Регенератор двоичного линейного сигнала Советский патент 1984 года по МПК H04L25/66 

Изобретение относится к электросвязи и может быть использовано в цифровых системах передачи. Известен регенератор диполярных импульсов, содерзкаищй усилитель с автоматической регулировкой усиления, выход которого соединен с первыми входами первого и второго решающих блоков и с входам блока выделения хронирующего сигнала, выход которого соединен с первыми входами выходных согласующих блоков и с вто рыми входами первого и второго решаннцих блоков, выходы которых подключены к вторым входам соответству щих выходных согласуквдих блоков, вы ходы которых подключены к трансформатору 1 . Недостаток этого устройства - ни кая помехоустойчивость. Наиболее блйзк;им техническим решением к изобретению является.регенератор двоичного линейного сигнала содержащий усилитель с корректирующим контуром, вычитающий блок, первый вход которого соединен с входом линии задержки, выход которой подключен к второму входу вычитающего блока, выход которого соединен с входом двухполупериодного выпрямите ля, выход которого подключен к первому входу элемента совпадения и к входу блока восстановления временны интервалов, выход которого, соединен с вторым входом элемента совпадения выход которого подключен к входу первого счетного триггера, и вьоходной усилитель 2. Однако известный регенератор обладает недостаточной помехозащищенностью из-за широкой полосы пропускания тракта передачи линейного сиг нала. Цель изобретения - повышение помехозащищенности. С этой целью в регенератор двоич ного линейного сигнала, содержащий усилитель с корректирующим контуром вычитающий блок, первый вход которо го соединен с входом линии задержки, выход которой подключен к второ му входу вычитающего блока, выход которого соединен с входом двухполу периодного выпрямителя, выход которого подключен к первому входу элемента совпадения и к входу блока восстановления временных интервалов выход которого соединен с вторым входом элемента совпадения, выход которого подключен к входу первого счетного триггера, и выходной усили тель, введены, фазовый корректор, фильтр нижних частот и второй счетH fi триггер, выход которого соедине с входом выходного усилителя, приче выход усилителя с корректирующим контуром через последовательно соединенные фильтр нижних частот и фазовый корректор подключен к входу линии задержки, а выход первого счетного триггера соединен с входом второго счетногр триггера. На фиг. 1 изображена структурная электрическая схема предложенного регенератора; на фиг. 2 - временные диаграм1 ш его работы. Предложенный регенератор двоичного линейного сигнала содержит линию 1 задержки, усилитель 2 с корректирующим контуром, вычитаняций блок 3, двухполупериодный выпрямитель 4, элемент 5 совпадения, первый счетный триггер 6, выходной усилитель 7,. блок 8 восстановления временных интервалов, фазовый корректор 9, фильтр 10 нижних частот и второй счетный триггер 11. Регенератор/работает следующим образом. Двоичный линейный сигнал CQ (фиг. 25) на вход входящего кабеля поступает от предвд5пцего регенератора, идентичного предлагаемому, т.е. сигнал CQ идентичен по форме выходному сигналу C-j (фиг. 2k) предлагаемого регенератора, однако сигнал Сд, очевидно, опережает сигнал Сf на величину, равную времени распространения сигнала CQ в входящем кабеле в сумме с временем задержки регенерации этого сигнала. На фиг.2$ сигнал CQ для удобства изображен без учета времени распространения его в ка:беле, т.е. сдвинутым вправо на величину, равную времени распространения.Двоичный линейный сигнал С является двухуровневым сигналом с симметричными относительно нулевого потенциала уровнями. Для определенности условимся считать элементарной ненулевой посьшкой сигнала Со положительный импульс длительностью один тактовый интервал (фиг. 2а), .отсчитываемый от нижнего уровня. Вероятность поомлки сигнала CQ равна вероятности пропуска (отсутствия посылки). Такой сигнал является импульсным случайным процессом с детермированным тактовым интервалом. В энергетическом спектре такого сигнала постоянная составляющая отсутствует, однако непрерывная часть спектра имеет максимум при нулевой частоте и плавно спадает до нуля в полосе частот от до , где FT тактовая частота двоичного линейного сигнала Сд. В кабеле сигнал Со ослабляется и искажается за счет большего ослабления высших частот его спектра, однако усилитель 2с корректирующим контуром полностью компенсирует

амплитудно-частотные искгшения сиг- . нала в полосе частот О - Рт/2 и усиливает сигнал, причем спектр (по Фурье) одиночной посылки сигнала Cg на выходе усилителя 2 с корректирующим контуром имеет постоянное значение в этой полосе частот. Фильтр 10 нижних частот подавляет все сост авляющие спектра сигнала, а также по- . мехи, лежащие по частоте выше f Ff/2; фазовый корректор 9 компенсирует суммарные фазо-частотные искажения всех предыдущих звеньев тракта (кабель, усилитель 2 с коррёктирукяцим контуром и фильтр 10 нижних частот), причем результирующая фазо-частотная 15 характеристика тракта имеет вид прямее, проходящей через начало координат . В результате этого одиночная . посылка сигнала С }СФиг. 2Ь) на выходе фазового корректора 9 (например,20 на 2-м тактовом интервале, фиг 2а) имеет вид колоколообразнpro импуяьса с длительностью по основанию 2Т (где - тактовый интервал двоичного линейного сигнала), с дли 25 тельностью по уровню 0,7, равной Т, и с известной амплитудой (которая обычно выбираетса в диапазоне 1 3 В).

Поскольку, на выходе предыдущего зо регенератора (в составе Ьыходного усилителя 7) и на входе предлагаемого регенератора (в составе усилителя 2 с ко рректирующим контуром) имеются трагсформаторы, ослаблякхцие самые е низшие частоты спектра сигнала С, то длинная серия одинаковых посылок в сигнале С имеет спад плоской вершины (например, на 4 - 8 тактовых интервалах).

Такой сигнал Hfe пригоден для анаглиза, поэтому сигнал Сд предварительно подвергается дополнительной обработке в вычитающем блоке 3 /31нии 1 задержки и двухполупериодном выпрямителе 4.45

Вычитающий блок 3 производит взятие разности мгновенных значений сигнала CQ, отделенных друг от друга интервалом времени, равным двум тактовым интервалам двоичного линей- 50 ного сигнала, путем вычитания из сигнала С сигнала (фиг. 2z) i т.е. того же сигнала С, но задержанного линией 1 задержки на 2Т, т.е; на 2 тактовых интервала двоич- 55 ного линейного сигнала. I .

Б результате этого на выходе вычитающего блока 3 образуется трехуровневый сигнал С (фиг. 2) с положительными/, отрицательными и ну- 60 левыми посылка;ми, в котором искгаочены длинные серии одинаковых ненулевых посылок, а значит исключается и спад плоской вершины серии посы- j лок. Более точно можно сказать, чтоj 5

в сигнале могут следовать подряд (или разделенные произвольным числом нулей) более Двух ненулевых посыпок одного знака. Ненулевая посылка сигнала С появляется на каждом тактовом интервале, в котором произошло изменение посылки сигнала С по сравнению с посылкой этого же сигнала, расЛЬложенной на 2 тактовых интервала ранее.

. После двухполупериодного выпрямления сигнала С в двухпэлупериодном.выпрямителе 4 образуется двоичный сигнал С4 (фиг. 2е), в котором имеются нулевые (с нулевым потенциалом) и полоэкительные посылки, причем положительные посылки являются результатом выпрямления положительных и отрицательных посылок сигнала Cj. Выход двухполупериодного выпрямителя 4 .гальванически соединен с первым входом элемента 5 совпадения так что спад плоской вераоины серии положительных посылок в сигнале Сд, поступающем на элемент 5 совпадения не возникает. На второй вход элемента 5 совпадения с выхода блока 8 вое становления временных интервалов поступает сигнал Cg (фиг. 2ж), который представляет собой последовательность узких положительных импульсов (стробимпульсов) с частртой, равной тактовой частоте F двоичного линейного сигнала,. и расположенных в серединах тактовых интервалов. Сигнал Сл формируется в блоке 8 восстановления временных интервалов из сигнала С4, подвергнутого двустороннему ограничению и узкополосной фильтрации. Элемент5 совпадения на каждом тактовом интервале производит анализ сигнала Сд путем сравнения его мгновенного значения(потенциала) в середине тактового интервгша с пороговым уровнем (порогом срабатывания элемента 5 совпадения), равным половине амплитуды посылки сигнала С и выдает на выходе узкие импульсы сигнала Cj (Фиг. 2j) на тех тактовое интервал 1Х, на которых мгновенное значение сигнала С превышает порог срабатывания элемента 5 совпадения в момент появления строба сигнала Cg Таким образом, двухполуперисдный выпрямитель 4 вместе с элементом 5 совпадения образует решающее устройство, которое принимает решение о на,личии или отсутствии в сигнале С ненулевой поснлки.

Сигнал Cg управляет первым счетным триггером б со счетным входом, заставляя его менять состояние (на противоположное) при каждом импульсе этого сигнгша.. Выходной сигнал С (фиг. 2и) первого счетного триггера 6 в свою очередь управляет вгэрым счетным триггером 11 со счетным входом, заставляя его менять состоя вне (на противоположное) при каждом Ьоложительиом импульсе сигнала С. В результате этого на выходе второго счетного триггера 11 образуется двоичный сигнал С (фиг. 2к), повто ряющий по форме сигнал С, поступаю ций на вход входящего кабеля. Усиленный выходным усилителем 7, сигна С с выхода регенератора поступает в исходящий ка:6ель (линлю) в виде сигнала С.Таким образом, сигнал на выходе регенератора повторяет сигнал на входе входящего кабеля, т.е. регенератор обеспечивает регенерацию ослг бленного и искаженного кабелем линейного сигнала. Важно подчеркнуть, что сигнал Су на выходе регенератора повторяет си нал CQ на входе входящего кабеля только в том случае, если линия 1 задержки имеет задержку, равную 2Т т.е. двум тактовым интервалам двоич ного линейного сигнала. При любых других задержках, кратных тактовому интервалу (например, при задержке, равной 1 тактовому интервалу), такого восстановления сигнала в рег енераторе не достигается. Это объясняется тем, что преобразование прсяиедшего кабель-сигнала Со в вычитающем блоке 3 согласовано с его дальнейшими преобразованиями в блоках регенератора (двухполуперирдном выпрямителе 4, элементе 5 совпадения счетном триггере 6 и втором счетном триггере 11) только при задеркке линии 1 задержки равной двум тактовьо интервалам двоичного линейного сигнала. При распространении сигнала по кабелю на него накладываются (суммируются с ним) помехи различного происхож дания (тепловые шумы, переходные прмехи в кабеле, внешние помехи) которые приводят к появлению сх1Шбок при регенерации сигнала. Вероятность ошибки определяется отн.сшением.сигнал/шум на выходе вычитакицего блока 3. Достаточно большой выброс помехи может привести к неправильному срабатыванию элемента 5 совпадения: пропуску ийпульса на ej-o выходе (если помеха уменьшает амйлитуду посаылки сигнала С, а значит и сигнала С, до величины, меньшей порога элемента 5 совпадения) или появлению лишнего импульса на его выхо.де (если помеха при отсутствии посылки сигнала С превышает порог элемента 5 совпадения). Это в свою очередь приводит к пропуску срабатывания первого счетного триггера 6 или к его лишнему срабатыванию и, следовательно, изменению дальнейшей работы второгосчетного триггера ц. После такой ошибки на выходе второго счетного триггера 11 (и регенератора) будет сигнал С, отличающийся от сигнала С инверсией каждой второй посылки, т.е. происшедшая однократная сшибка многократно раз,множается в линейном сигнале Cj.. Чтобы избежать такого размножения ошибок в передаваемом по тракту передачи информащионном двоичном сигнале, этот сигнал на входе тракта преобразуют в другой двоичный сигнал, который и передается по тракту в качестве двоичйого линейного сигнала. Это преобразование осуществляется двумя последовательно включенными триггерами со счетными входами. На выходе тракта осуществляют обратное преобразование переданного сигнала и восстанавливают информади онный двоичный сигнал. Это преобразование осуществляется сумматором по модулю 2, который суммирует переданный линейный сигнал, полученный с выхода последнего регенератора, с этим же сигналом, задержанным на 2 тактовых интервалах линейного сигнала. jB этом случае один пропуск ерабатьшания. первого счетного триггера 6 (или один его лишний переброс) приводит к пропуску одной ненулевой посылки (или появлению одной лишней ненулевой посылки) переданного информационного двоичного сигнала. Вероятность такой ошибки в информационном сигнале может быть сделана достаточно малой (порядка К) при пректировании регенерационного участка, содержащего кабель и регенератор, выбором типа и длины кабеля и параметров регенератора. Вследствие более узкой полосы пропускания тракта регенерационного участка (по сравнению с известным устройством в два раза) в предлагаемом регенераторе обеспечивается более высокое отношение сигнал/шум, чем в известном-устройстве, т.е. предлагаемый регенератор обладает большей помехозащищенностью при сохранении скорости двоичного линейного сигнала-.

Фм.2

РЕГЕНЕРАТОР ДВОИЧНОГО ЛИНЕЙНОГО СИГНАЛА, содержащий усилитель с корректирующим ксжтуром, вычитающий блок, йервый вход которого соединен ;с входом линии задержки, выход которой подключен к второму входу вычитающего блока, выход которого соединен с входом двухполупериодного выпрямителя, выход которого подключей к первому входу элемента совпадения и к входу блока восстановления временных интервалов, выход которого соединен с вторым входом элемента совпадения, выход которого подключен к входу первого счетного триггера, и выходной усилитель, о тличающийся тем, что, с целью повьшения помехозащищенности, в него введены, фазовый корректор, фильтр нижних частот и второй счетный триггер, клход которого соединен с входом выходного усилителя, причем выход усилителя с корректирующим контуром через последовательно соединенные фильтр нижних частот и фазовый корректор подключен к входу линии задержки, а выход первого (Л счетного триггера соединен с входом второго счетного триггера. с Вхб9 -dH fO