Цифровое устройство преобразования групповых сигналов систем связи с частотным разделением каналов Советский патент 1985 года по МПК H04J1/08 

Изобретение относится к электросвязи и мсжет быть использовяно в системах многоканальной связи с цифровой обработкой сигналов. Известно цифровое устройство форми рования сигналов систем связи с частот ным разделением каналов, содержащее последовательно, соединенные аналого цифровой преобразователь, цифровой интерполирующий фильтр, коммутатор, перемножитель, накапливающие сумматоры, запоминающие блоки, цифровые фильтры, сумматор, цифроаналоговый преобразователь и аналоговый полосовой фильтр, а также генератор несущей частоты, выход которого соединен с вторым входом перемножителя D Однако известное устройство хара теризуется больщой продолжительностью преобразования. Наиболее близким техническим ре.шением к предложенному является цифровое устройство преобразования групповых сигналов систем связи с частотным-разделением каналов, соде жащее N каналов преобразования, каж дьй из которых выполнен в виде последовательно соединенных входного аналогового фильтра, акалого-цифрового преобразователя и блока перено спектра сигнала, выходы которого со динены соответственно с входами дву входных цифровых фильтров, а также блок быстрого преобразования Фурье, входы которого соединены с вьгходами соответствующих входных цифровых фильтров каждого канала преобразова ния, 2N цифровых фильтров, входы которых соединены с соответствующим выходами блока быстрого прербразо.ва ния Фурье, а вькоды каждого 2N цифр вых фильтров подключены через блоки задержки к соответствующим входам сумматора, выход которого соединен через цифроаналоговый преобразовате с входом выходного аналогового филь ра 2. Однако такое устройство характери зуется большой продолжительностью преобразования, когда частота дискретизации входных сйгналов не кратн частоте дискретизации вьпсодного сигнала. Цель изобретения - уменьшение времени преобразования. Указанная цель достигается тем, что в цифровом устройстве преобразования групповых сигналов систем связи с частотным разделением каналов, содержащем N каналов преобразования, каждый из которых выполнен в виде последовательно соединенных входного аналогового фильтра, аналого-цифрового преобразователя и блока переноса спектра сигнала, выходы которого соединены соответственно с входами двух входных цифровых фильтров, а также блок быстрого преобразования Фурье, входы которого соединены с выходами соответствующих входных цифровьк фильтров каждого канала преобразования, 2N цифровых фильтров, входы которых соединены с соответствующими выходами блока быстрого преобразований Фурье, а выходы каждого из 2N цифровых фильтров подключены через блоки задержки к соответствующим входам сумматора, выход которого соединен через цифроаналоговый преобразователь с входом выходного аналогового фипьтра, в каждом входном цифровом фильтре введены блок разделения входной последовательности, блок коммутации, входы которого соединены с выходами блока разделения входной посредовательности, выходы блока коммутации соединены соответственно с входами 2N блоков цифровой, фильтрации, выходы которых соединены через блоки задержки с соответствующими входами сумматора, причем вход блока разделения входной по.следовательности и выход сумматора являются входом и выходом входного -цифрового фильтра. На фиг. 1 представлена структурная элект рическая схема цифрового устройства преобразования групповых сигналов систем связи с частотным разделением каналов; на фиг. 2 структурная электрическая схема входного цифрового фильтра; на фиг. 3 спектры сигналов и частотные .характеристики фильтров, поясняющие работу устройства. Цифровое устройство преобразования групповых .сигналов систем связи с настотным разделением каналов (фиг. 1) содержит каналы 1 -N преобразования, каждьй из которых содержит входной аналоговой фильтр 2, аналого-цифровой преобразователь 3, блок 4 переноса спейтра сигнала и два входных цифровых фильтра 5 и 6, а также блок 7 быстрого преобразования Фурье, цифровые фильтры , блоки 9 задержки, сумматор 10, цифроаналоговьш преобра.зователь 11 и вьгходной аналоговый фильтр 12. Каждый из входных цифровых фильтров 5 и 6 содержит (фиг. 2) блок 13 разделения входной последовательности, блок 14.коммутации, блок 15 15 jцифровой фильтрации, блоки 1616задержки и сумматор 17. Цифровое устройство преобразования групповых сигналов систем связи с частотным разделением каналов работает следующим образом. Входные аналоговые сигналы пяти первичных групп поступают на входы входных аналоговых фильтров 2, имеющих полосу пропус-сания равную 60108 кГц. Отфильтрованные сигналы поступают на входы аналого-цифровых преобразователей 3, осуществляющих дискретизацию входных сигналов с частотой 112 кГц и преобразование аналоговых отсчетов сигналов в цифровую форму. Спектры сигналов X1 (Z -TUT) с частотой дискретизации. 112 кГц на выходах аналого-цифровых преобразователей 3 условно показаны на фиг. За (где N равна числу кана лов устройства; для рассматриваемого случая N должно быть выбрано больще 5, а именно , значение п равно номеру канала преобразования и изменяется от 1 до N -j1) . Сигналы Х( Z.- поступают на вход блоков 4 переноса спектра сигнала, где осуществляется перенос спектра сигнала на четверть-частоты дискрети зации (вверх). На эти же входы могут поступать цифровые сигналы первичньгх групп непосредственно с входов устройства Б случае, если оборудование образования первичньгх групп является цифровым. На действительных выходах блоков 4 присутствуют сигналы X., 0(2 ), а. на мнимых - Х . (z ) Частота дискретизации каждого из эти сигналов равна 56 кГц. Спектр этих двух сигналов одного канала преобразования показа н на фиг. 36. С выходов блоков 4 каждьй из сигZNi ZN ,«( ) поступа ет на вход соответствующего входного ЦИФРОВОГО фильтра 5 и 6. Эти фильтры 1 5 . осуществляют одновременно следующие операции: интерполяцию входных.сигналов с коэффициентом 2 ( 2 «6 12 до получения частоты дискретизации 672 кГц; фильтрацию проинтерполированных сигналов фильтрами с передаNточной функцией С (2 ) и частотой дискретизации 672 кГц; прореживание отфильтрованных сигналов с коэффициентом М М-«- 1 7 до получения час тоты дискретизации 96 кГц. Модуль частотной характеристики фильтра G(2 ) показан на фиг. ЗВ, на фиг. 3 г - спектр непрореженного комплексного сигнала (с частотой дискретизации 672 кГц) / м / а / N iJTll -N-H N+t 1 nVZ /, ( 1 GU I Ha фиг. 3(9. показан спектр комплексного сигнала (с частотой дискре-, тизации 96 кГц) где сигналы (zf) и ) получены прореживанием с коэффициен (2 ) TOMN+1 из сигналов 1 V ( %,Г - Входные цифровые фильтры 5 работают следующим образом. Входной сигнал Х. п(Z ) либо 2Мг, N+lT X -. (2 ) поступает на вход блока 13 разделения входной пЪследовательно.сти, которьй разделяет входной сигнал с частотой дискретизации 56 кГц на 7 последовательностей (с частотой дискретизации 8 кГц) Л2Н n,R,Z .(). Эти семь последовательностей Х R ) или X. ,.-/т2«2) постуI ч /П| 1 I пают на входы блока 14 коммутации, который формирует из них (М+1) 2x6x7 84 последовательности (с частотой дис2f iкретизации 8 кГц (X д , „(Z ) (Z ). В последних обо начениях величины и «1,1 зависят о номера О р 2 N - 1 блока 15 цифровой фильтрации в данн входном цифровом фильтре 5 или 6, а значение О - S N равно номеру низкочастотного цифрового фильтра в соответствующем блоке 14. Выходной сигнал блока 15 цифрово фильтрации поступает на вход- соответствующего блока 16 задержки с передаточной функцией . С выходо блоков 16 сигналы поступают навход сумматора 17. Выходные сигналы сумматора 17 (они же выходные сигналы входного цифрового фильтра 5, 6) равны . гки N V afzl-y f R, ) . гн-1 N G, sUl г-«р Vnl() 5.0 fS -M,) Сигналы NP j}(Z ) и ; U ) с.частотой дискретизации 9бкГц пост пают на входы блока 7 быстрого пре разования Фурье, осуществляющего п бразование отсчетов входных сигналов согласно выражению М-1 U,(2).22;|c.(2K.i)v(H,zn-5,(2K.l)v,l(), K.O,f..JM-l, где N 6 - число каналов устройства; и 1(2) - сигнал на соответствующем выходе блока 7; Vn,R(l и п j( сигналы на п-м действительном и мнимом входах блока 7. Выходные сигналы блока 7 поступают на входы цифровых фильтров 8, имеющих частоту дискретизации 48 кГц и передаточные функции ), Выходные сигналы цифровых фильтров 8 поступают на входы 9 задержки с передаточными функциями Z4 Значение переметра К равно номеру соответствующего выхода блока 7. Передаточные функции ) цифровых фильтров 8 выбираются таким образом, что модуль частотной характеристики цифрового фильтра с частотой дискретизации 576 кГц и передаточной функцией (1. имеет вид, показанный на фиг. Зе. Выходные сигналы блоков 9 задержки складываются в сумматоре 10. Выходной сигнал (с частотой дискретизации 576 кГц) сумматора 10 равен nz),(z)uJz) и представляет собой цифровой сигнал вторичной группы. Блок 7 быстрого преобразования Фурье совместно с набором цифровых фильтров 8 и блоков 9 задержки, а также с сумматором 10 обеспечивает интерполяцию комплексных входных сигналов Vn(z) (фиг. 35) с коэффициентом до получения частоты дискретизации 576 кГц; фильтрацию этих сигналов фильтром с передаточной функцией F(Z) (фиг. Зе); перенос отфильтрованного комплексного- сигнала „(Z)P(Z) Vp(2) (фиг. 3) с частотой дискретизации 576 кГц по оси частот на величину (48п) кГц и

выделение действительной части-этого сигнала (спектры перенесенных по частоте действительных сигналов Yj,(2) показаны на фиг. 3|--к для значений номера канала п равных 1, 2 и 5); суммирование сигналов Yjj(Z) для получения цифрового сигнала вторичной группы (с частотой дискретизации 576 кГц) N-1

V(2|

Y (2)Спектр цифрового сигнала

ns1

У,(2) показан на

вторичной группы фиг. 3л) .

Выходной сигнал сумматора поступает на вход цифроаналогового преобразователя 11, преобразующего цифровые отсчеты я аналоговую форму Выходной сигнал цифроаналогового тгреобразователя 11, которому также соответствует фиг. Зд, поступает

на вход выходного аналогового фильтра 12 с полосой пропускания 312552 кГц, восстанавливающего непрерьшную во времени форму выходного

сигнала. Модуль частотной характеристики выходного аналогового фильтра 12 условно показан на фиг. 3м, а спектр выходного аналогового сигнала вторичной группы - на

фиг. Зн.

Поскольку общее количество умножений : за одну секунду, приходящееся на одну первичную группу, в предлагаемом устройстве значительно

меньше, чем в известном, то соответственно уменьшается количество операций во время преобразования.

Таким образом, уменьшается время преобразования в результате значительного уменьщения количества операций .

I

dff/xoS

Фие i

2N

Х/г,л (2 /

Хпт (7 и-177Г

Вход

ЦИФРОВОЕ УСТРОЙСТВО ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ГРУППОВЫХ СИГНАЛОВ. СИСТЕМ СВЯЗИ С ЧАСТОТНЫМ РАЗДЕЛЕНИЕМ.КАНАЛОВ, содержащее N каналов преобразования, каждьй из которых выполнен в виде последовательно соединенных входного аналогового фильтра, аналого-цифрового преобразователя и блока переноса спектра сигнала, вькоды которого соединены соответственно с входами двух входных цифровых фильтров, а также блок быстрого преобразования Фурье, входы которого соединены с выходами соответствующих входных цифровых фильтров каждого канала преобразования, 2N цифровых фильтров, входы которых соединены с соответствующими выходами блока быстрого преобразования Фурье, а выходы каждого из 2N цифровых фильтров подключены через блоки задержки к соответствующим входам сумматора, выход которого соединен через цифроаналоговый преобразователь со входом выходного аналогового (фильтра, отличающе, е с я тем, что, с целью уменьшения времени преобразования, каждьй входной цифровой фильтр содержит блок разделения входной последовательно- сти, блок, коммутации, входы которого сл соединены с выходами блока разделения входной последовательности, выходы блока коммутации соединены соответственно с входами 2N блоков цифровой фильтрации, .выходы которых соединены через блоки задержки с соответствующими входами сз мматора, 4 причем вход блока разделения входной ел последовательности и выход сумматора 4 являются входом и выходом входного 00 цифрового фильтра. ел

f f I5 / I

J Lli t-J i

/5

/5

i t l t I f I

2Ы

f5

16

2H

1b

Vr./f an

или .. ,л/)

. V/7.I I )

Выход Фаг. 2

U.ix......,o.rx./

22 JJ6Мг5ба672 нГц

ГУ. ГУ. Г 14. rk

288 Ш дО . 575

192

4в. 96 т т т ш

Фиг.З

- А-Ги

576

нГи