(9). В режиме грубой настройки, когда из k сигналов и(tjf ) определяется по минимальному уровню, она не оказывает влияния на конечный ре зультат обработки сигнала. Экспериментальная проверка реализации данного способа подтвердила, что его помехоустойчивость выше помехоустойчйвости известных способов, а введение режима грубой подстройки позволило тйкже сократить время вхождения в синхронизм.

СПОСОБ ТАКТОВОЙ СИНХРОНИЗАЦИИ МНОГОКАНАЛЬНЫХ МОДЕМОВ с ортогональными сигналами и с фазоразностной модуляцией, заключающийся в дискретизации и выделении на каждом шаге дискретизации абсолютных мгновенных знамений принимаемого группового информационного сигнала, из каждой пары которых, разнесенных на интервал ортогональности, определяют разностный сигнал, который интегрируют на интервале ортогональности, и по минимальному сигналу интегрнрованик осуществляют выделение границ посылок принимаемого группового информационного сигнала и подстройку фазы сигнала опорной тактовой частоты, отличающий-с я тем, что, с целью повышения помехоустойчивости SU,... 1054915 3