Устройство для передачи и приема сигналов телеинформации в верхней части спектра телефонного сигнала Советский патент 1993 года по МПК H04L27/10 

тической регулировки уровня, усилитель-ограничитель 12, частотный дискриминатор 13, фильтр 14 нижних частот, пороговый блок 15, блок 16 компенсации искажений преобладания, блок 17 компенсации изохронных искажений, решающий блок 18 и выходной согласующий блок 19, а также задающий генератор 9 и блок 10 формирования частот,

Блок 17 компенсации изохронных искажений содержит первый и второй блоки 22 выборки и хранения, инвертор 23, первый и второй блоки 24 задержки, дешифратор 25, перемножитель 26, трехстабильный ключ 27, фильтр 28 нижних частот и генератор 29, управляемый напряжением,

При этом информационным входом устройства для передачи и приема сигналов телеинформации является вход входного согласующего блока 1, а выходом - выход выходного согласующего блока 19. В тракте передачи выход входного согласующего блока 1 через последовательно соединенные по первому входу коммутатор 2, делитель 3 частоты, первый полосовой фильтр 4 передачи, регулятор 5 уровня передачи и усилитель 6 подключен ко входу фильтра 20 верхних частот первого блока 7 фильтров. Причем вход фильтра 21 нижних частот является входом телефонного канала, а объединенные выходы фильтра 20 верхних частот и фильтра 21 нижних частот соединены со входом первого согласующего трансформатора 8, выход которого является входом канала тональной частоты, предоставляемого аппаратурой уплотнения в че тырехпроводном окончании.. В тракте приема вход второго согласующего трансформатора 8 является выходом канала тональной частоты аппаратуры уплотнения, а выход соединен с объединенными входами фильтра 20 верхних частот и фильтра 21 нижних частот второго блока 7 фильтров. Причем, выход фильтра 21 нижних частот является выходом телефонного канала, а выход фильтра 20 верхних частот через последовательно соединенные второй полосовой фильтр 4, блок 11 автоматической регулировки уровня, усилитель-ограничитель 12, частотный дискриминатор 13, фильтр 14 нижних частот подключен к первому входу порогового блока 15 непосредственно и ко второму входу через блок 16 компенсации искажений преобладания. Выход порогового блока 15 через лоследо- вательно соединенный блок 17 компенсации искажений преобладания и решающий блок 18 одновременно подключен ко входу выходного согласующего блока 19 и управляющему входу, блока 17 компенсации изохронных искажений. Кроме того задающий генератор 9 соединен с блоком 10 формирования частот, первый и второй выходы которого подключены соответственно ко второму и третьему входам коммутатора 2, а третий выход подключен к высокочастотному входу частотного дискриминатора 3.

Помимо этого блок 17 компенсации изохронных искажений содержит первый блок

0 22 выборки и хранения, вход и выход которого являются входом и выходом блока 17 компенсации изохронных искажений. Ко входу первого блока 22 выборки и хранения подключены последовательно соединен5 ные второй блок 22 выборки и хранения, первый блок 24 задержки, перемножитель 26, трехстабильный ключ 27. фильтр 28 нижних частот и генератор 29, управляемый напряжением, выход которого подклю0 чен к управляющему входу первого блока 22 выборки и хранения и через инвертор 23 к управляющему входу второго блока 22 выборки и хранения. К управляющему входу блока 17 компенсации изохронных искаже5 ний подключены объединенные через второй блок 24 задержки входы дешифратора 25, выход которого соединен со вторым входом перемножителя 26. Кроме тог о потенци- альные. входы трехстабильного ключа 27

0 подключены к + и - источника питания. Устройство для передачи и приема сигналов телеинформации в верхней части спектра телефонного сигнала работает еле- , дующим образом. .

5 Входной сигнал дискретной информации через входной согласующий блок 1 поступает в передающий тракт на первый вход коммутатора 2, другие два входа которого соединены с первым и вторым выходами

0 блока 10 формирования частот. Блок 10 формирования частот формирует из основной частоты 960 кГц, поступающей от задающе- го генератора 9, сетку частот: на первом выходе 750 к Гц, на втором выходе 870 кГц и

5 на третьем выходе частоту заполнения 480 кГц. В зависимости от входной информации коммутатор 2 проключает сигнал с первого или второго выхода блока 10 формирования частот на вход делителя 3 частоты. Таким

0 образом, при поступлении информации в виде логической 1 либо логического О на выходе коммутатора 2 получают частотно- ма нипулированный сигнал с частотами соответственно равными 750 кГц либо 870

5 кГц, который с помощью делителя 3 частоты преобразуют в рабочую полосу частот верхней части спектра телефонного сигнала (2,2...3,4) кГц на характеристических частотах работы устройства соответственно ,5 кГц либо ,9 кГц. Для этого коэффициент деления делителя 3 частоты выбран равным 300.

Результирующий частотно-манипули- рованный сигнал в рабочей полосе частот канала телеинформации (2,,4) кГц с выхода делителя 3 частоты преобразуется с помощью первого полосового фильтра 4 в частотно-модулированный сигнал, уровень на передаче которого устанавливается равным заданному (-10 ± 1) дБ путем последовательно включенных регулятора 5 уровня передачи и усилителя 6, Сигнал с выхода усилителя 6 последовательно через фильтр 20 верхних частот первого блока 7 фильтров и первый согласующий трансформатор 8 поступает на вход, канала тональной частоты, предоставляемого аппаратурой уплотнения в четырехпроводном окончании. С другой стороны, фильтр 21 нижних частот первого блока 7 фильтров необходим для организации телефонного канала в обуженг;ом спектре частот- (0,3...2,0) кГц. Тем самым осуществляется одновременная передача сигналов телеинформации, и телефонного . сигнала.

Суммарные сигналы телеинформации и телефонный сигнал обратного направления, прошедшие канал тональной частоты аппаратуры уплотнения и искаженные за счет неидеальности его АЧХ и ГВП, поступают в тракт приема через второй согласующий трансформатор 8 на вход второго блока 7 фильтров. Здесь сигналы разделяются по направлениям.Телефонный сигнал с обуженным спектром частот (0,3...2,0) кГц выделяется фильтром 21 нижних частот, а частотно-модулированный сигнал телеинформации в верхней части тонального спектра частот (2,2,..3,4} кГц выделяется фильтром 20 верхних частот и поступает на второй полосовой фильтр 4.

Отфильтрованный таким образом частотно-модулированный сигнал, пройдя блок 1.1 автоматической регулировки уровня, необходимый для компенсации остаточного затухания и частичной коррекции АЧХ. канала связи, несинхронно демодулируется с оценкой значений дискретной информации. Для этого частотно-модулированный сигнал через последовательно соединенные усилитель-ограничитель 12 и частотный дискриминатор 13 поступает на вход фильтра 14 нижних частот. Устойчивая работа частотного дискриминатора 13 обеспечивается подачей на его высокочастотный вход колебания частоты заполнения 480 кГц с третьего выхода блока 10 формирования частот. Конструктивная реализация частотного дискриминатора 13 аналогична устройству- прототипу 1, коэффициенты деления счетчиков в котором подобраны с позиции максимального размаха дискриминационной характеристики и равны 32, Фильтр 14 нижних частот выделяет низкочастотную составляющую из последовательности групп импульсов с выхода частотного дискриминатора 13. Такой фильтр обладает линейной фазовой характеристикой, аппроксимируемой по Бесселю 5-го порядка и с частотой

среза 600 Гц,

Полученный низкочастотный сигнал с выхода фильтра 14 нижних частот поступает не пороговый блок 15 с цепью адаптивной компенсации искажений преобладания. По-.

следнее достигается включением блока 16. компенсации искажений преобладания, который осуществляет слежение за средним значением напряжения сигнала с выхода фильтра 14 нижних частот и подачи напряжения смещения на второй вход порогового блока 15.

Цифровой несинхронно-демодулиро- ванный частотно-манипулиро.ванный сигнал на выходе порогового блока 15 обладает

высокой степенью изохронных искажений до 25%, что обусловлено неравномерностью частотных характеристик канала связи. Однако указанные искажения, вызванные, в основном, интерференционными помехами за счет неидеаль.ности тракта передачи, носят усеченный закон распределения.. Поэтому такие искажения не приводят к существенной размытости глаз-диаграммы сигнала с.выхода фильтра

14 нижних частот, что дает возможность устойчиво осуществить передачу данных с высокой верностью, используя когерентный метод принятия решения в отсчетные (тактовые) моменты времени с помощью блока

17 компенсации изохронных искажений и решающего блока 18. С этой целью блок 17 компенсации изохронных искажений производит отслеживание временного сдвига от значащего момента времени путем выделения тактового колебания по работающему сигналу. При таком построении устройства искажения будут контролируемы и определяться только дисперсией фазовой ошибки выделенного тактового колебания,

Алгоритм работы блока 17 компенсации изохронных искажений основан на следующем разностном уравнении для оценки- неизвестной задержки сигнала тп в дискретные nT-моменты времени

AI тп -Кф slgnfxn-n/a} sign {D(mn-rrtn+i)} (1)

Здесь, At - оператор первой разности; Кф - коэффициент передачи фильтра в цепи

обратной связи оценки неизвестного параметра хп-н/2 - отсчетные значения сигнала с выхода фильтра 14 нижних частот в моменты времени jn+1/2)T; Т - тактовый интервал времени; mn оценка информаци- онных символов, принимающих значения + 1 или -1; slgn() - функция, определяющая знак выражения (), стоящего в скобках; Р()- ключевая функция, равная

1, mn -mn-n 1:

D(mn-mn+i)

-1, mn -mn+i 1; (2) О,

В соответствии с указанным алгоритмом (1) блок 17 компенсации изохронных искажений содержит два блока 22 выборки и хранения, на объединенные входы которых поступает знак несинхронно-демодули- рованного сигнала x(t) с выхода порогового блока 15. Первый блок 22 выборки и хранения стробирует (выбирает) сигнал, поступающий на его вход в тактовые моменты времени и экстраполирует (хранит) его от- счетные значения на длительности тактового интервала времени. По результирующему сигйалу с выхода первого блока 22 выборки и хранения принимается в решающем блоке 18 решение о передаваемых информацией- ных символах mn. Второй блок 22 выборки и хранения определяет знак сигнала хп+ч/2 в моменты времени, отстоящие от отсчетного значения на пол периода колебания тактовой частоты 1/2Т. Для этого на управляющий вход второго блока 22 выборки и хранения по отношению к первому блоку 22 выборки и хранения через инвертор 23 поступает инверсное колебание тактовой частоты с выхода генератора 29, управляемого напряжением.

Знак сигнала хп+1/2 с выхода второго блока 22 выборки и хранения через первый блок 24 задержки поступает на первый вход перемножителя 26. Постоянная времени первого блока 24 задержки равна Т/2 и необходима для временного согласования сигналов, поступающих на входы перемножителя 26. На другой вход перемножителя 26 подан знак сигнала ключевой функции D() с выхода дешифратора 25, ра- ботающего по двум информационным символам mn и Шп-н, задержанным Друг относительно друга на тактовый интервал времени Т с помощью второго элемента задержки 24.

Полученный таким образом сигнал управления для компенсации изохронных искажений, поступает на вход трехста- бильного ключа 27. Трехстабильный ключ 27 в зависимости от знака сигнала управления

0

5

0 5 0. 5 0

5 0 5

коммутирует вход фильтра 28 нижних частот соответственно на + либо - источника питания, изменяя тем самым частоту генератора 29. При О управляющем сигнале трехстабильный ключ 27 находится в пассивном состоянии, т.е. уровень сигнала на его выходе за счет большого внутреннего сопротивления удерживается равным предыдущему, которое было сформировано на входе фильтра 28 нижних частот.

Следовательно, блок 17 компенсации изохронных искажений путем адаптивного отслеживания ухода фазы тактового колебания от значащего момента времени производит компенсацию искажений, используя когерентный метод принятия решения в решающем блоке 18. Сигнал оценки информационных символов с выхода решающего блока 18 поступает на выходной согласующий блок 19, выход которого является информационным выходом устройства.

Таким образом, введение блока 17 компенсации изохронных искажений позволяет при сохранении телефонной связи организовать в верхней части тонального спектра частот (2,2...3,4) кГц канал телеинформации, обеспечив величину изохронных искажений не более 7% на скорости передачи 600 Вод при работе по каналу тональной частоты аппаратуры уплотнения с шестью переприемными участками, а также при наличии сдвига частоты в канале связи до ± 6 Гц и изменении уровня принимаемого сигнала от-11 до-43 дБ. Фор мула изо б ре тения

1. Устройство для передачи и приема сигналов телеинформации в верхней части спектра телефонного сигнала, содержащее в передающей части последовательно соединенные входной согласующий блок, коммутатор, делитель частоты, первый полосовой фильтр, регулятор уровня передачи, усилитель, первый блок фильтров, состоящий из фильтра верхних частот и фильтра нижних частот с объединенными выходами и первый согласующий блок, а в приемной части - второй согласующий блок, и последовательно соединенные второй по- люсовой фильтр, блок автоматической регулировки уровня, усилитель-ограничитель, частотный дискриминатор, фильтр нижних частот и пороговый блок, а также содержащее последовательно соединенные задающий генератор и блок формирования частот, выходы которого подключены к входам коммутатора и частотного дискриминатора, от- л ича ю щееся тем, что, с целью повышения помехоустойчивости путем адаптивной компенсации краевых искажений, в приемной части введены второй блок фильтров,

состоящий из фильтра верхних частот и фильтра нижних частот, входы которых объединены, блок компенсации помех преобладания и последовательно соединенные блок компенсации изохронных искажений, решающий блок и выходной согласующий блок, вход которого объединен с управляющим входом блока компенсации изохронных искажений, причем блок компенсации помех преобладания включен между первым и вторым входами порогового блока, выход которого подключен к входу блока компенсации изохронных искажений, а второй блок фильтров включен между выходом второго согласующего блока и входом второго полосового, фильтра.

2. Устройство по п. 1, от л и ч а ю ще е- с я тем, что блок компенсации изохронных искажений содержит первый блок выборки

0

5

Ь

и хранения, вход и выход которого являются входом и выходом блока компенсации краевых искажений, подключенные к входу первого блока выборки и хранения последовательно соединенные второй блок выборки и хранения, первый блок задержки, перемножитель, трехстабильный ключ, фильтр нижних частот и генератор, управляемый напряжением, выход которого подключен к управляющему входу первого блока выборки и хранения и через инвертор к управляющему входу второго блока выборки и хранения, а также подключенные к управляющему входу блока компенсации изохронных искажений последовательно соединенные второй блок задержки и дешифратор, выход которого подключен к второму входу перемножителя, а второй выход соединен с входом второго блока задержки,