Адаптивное дуплексное устройство для передачи и приема фазоманипулированных сигналов Советский патент 1986 года по МПК H04L27/18 

«

10

20

25

Изобретение относится к электросвязи, может найти применегше i.. устройствах передачи данных по каалам связи и является усовершенстованием изобретения по авт.св. 1111259,

Це:Ль изобретения - повышение помеоустойчивости.

На фиг, 1 изображена структурно- электрическая схема устройства; на иг. 2 - структурно-электрическая схема передатчика; на фиг„ 3 - Структурно-электрическая схема входного согласующего блока,

Устройство содержит передатчик 1, вычитатель 2, приемник 3, кодер 4, входной согласующий блок 5, первый накопитель 6, сумматор 7, ключ 8, второй накопитель 9,.источник 10 сообщений, получатель 11 сообщений, при этом первый накопитель 6 и второй накопитель 9 содержат первые 12,1 12,2 и вторые 13,1 и 13,2 коммута- т оры и первую - восьмую линии 14.1 - 14.8 задержки, трансверсальный фильтр 15, генератор 16, элемент 17 запрета, первый счетчик 18, дешифратор 19, первый триггер 20, элемент .И 21, второй счетчик 22, второй триггер 23, блок 24 формирования значащих моментов, третий счетчик 25, блок .26 памяти, коммутатор 27, четвертый счетчик 28, пороговый блок 29, третий триггер 30 и оперативный за- поминающий блок 31, причем передатчик 1 содержит постоянный запоминающий блок 32 и цифроаналоговый преобразователь 33, а входной согласующий блок 5 - вычитатель 34 и аналого-цифровой преобразователь 35,

Устройство работает следующим образом.

Работу устройства можно разделить На процессы предварительной адаптации под параметры канала связи и дуп- 5 лексной передачи информации.

Процесс предварительной адаптации заключается в следующем, С выхода источника 10 сообщений поступает управляющий сигнал в виде логической единицы, который размыкает ключ 8 и подает на вход второго накопителя 9 нуль, тем самым последний обнуляется, Этот же сигнал обнуляет первый счет- чик 18. В момент обучения кодер 4, вы- дает на вход передатчика 1 все используемые символы а., Для троичной системы счисления это будет О, 1, 2.

30

5

35

50

40

12562382.

В соответствии с каждым символом а., передатчик 1 формирует фазоманипули- реванный сигнал по закону

0

20

25

5

30

О 1

и, {t)(t:-tp + tfj.+j .a;J ,

(1)

где Qg - частота гармонического колебания;

t - текущий момент времени; (j)j, - начальная фаза; t. -i-й временной интервал формирования ФМ-сигнала.

Сигнал с выхода передатчика 1 поступает в канал связи и одновременно

5 во входной согласующий блок 5, Так как в момент обучения трансверсальный фильтр 15 выдает нуль на своем первом выходе (дополнительный вход входного согласующего блока 5), то сигнал, поступающий на вход входно- го согласующего блок а 5, квантуется по уровню аналого-цифровым преобра-. эователем 35, Сигнал с выхода входного согласующего блока 5 поступает одновременно на один из входов вычи- тателя 2 и на вход первого накопителя 6, который производит запоминание входной информации в одной из линий 14,1 - 14.3 задержки. Первый коммутатор 12.1 коммутирует поступающие .сигналы в соответствии с величиной а на. одну из линий 14.1 - 14.3 задержки. Таким образом, в линии 14.1 задержки всегда хранится образец пере35 даваемого сигнала Uo(t), в линии-14,2 задержки хранится (t),,a в ли- : НИИ 14.3 - ), После записи, образ- цов передаваемого сигнала снимается yпpaвляющliй сигнал с выхода источника 10 сообщений, а также обнуляющий сигнал с первого счетчика 18. Тактовые импульсы с выхода генератора 16, пройдя элемент 17 запрета, изменяют состояние первого счетчика 18, кото - рый переходит в первое состояние (001) и выдает команду передатчику 1 на формирование очередного сигнала

Uy(t),( -ti)+q,. (2)

50 Сигналом с вЫхода первого счетчика 18 подключается линия 14,4 задержки, в которую записывается образец UQ (t), Генератор 16 выдает очередной тактовый импульс, тем самым состояние первого счетчика 1.8 изменяется на единицу и становится 010, По этому сигналу передатчик 1 формирует сигнал

40

. Uy(t)(t-t;)+lfJ. (3)

Сигнал (t) фиксируется в линии 14.5 задержки. В общем случае ( 0 г сигналы U|j,(t) и Оц (t) используются для определения гладкой задержки подключаемого канала связи. Гладкая задержка - время между началом передачи сигнала и моментом появления в точке переда- чи первого эхо-отклика канала на переданный сигнал.

При переходе первого счетчика 18 в состояние 011 выдается команда пердатчику 1 на формирование сигнала Uu), (t) поступающего в канал связи, и через входной согласующий блок 5 на вход вычитателя 2. По данному сигналу первого счетчика 18 через второй коммутатор 13.1 подключается вы- ход линии 14.4 задержки и выводится ее содержимое U( (t) . Сигнал на выходе вычитате ля 2 определяется сигналом UM,(t), прошедшим эхо-тракт,

L;(t)Uu,,(tp+Uu(t),(t),

(4)

где иц, (t, и U(jj (t - сформированные передатчиком 1 сигналы с частотой W, в разные моменты времени t и t, , разделенные числом периодов частоты. ,

. Сигнал UQ(t) подают в блок 24 формирования значащих моментов, в котором отмечаются короткими импульсами переходы сигнала через нуль. Четвертый счетчик 28 измеряет время между соседними , и (K+l) периодами короткими импульсами, и результат измерения в виде двоичного числа переписывается в блок 26 памяти с приходом очередного короткого импульса. Таким образом, на выходе блока 26 памяти Поочередно появляются двоичные числа (-А;), характеризующие длительность полупериодов Uj, (t).

Дешифратор 19 дешифрирует состояние первого .счетчика 18 (011), в результате чего выдается команда коммутатору 27 подключить выход блока 26 памяти на вход трансверсального фильт ;ра 15.

Выходной сигнал трансверсального фильтра 15 определяется выражением

в«И),;;С,;-Х;,

где п - количество отводов трансверсального фильтра 15;

1256238

- коэффициенты передачи в отводах трансверсального фильтра 15; X - входной сигнал.

В момент определения гладкой задерж - ки коэффициенты С принимаются равны ми единице, а входной сигнал X; - эт длительность полупериодов частоты (О, определяемая числами (-А;). Выходной сигнал трансверсального фильтра 15 в эт ом случае определяется выражением

Y,,.,,(t).i:(-A;).(6)

Сигнал Ygy, и, второго выхода трансверсального фильтра 15 подается во второй триггер 23, подготавливая последний к переключению. Генератор 16 выдает очередной импульс, первый счетчик 18 переходит в состояние 100. Данное состояние дешифрируется дешифратором 19, и коммутатор 27 остается в предыдущем состоянии. Передатчик 1 формирует сигнал а к второму входу вычитателя 2 подключается линия 14,5 задержки. Сигнал на выходе вычитателя 2 определяется как

.

UGJ, (t), при гладкой задержки(7)

Ufj (t), при гладкой Vзaдepжки. Таким образом, как только из канала связи будет приниматься сигнал UcojCt), это означает, что гладкая задержка закончилась. Длительности по- лупериодов частоты CJ также преобразуются в числа (+В ,), причем для удобства реализации трансверсального фильтра 15 выбирают , /. На вход четвертого счетчика 28 подают с выхода генератора 16 тактовую частоту, определяемую выражением (t)

f-

I-H-IJ

2w, 20)2

(8)

50

5

где m - разрядность используемого четвертого счетчика 28. При поступлении чисел (+В;), характеризующих длительности полупериодов и) 2 сигнала UQj,(t), на вход трансверсального фильтра 15 последний через определенное время, называемое временем анализа, переходит в другое устойчивое состояние

f,,,«(t)r(+B;).

(9)

Время между началом передачи сигнала Uj.(t) и появления сигнала ), прошедшего эхо-тракт, есть гладкая задержка. Для ее измерения служат второй триггер 23, элемент И 21 и второй счетчик 22. При переходе первого счетчика 18 в состояние 100 на выходе дешифратора 19 появляется короткий импульс, переводящий второй триггер 23 в единичное состояние, .а второй счетчик 22 принудител зно устанавливается в исходное состояние Второй триггер 23 разблокирует элемент И 21, тактовые импульсы с выхо- .да генератора 16 проходят на вход второго счетчика 22, который начинает изменять свое состояние до тех пор, пока с выхода трансверсального фильт- ра 15 не появится сигнал l,,, (t) s которьш возвращает второй триггер 23 в исходное состояние и закрывает элемент И 21; второй счетчик 22 выполняется с предустановкой, и в первый момент фиксируется число, равное половине длины трансверсального фильтра п/2,

При переходе первого счетчика 18 в состояние 101 передатчик 1 выдает нулевой сигнал, тем самым производится подготовка канала связи к снятию импульсной реакции эхо-тракта. Очередным тактовым импульсом первый счетчик 18 переводится в состоя- ние 110 По этому сигналу передатчик 1 формирует короткийd-импульс, Дешифратор 19 дешифрирует данное состояние первого счетчика 18, на выходе дешифратора 19 появляется корот- кий импульс, устанавливающий первый триггер 20 в нуль, а третий триггер 30 - в единичное состояние. Сигнал с выхода третьего триггера 30 1 сбрасывает третий счетчик 25 в нуле- вое состояние. После окончания короткого импульса с выхода дешифратора 19 третий триггер 30 возвращается в нулевое состояние очередным тактовым импульсомо Третий счетчик 25 начи- нает изменять свое состояние, и как только достигнет значения гладкой задержки, хранимой во втором счетчике 22, на выходе порогового блока 29 появляется логическая единица, кото- рая переводит первьй триггер 20 и третий триггер 30 в единичное состояние.

5

5

0

5

Первый триггер 20 подключает выход вьгчитателя 2 через коммутатор 27 ни вход трансверсального фильтра 15. Из канала связи приходит сигнал, соответствующий импульсной реакции паразитного эхо-тракта, который, пройдя входной согласующий блок 5, вычита- тель 2, коммутатор 27, устанавливает веса CK в трансверсальном фильтре 15. Во время снятия импульсной р акции первый накопитель 6 отключен, поэтому второй вход вычитателя 2 заблокирован. Третий триггер 30 очередным тактовым импульсом возвращается в исходное состояние.

Генератор 16 выдает очередной тактовый импульс, переводящий первьй счетчик 18 в состояние 111. Данное состояние дешифрируется дешифратором 19, на выходе последнего появля.- ется сигнал, возвращающий первьй триггер 20 в исходное (нулевое) сое-. тояние, закрывается элемент 17 запрета. Одновременно с выхода дешифрато ра 19.вьиается сигнал источнику 10 сообщения, свидетельствующий о том, что режим обучения закончен, а также вьздается сигнал разблокировки выхода трансверсального фильтра 15. В период адаптации сигналы противоположной стороны должны отсутствовать.

После окончания обучения начинается дуплексная передача данных, которую можно пояснить следующим образом. После окончания обучения ключ 8 замыкается. Поток логических нулей и единиц преобразуется в кодере 4 в перекодированный сигнал, при этом три двоичных символа преобразуются в соответствующие два символа троичной системы счисления

(b,,,a2), b;e{0,l 5, а,,1,2,

В соответствии с каждым символом а, передатчик 1 формирует фазоманипу- лированный сигнал U;(t) по закону (1). Сигнал с выхода, передатчика 1 поступает в канал связи и одновременно во входной согласующий блок 5. Процесс разделения направлений (компенсации сигналов собственного передатчика, компенсации эхо-сигналов) и демодуля - ции сигналов противоположной стороны рассмотрим методом суперпозиции. Вначале рассмотрим, каким образом ком- ,

пенсируются сигналы собственного передатчика 1 . Для этого предполи-- жим, что эхо-сигналы пока отсутствуют, т.е. на дополнительный вход вход

ного согласующего блока 5 поступает с выхода трансверсального фильтра 15 нуль. Тогда передава емые сигналы U,(t), пройдя входной согласующий блок 5, поступают одновременно на один из входов вычитателя 2 к на вход первого накопителя 6. Первый коммутатор 12,1 коммутирует поступающие сигналы в соответствии с величиной av на одну из линий 14.1-14.3 задержки. Если , то первый коммутатор 12.1 подключает выход входного согласующего блока 5 на вход линии 14.1 задержки, а выход ее через второй коммутатор 13.1 коммутируется на второй вход вычитателя 2.

На выходе вычитателя 2 результирующее значение

L(t)U(t)-U/t,), где U,,(t) и U(t,) - сигналы собсти г О 1

венного передатчика 1, сформированные в разные моменты времени по одному управляющему сигналу с выход кодера 4. Так компенсируются сигналы собственного передатчика, а вместо прежнего значения U(j(tj), которое хранилось в линии 14.1 задержки, вводится новое значение Ug(t), которое будет храниться в указанной линии 14.1 задержки до передачи очеред ного символа а 0 и т.д. Так как сигналы собственного передатчика 1 взяты непосредственно из канала связи, то U(t), в конечном счете, омре

деляются входными параметрами Z (t)

канала связи, которые относительно двух передаваемых символов можно считать постоянными.

Поясним, каким образом компенсируются эхо-сигналы передатчика 1.

Передаваемые отсчеты Xj , из которых Состоит сигнал (t), хранимьш в постоянном запоминающем блоке 32 передатчика 1, задерживаются ровно н время гладкой задержки. С этой целью Х подаются на вход оперативного запоминающего блока 31. Пусть третий счетчик 25 в данный момент находится в нулевом состоянии, тогда в опера- тивном запоминающем блоке 31 указана нулевая ячейка памяти, из которой вначале считывается ранее хранимая информация Х;., , а затем записывается отсчет X;. Тактовый импульс, поступающий на вход третьего счетчи- ка 25, переводит его в очередное (00...01) состояние, указывающее номер первой ячейки оперативного запо

минающего блока 31. По данному адресу вначале считывается его содержимое Х;(,ц затем записывается Х;,., и т.д., до достижения третьим счетчиком 25 состояния второго счетчика 22, условно обозначенного буквой С. После этого на выходе порогового блока 29 появляется логическая единица, которая записывается в третий триггер 30, тем самым третий счетчик 25 обнуляется и сигнал с выхода порогового блока 29 пропадает. Третий триггер 30 вновь в исходном (нулевом) состоянии, чем разрешается работа третьего счетчика 25.

При переводе третьего счетчика 25 в нулевое состояние по нулевому адресу из оперативного запоминающего

0

0

5

0

5 0 5

блока 31 считывается X

I

а затем фиксируется X ; и т.д. Таким образом, на выходе оперативного запоминающего блока 31 будут отсчеты передаваемого сигнала U;(t), задержанные ровно на время гладкой задержки данного канала связи. Данные отсчеты X; подаются в трансверсальный фильтр 15, который согласно выражению(5) рассчитывает выходную величину Ugj,, (t) - оценку эхо-сигнала, которая вычитается затем в вычитателе 34 входного согласующего блока 5 из суммарного сигнала, поступающего из канала связи.

Рассмотрим работу устройства в случае присутствия принимаемого сигнала противоположной станции, Пусть на противоположной стороне имеется аналогичный кодер и передатчик, формирующий фазоманипулированный сигнал

K;(t)V,),(t-t;) + tfX i4

(10)

где VP - амплитуда принимаемого сигнала;

4 jN - начальная фаза передатчика противоположной стороны;

С ДО.П

2J - сигнал на выходе кодера противоположной стороны, В общем случае а;(t)C;(t+Qt), где ut - временной сдвиг между двумя последовательностями на выходе собственного кодера 4 и кодера противоположной стороны. Сдвиг ut между-aj и С; не оказывает влияния на работоспособность устройства. Для пояснения работы разобьем принимаемый сигнал на отрезки длительностью Т, совпадающие с передаваемыми символами а

Таким образом, принимаемый сигнал можно представить отрезками S; сигналов, начало и окончание которых совпадают с началом и окончанием символа а на входе собственного передатчика 1, а принимаемый сигнал после окончания обучения представится как S, Sg, ,...3„. Для принимаемого сигнала временной интервал взят , так как до этого момента шло обучение устройства и принимаемый сигнал отсутствовал.

Сигнал на вх оде входного согласую ;щего блока 5 представляется суммой трех сигналов: передаваемого U;(t), эхо-сигнала U;(t) и принимаемого (t). Во входном согласующем блоке 5 производится компенсация эхо- сигналов Uj(t), поэтому сигнал на выходе входного согласующего блока 5

M;(t)U;(t)+Si(t). (11)

Дпя компенсации сигналов собственного передатчика 1 необходимо из очередного М, (t) сигнала вычесть предьщущий M;(t). Тогда на вькоде вы читателя 2 результирующее значение

L;,K (t)M;-,(t)-M,-(t)U,VK (t) +

(t)-U;(t)-S;(t)S- (t)-S; (t).

(12)

Таким образом, в случае присутствия сигналов противоположной стороны на выходе вычитателя 2 имеем разностьi двутс сигналов: очередного и предыдущего.

Как видно из формулы (12), для восстановления формы S; (t) принимаемого сигнала на (i+k) тактовом интервале необходимо знать восстановленное ранее значение S;(t:). Восстановление формы принимаемого сигнала и хранение результата предыдущего значения восстановленного сигнала производятся в сумматоре 7, ключе 8

и втором накопителе. 9. Действительно, ключен к дополнительному входу перепри приеме сигналов противоположной стороны при на выходе вычитателя 2 имеем:

L(t)S(t)-S.,(t)S(t), (13) так как по условию Зд,-1 ()0Величина Sn,(t) складывается с со- держимьпч линии 14.6 задержки. Так как в момент обучения второй накопитель 9 обнулен, то сигнал на выходе сумматора 7

50

55

датчика, к третьим входам ключа и первого и второго коммутаторов первого накопителя, дополнительный выход передатчика подключен к второму входу оперативного запоминающего блока, к выходу вычитателя подключены второй вход коммутатора и вход блока формирования значащих моментов, выход которого подключен к второму входу блока памяти, второй выход де- щифратора подключен к управляющему входу источника сообщения, первому входу первого триггера, второму вхоD(t)S(t)(t). (14) Величина S..,(t) фиксируется затем

в линии 14.6 задержки и используется

15

20

5 О

25

30

25623810

в дальнейшем для восстановления формы принимаемого сигнала. Действительно, в случае появления на выходе кодера 4 сигнала а,,0 имеем:

35

40

Мтм(ь)и,, (t)-bs«,,(t);

1,

mi-i

DmH(t)S,

s., t

tYlf t

(t)S,,(t)-S(t);

(t)-S(t)4.S(t)

Л)

m

(15) и т.д.

Таким образом, на выходе сумматора 7 имеем:

D;(t)f.,(t-t,) + CfVc;., J

(16)

Т.е. восстановленный принимаемый сигнал, в котором отсутствуют сигналы собственного передатчика и эхо-сигналы .

Далее сигналы D;(t) демодулируются и вьщаются получателю 11 сообщений.

Формула изобретения

1. Адаптивное дуплексное устройство для передачи и приема фа- зоманипулированных сигналов по авт. ев, № 1111259, отличающееся тем, что, с целью повышения помехоустойчивости, в него введены первый триггер, последовательно соединенные генератор, элемент запрета, первый счетчик, дешифратор, второй триггер, элемент И, второй счетчик, пороговьм блок, третий триггер, третий счетчик, оперативный запоминающий блок и трансверсйльный фильтр и последовательно соединенные блок формирования значаш 1х моментов, четвертый счетчик, блок памяти и коммутатор, выход которого подключен к второму входу трансверсального фильтра, к управляющему выходу источника сообщения подключен второй вход первого счетчика, выход которого под

датчика, к третьим входам ключа и первого и второго коммутаторов первого накопителя, дополнительный выход передатчика подключен к второму входу оперативного запоминающего блока, к выходу вычитателя подключены второй вход коммутатора и вход блока формирования значащих моментов, выход которого подключен к второму входу блока памяти, второй выход де- щифратора подключен к управляющему входу источника сообщения, первому входу первого триггера, второму входу элемента запрета и третьему входу трансверсального фильтра, первый и второй выходы которого соединены соответственно с дополнительным входом входного согласующего блока и вторым входом второго триггера, выход третьего счетчика подключен к второму входу порогового блока, выход которого подключен к второму входу первого триггера, .выход которого подклю- чен к третьему входу коммутатора, четвертьй вход которого соединен с третьим выходом дешифратора, первый выход которого подключен к второму входу второго счетчика,а четвер- тый выход - к второму входу третьего триггера и к третьему входу первого триггера, выход генератора.подключен к вторым входам третьего.и четвертого счетчиков элемента И и к третьему входу третьего триггера.

2.Устройство по п. 1, о т л и- чающее-ся тем, что передатчик содержит последовательно соединенные постоянный запоминающий блок и цифро аналоговый преобразователь, выход которого является основным выходом передатчика, основным и дополнительным входами и дополнительным выходом которого являются соответственно первый

,и второй входы и выход постоянного .за поминающего блока.

3.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что входной согласующий блок содержит последовательно соединенные вычитатель и аналого-цифровой преобразователь, выход которого является выходом входного согласующего блока, входом и дополнительным входами которого являются со ответственно первьш и второй входы вычитателя.

Изобретение относится к электросвязи. По отношению к авт.ев, № t111259 повышается помехоустойчивость устр-ва. Устр-во содержит передатчик (П) 1, вычитатель 2, приемник 3, кодер 4, входной согласующий блок (ВСБ) 5, два; накопителя 6 и 9, Состоящие каждый из коммутаторов 12 и 13 и линий 14 задержки, сумматор 7, ключ 8, источник 10 сообщений, получатель 11 сообщений, трансверсальный фильтр 15, г-р 16, элемент 17 запрета, четыре счетчика 18, 22, 25 и 28, дешифратор 19, три триггера 20, 23 1И 30, элемент И 21, блок 24 формирования значащих моментов, блок 26 памяти, коммутатор 27, пороговый блок 29 и оперативный запоминакмций блок 31 . Работа устройства делится на два проуесса: 1) предварительной адаптации под параметры канала связи; 2) дуплексной передачи информации. При этом в устр-ве осуществляется восстановление формы принимаемого сигнала и хранение результата предыдущего значения восстановленного сигнала, в котором отсутствуют сигналы собствеН1 ого П 1 и эхо- сигналы. Даны примеры выполнения П 1 и ВСБ 5. 2 з.п. ф-лы, 3 ил. § (Л

-45J

Фиг.2

Фиг.З

Редактор В.Петраш

Составитель О.Андрушко

Техред М.Ходанич Корректор И.Муска

Заказ 4838/59 Тираж 624Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная, 4,