Изобретение относится к электросвязи и может быть использовано для управления коммутационным оборудованием цифровых электронных АТС с импульсно-кодовой модуляцией.
Цель изобретения.- расширение динамического диапазона уровней принимаемого сигнала.
На чертеже изображена функциональная схема адаптивного группового приемника многочастотного кода с импульсно-кодовой модуляцией.
Приемник содержит оперативное запоминающее устройство t, коммутатор 2 адресов, блок 3 генераторов, первый, второй и третий регистры 4-6, блок 7 перемножителей, первый и второй преобразователи 8 и 9 кода, первый и второй вычислительные блоки 10 и 11, первый и второй счетчики 12 и 13, компаратор 14 кода, первое, второе и третье постоянные запоминающие устройства 16, 15, 17 и сумматор 18 кодов, введен дополнительно измеритель 19 средней амплитуды сигнала, тактовый вход которого подключен к тактовому входу оперативного запоминающего устройства 1, соответствующие выходы которого через измеритель 19 средней амплитуды сигнала подключены к соответствующим первым входам первого ПЗУ 16, при этом дополнительный выход блока 2 генераторов соединен .с разрешающими входами первого 8 и второго 9 преобразователей кода и со входом запрета измерителя 19 средней амплитуды сигнала, установочный вход которого подключен к первому выходу блока 3 генераторов.
Приемник работает следующим образом.
На входы данных оперативного запоминающего устройства (ОЗУ) 1 поступает па- рэллельн и нелинейный ИКМ-код отсчета сигнала очередного канала, содержащий знаковый S-ой разряд и три старших значащих разряда (7-ой, 6-ой и 5-ый), определяющих номер сегмента нелинейного кода отсчета. Четыре младших разряда ЖМ-ко- да, определяющие положение отсчета внутри данного сегмента, с целью упрощения приемника не подвергаются обработке и отбрасываются. Поскольку практически ёся информация о спектральном составе двух- частотного сигнала заключена в знаковом разряде ИКМ-кода отсчетов, гармонический сигнал обладает значительной избыточностью. Благодаря избыточности, усечение И КМ-кода до 4-х старших разрядов (как показало моделирование на микро-ЭВМ) не снижает заметно помехоустойчивости приема.
Последовательность отсчетов группового цифрового ИКМ-сигнала, несущего информацию о двухчастотных посылках набора в каждом из 32-х каналов, записывается в ОЗУ 1 по мере поступления в соответствующие каждому каналу адреса. Для формирования адресов используются сетки частот(1024-0,0625) кГц, вырабатываемые в блоке 3 генераторов путем последовательного деления импульсов тактовой частоты f 2048 кГц.
Цикловая синхронизация блока 3 генераторов обеспечивается путем подачи на его второй вход импульсной последовательности fu 8 кгц.
Сигналы набора номера передаются в спектре канала ТЧ многочастотным кодов 2 из б в диапазоне частот (700-1700) Гц и уровней (-36-6) дБмО с возможным перекосом уровней Р 6 дБ. Всего может существовать Се 15 комбинаций кода для передачи 10 цифр и ряда вспомогательных сигналов при автоматическом установлении соединения между аналоговыми координатными АТС и цифровыми ЭАТС-ЦА с И КМ.
Двухчастотные посылки могут следовать одна за другой без перерывов, так называемым безынтервальным пакетом. Средняя продолжительность одной посылки 50 Мсек, диапазон длительностей 31-70 Мсек.
Время Т анализа отрезка двухчастотно- го сигнала в приемнике определяется половиной минимальной длительности
посылок, поскольку моменты их смены неизвестны и независимы от начала интервала анализа Т.
С целью упрощения построения блока 3 генераторов в приемнике взято за основу
Т 16 Мсек, что соответствует минимальной частоте вырабатываемой сетки частот Рмин 1/Т 0,0625 кГц. За время Т проходит К тц/Рмин 128 ИКМ-отсчетов сигнала по каждому из 32-х каналов. Выбор Т 16 Мсек
определяет объем памяти ОЗУ 1 N 128x32 4096 четырехразрядных слов.
Для упрощения группового приемника целесообразно производить последовательную одноканальную обработку многоканального сигнала, При этом сначала считываются подряд все К 128 ранее записанных в ОЗУ 1 ИКМ-отсчетов первого канала, затем 128 отсчетов второго канала и т.д., вплоть до 32-го канала.
Приемник получается практически од- ноканальным, только время обработки одного канала снижается в 32 раза и составляет Т0 Т/32 0,5 Мсек. Для формирования нужных адресов ОЗУ 1 в режимах записи и считывания информации используется коммутатор 2 адресов, управляемый по своему первому входу импульсами записи/считывания с частотой fT. В конце режима считывания очередной отсчет сигнала X с выхода ОЗУ 1 переписывается в первый регистр 4, где запоминается с целью последующего сравнения со следующим отсчетом Y сигнала данного канала с выхода ОЗУ 1. Знаковые разряды предыдущего отсчета X и последующего Y, а также по три знача- щих разряда модулей обоих отсчетов поступают в виде адресов на входы первого ПЗУ 16. Это ПЗУ используется в качестве преобразователя нелинейного ИКМ-кода двух соседних отсчетов в 4-х разрядный код адаптивной дельта-модуляции (АДМ).
Разность двух соседних отсчетов сигнала кодируется с помощью четверки шагов квантования с частотой TKB 4fu 32 кГц. Понижение f«B в два раза по сравнению со скоростью передачи 8-ми разрядного нелинейного ИКМ-кода f 8 fц 64 кГц достигается благодаря адаптации шага квантования Д к среднему уровню сигнала. Накопление информации о шаге Апроис- ходит в измерителе 19 средней амплитуды, на входы которого поступают один за другим все 128 кодов модулей сегментов ИКМ- отсчетов сигнала данного канала, Измеритель 19 средней амплитуды.пред- ставляет собой накапливающий сумматор, кодовые выходы которого несут информацию о сегменте адаптивного шага А , пропорционального среднему модулю отрезка двухчастотного сигнала Т 16 Мсек. Нели- нейный трехразрядный код шага поступает на три первых адресных входа первого ПЗУ 16. Шаг А формируется до начала основной обработки информации данного канала и запоминается в измерителе 19 вплоть до конца интервала Т0 Т/32 0,5 мсек. Интервал Т0 делится .на 8 отрезков АТ0 Т0/8 62,5 мксек, при этом первые два отрезка 2 АТ0 125 мксек затрачиваются на накопление считываемое из ОЗУ 1 ин- формации о среднем модуле сегментов всех 128-ми отсчетов VIKM-сигнала данного канала. Оставшиеся шесть отрезков времени 6 ДТо 375 мксек затрачиваются на последовательную обработку шести частот и обнаружение в данном канале двух передаваемых частот кода 2 из 6.
Измеритель 19 средней амплитуды сум- мирует коды модулей сегментов отсчетов данного канала в течение 125 мксек, после чего по входу запрет накопление прекращается. В качестве кода адаптивного шага Д используются три старших разряда десятиразрядного двоичного кода, полученного
в результате суммирования 128-ми трехразрядных двоичных чисел.
Программирование первого ПЗУ 16 осуществляется по следующему алгоритму:
1). Определяется разница б текущего отсчета Y и предыдущего X в линейном двоичном коде, с учетом знаков отсчетов, по формуле д ±2Y+3 -( ±2Х+3), где X и Y - номера сегментов, заключенные в трех старших разрядах ИКМ-кода.
2). Находится отношение а, с учетом знака д:
-I
±2v+3-(±2x о Д + 3
)
± 2У - (± 2 х) jjTS
3). Выходное слово первого ПЗУ (16) определяется из условий:
а 1 -слово 1010, слово 0101, а О
1 а 2 -слово 1101, а О слово 0010, а О
2 а 3 -слово 1110, слово0001,
|«| 3 -слово 1111. а О слово 0000. а О
Благодаря адаптации шага А к среднему уровню сигнала, в широком диапазоне амплитуд двухчастотной смеси (-36-6) дБмО выходные слова ПЗУ 16 определяются только спектральным составом сигнала, т.е. его формой, и почти не зависят от уровня. Этим достигается автоматическая регулировка уровня (АРУ) сигнала и слабая зависимость порогов приема от динамического диапазона амплитуд.
Дополнительным достоинством преобразования кода ИКМ в АДМ на выходе ПЗУ 16, помимо АРУ, является одноразрядность дельта-потока. Дальнейшая обработка выходных слов ПЗУ 16, где каждый разряд имеет одинаковый вес, значительно проще обработки ИКМ-кодов.
В предложенном приемнике измеряется взаимная корреляция между 4-х разрядными словами на выходе первого ПЗУ 16 и эталонными 4-х разрядными кодами знака синусов и косинусов данной частоты, записанными во втором ПЗУ 15 квадратурных компонент сигнала. Необходимость записи обеих квадратурных компонент объясняется неизвестной начальной фазой принимаемого сигнала.
В блоке 7 перемножителей на знак синуса и косинуса происходит одновременное вычисление взаимной корреляции четверки дельта-отсчетов сигнала с четверкой дельтаотсчетов синусной и четверкой дельта-отсчетов косинусной последовательностей, записанных в ПЗУ 15. В случае совпадения знака дельта-отсчета сигнала и знака одноименного отсчета синусной последовательности на первых четырех выходах ПЗУ 15, на выходе данного разряда блока 7 перемножителей возникает уровень логического нуля, в противном случае - единицы. В преобразователе 8 кода синусов, представляющем собой 4-х разрядный накапливающий сумматор, происходит преобразование числа единиц (от 0 до 4-х) в каждой четверке отсчетов в двоичный код 1-2-4 и накопление суммы этих кодов. С выхода переполнения преобразователя 8 кода синусов число импульсов совпадений подсчитывается первым счетчиком 12 синусов.
Аналогично происходит перемножение и накопление информации по косинусной составляющей через вторые четыре выхода ПЗУ 15, блока 7 перемножителей на знак . косинуса, преобразователь 9 кода косинусов и счетчик 13 косинусов.
Накопление информации в счетчиках 12 и 13 продолжается в течение половины времени, отведенного на обработку каждой частоты данного канала. Конкретно, в
ДТо предложенном приемнике за время „
. 31,25мксекизОЗУ 1 считываются 64 отсчета сигнала, ранее записанные по данному каналу. В первом 10 и втором 11 вычислительных блоках по знаку старшего разряда соответствующих счетчиков 12 и 13 определяются знаки двоичных чисел, записанных в каждом счетчике. Если знак старшего разряда положительный, код с выходов счетчика 12 или 13 проходит без инверсии на одноименные входы сумматора 18 кодов, в противном случае - инвертируется, чем обеспечивается сложение по модулю кодов синусной и косинусной составляющих данной частоты. С выходов сумматора 18 кодов
в конце интервала „ ° информация об
уровне сигнала данной частоты через третье ПЗУ 17 переписывается по сигналу записи с четвертого выхода блока 3 генераторов во второй регистр 5, где запоминается до конца времени обработки АТ0 этой частоты.
Назначение третьего ПЗУ 17 состоит в преобразовании кода сигнала в адаптивный пороговый код данной частоты, По результатам анализа сигнала за первую половину
времени обработки ----, в ПЗУ 17 формируется пропорциональный уровню сигнала пороговый код, предсказывающий характер
дальнейшего нарастания сигнала в конце интервала обработки ЛТ0. Поскольку нужная информация на выходе ПЗУ 17 сохраняется кратковременно, только в момент
ДТ0
-к- , еа запоминание происходит во втором регистре 5. Адаптивный пороговый код, записанный в регистре 5, используется для принятия окончательного решения о нэличии или отсутствии составляющей данной частоты к концу интервала АТ0.
Если код сигнала на входах ПЗУ 17 ниже минимального порога, в регистр 5 записывается максимальный код, заведомо повышающий сигнал к концу интервала АТ0. благодаря чему на выходе компаратора 14 будет логический ноль и прием не состоится.
После сравнения в компараторе 14 кода
сигнала с выхода сумматора 18 кодов с адаптивным порогом с выхода регистра 5, на выходе компаратора 14 возникает уровень логической единицы, если сигнал превыша; ет или равен порогу, либо уровень логического нуля, если сигнал ниже порога. Эта информация переписывается в третий регистр 6 в момент АТо окончания обработки информации о данной частоте очередного канала, по сигналу записи с первого выхода
блока 3 генераторов.
В момент Т0 8 АТ0 окончания интервала обработки данного канала, на шести выходных информационных шинах регистра 6 формируется информация о двухчастотном сигнале данного канала. В этот момент с первого выхода блока 3 генераторов им1- пульс готовности поступает на тактовый выход приемника с целью передачи информации о номере очередного канала в
специализированную микро-ЭВМ, сопря- (женнуюс приемником (не показана на чертеже). Одновременно этот тактовый импульс подается на объединенные входы установки нуля измерителя 19 средней амплитуды и счетчиков 12, 13.
Цикловая синхронизация приемника с микро-ЭВМ обеспечивается импульсами с периодом Т 32 Т0, снимаемыми с третьего выхода блока 3 генераторов, благодаря чему
происходит сброс в нуль счетчика номера канала, входящего в состав устройства сопряжения с микро-ЭВМ (не показано на чертеже).
Второй выход блока 3 генераторов выдает последовательность импульсов с периодом То 0,5 мсек обработки одного канала и длительностью 2 ДТ0 Т0/4 е начале интервала То. В течение времени существования импульсов 2. То обеспечивается по
входу разрешения измерителя 19 средней амплитуды накопление информации об адаптивном шаге квантования Д. В оставшийся временной интервал 6 АТо запрет работы преобразователей 8 и 9 кода снимается и происходит последовательная корреляционная обработка шести сигнальных частот при фиксированном, ранее накопленном адаптивном шаге квантования Л.
Все вышеописанные процессы в приемнике на всех последующих интервалах анализа Т 32 Т0 повторяются аналогично. На интервалах Т, включающих в себя моменты смены посылок, возможен неприем ни одной из передаваемых частот. Это произойдет, например, если момент смены знака набора номера находится где-то в середине интервала Т. В этом случае предшествующая посылка FI, F2 не примется из-за недостижения высокого адаптивного порога к моменту Т. Последующая посылка Рз, F4 также не примется, но по причине недостижения минимального уровня сигнала к моменту Т/2. В результате на выходе приемника в течение последующего интервала Т будет существовать пассивная пауза, т.е. безынтервальный пакет превратится в интервальный. Это приведет к допустимо- му укорочению длительности последующей посылки в среднем на величину Т/2, но не вызовет ложных срабатываний приемника из-за ошибочных двухчасдотных комбинаций типа FI, РЗ; F2, Рз; FI, Рч; F2, F/j.
Предложенный адаптивный групповой цифровой приемник многочастотного кода с импульсно-кодовой модуляцией построен на цифровых интегральных микросхемах ТТЛШ-структуры и КМОП -структуры средней степени интеграции, а также содержит БИС ОЗУ и ПЗУ, Приемник выполнен на одной печатной плате и содержит 40 корпусов микросхем серий К555{1533), К561(1561), К537, К573 и К556. Потребление тока от источника питания Е +5В составляет порядка 800 мА.
Оперативное запоминающее устройство ОЗУ 1 построено на четырех микросхемах типа К537РУ14А и двух корпусах шинных формирователей К555АП4. Коммутатор 2 адресов состоит из трех мультиплексоров типа К555КП11. Блок 3 генераторов содержит четыре каскздно соединенных синхронных двоичных счетчика типа К1533ИЕ10. Регистр 4 построен на одной микросхеме типа К555ИП11, регистр 5 содержит микросхему К561ИР9, а регистр б состоит из микросхемы типа К51ИР2, содержащей два независимых четырехразрядных регистра сдвига, включенных последовательно с целью получения шестиразрядного выходного слова. Блок 7 перемножителей на знак синусов и косинусов содержит два корпуса микросхем типа К555ЛП5 ИСКЛЮ- 5 ЧАЮЩЕЕ ИЛИ.
Первый 8 и второй 9 преобразователи кода синусов и косинусов содержат каждый по два сумматора кодов типа К555ИМ6, одному регистру К555ИР11, 1/2 корпуса логи- 0 ческого элемента И-НЕ К555ЛАЗ и 1/4 корпуса К555ЛП5 ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ.
Первый 10 и второй 11 вычислительные блоки содержат каждый по одному управляемому 4-х разрядному регистру типа
5 К561ИР9, в котором реализуется операция вычисления модуля путем переключения кода (прямой, инверсный) по знаку старшего разряда соответствующего первого 12 и второго 13 счетчика, каждый из которых по0 строен на одной микросхеме типа К561ИЕ10.
Компаратор 14 кода содержит одну микросхему типа К561ИП2. Первое ПЗУ 16 построено на РПЗУ типа К573РФ2.
5 Второе ПЗУ 15 квадратурных компонент содержит ТТЛШ микросхему К556РТ7. Третье ПЗУ 17 построено на РПЗУ типа К573РФ2.
Сумматор 18 кодов содержит один кор0 пус микросхемы К5611/1М1.
Измеритель 19 средней амплитуды представляет собой накапливающий сумматор трехразрядных кодов сегментов 128-ми ИШ-отсчетов. Измеритель 19 средней амп5 литуды содержит одну микросхему сумматора К55ИМ6, одну микросхему регистра К555ИР11 и одну микросхему счетчика К561ИЕ10, подключенного к выходу переполнения сумматора. Принципиальная схе0 ма измерителя 19 средней амплитуды во многом совпадает со схемой преобразователей кода 8 и 9 (за Вычетом элементов И НЕ,).
Плата адаптивного группового прием5 ника многочастотного кола с импульсно-кодовой модуляцией разработана, изготовлена и настроена.
Технико-экономические преимущества предложенного решения по сравнению с
0 прототипом а.с. СССР N 1635273, кл. Н 04 L 27/14 заключаются:
1. В расширении динамического диапазона уровней и допустимого перекоса амплитуд принимаемого двухчастотного
5 сигнала благодаря снижению нелинейных . перекрестных помех, попадающих в полосу частот сигнала. Снижение нелинейных помех достигается благодаря исключению операции клиппирования двухчастотных знаков и сохранению формы сигнала за
счет преобразования ИКМ в адаптивную дельта-модуляцию с автоматической регулировкой шага квантования пропорционально среднему модулю сигнала.
Социально-экономический эффект за- ключается в повышении качества связи, благодаря снижению вероятности ложных коммутаций из-за ошибочного приема сигналов набора номера под действием нелинейных помех.. :
Формула изобретения Адаптивный групповой приемник многочастотного кода с импульсно-кодовой модуляцией, содержащий блок генераторов, первое постоянное запоминающее устройство, выходы которого соединены с соответствующими первыми входами блока перемножителей, первый и второй вычислительные блоки, выходы которых подключе- ны соответственно к первым и вторым входам сумматора кодов, выходы которого подключены к первым соответствующим входам компаратора кода, при этом первый и второй входы блока генераторов являются соответственно тактовым и синхронизирующим входами адаптивного группового при- .емника, тактовый вход коммутатора адресов соединен с тактовым входом оперативного запоминающего устройства, с тактовым входом первого регистра и с первым входом блока генераторов, первые выходы которого соединены с соответствующими входами первого постоянного запоминающего устройства и с соот- ветствующими входами коммутатора адресов, выходы которого подключены к соответствующим адресным входам оперативного запоминающего устройства, выходы которого соединены с соответствующими первыми входами второго постоянного запоминающего устройства и с соответствующими входами первого регистра, выходы которого подключены к соответствующим вторым входам второго постоянного запоминающего устройства, выходы которого подключены к соответствующим вторым входам блока перемножителей, первые и вторые выходы которого соединены с входами соответственно первого и второго преобразователей кода, выходы которых соединены с сигнальными входами соответственно первого и второго счетчиков, установочные входы которых соединены с первым выходом блока генераторов и установочным входом третьего регистра, сигнальный вход которого подключен .к выходу компаратора кода, вторые входы которого подключены к соответствующим выходам второго регистра, входы которого подключены к соответствующим выходам третьего постоянного запоминающего устройства, входы которого подключены к соответствующим выходам сумматора кодов, третий выход блока генераторов подключен к входу записи второго регистра, выходы первого и второго счётчиков соединены с входами соответственно первого и второго вычислительных блоков, при этом входы данных оперативного запоминающего устройства являются сигнальными входами, адаптивного группового приемника, сигнальными выходами которого являются выходы третьего регистра, первый и второй выходы блока генераторов являются соответственно тактовым и цикловым выходами приемника, отличающийся тем, что, с целью расширения динамического диапазона уровней принимаемого сигнала, введён измеритель средней амплитуды сигнала, тактовый вход которого подключен к тактовому входу оперативного запоминающего устройства/.соответствующие выходы которого через измеритель средней амплитуды сигнала подключены к. соответствующим первым входам первого постоянного запоминающего устройства, при этом дополнительный выход блока генераторов соединен с разрешающими входами первого и второго преобразователей кодов и с входом запрета измерителя средней амплитуды сигнала, установочный вход которого подключен к первому выходу блока генераторов.
