цифровой групповой приемник сигналов управления и взаимодействия с адаптивной дифференциальной импульсно- кодовой модуляцией
Классы МПК: | H04Q1/457 с преобразованием многочастотных сигналов в цифровые сигналы |
Автор(ы): | Брайнина И.С., Кузнецов М.В., Ротенштейн И.В. |
Патентообладатель(и): | Поволжский институт информатики, радиотехники и связи |
Приоритеты: |
подача заявки:
1993-02-01 публикация патента:
27.01.1998 |
Использование: в технике электросвязи и предназначено, в частности для приема сигналов управления и взаимодействия, передаваемых в составе группового 8-ми канального цифрового потока 256 кБит/с с адаптивной дифференциальной импульсно-кодовой модуляцией (АДИКМ). Сущность изобретения: цифровой групповой приемник сигналов управления и взаимодействия с АДИКМ содержит согласующий блок 1, первый и второй блоки оперативной памяти 2, 3, коммутатор 4 адресов, задающий генератор 5, формирователь 8 опорных последовательностей, коррелометр 9, сумматор 10 синусной составляющей сигнала, сумматор 11 косинусной составляющей сигнала, вычислительный блок 12, решающий блок 13, регистр 14 адаптивного кода, компаратор 15 кода порога, элемент ИЛИ 16 и выходной регистр 17. Данный приемник обеспечивает повышение помехоустойчивости расширение динамического диапазона уровней приема и стабилизация полосы пропускания устройства. 1 ил.
Рисунок 1
Формула изобретения
Цифровой групповой приемник сигналов управления и взаимодействия с адаптивной дифференциальной импульсно-кодовой модуляцией, содержащий последовательно соединенные задающий генератор, коммутатор адресов и первый блок оперативной памяти, а также сумматоры синусной и косинусной составляющих сигналов, компаратор кода порога, регистр адаптивного кода, вычислительный блок, отличающийся тем, что в него введены последовательно соединенные согласующий блок, входной регистр, интегратор потока с адаптивной дифференциальной импульсно-кодовой модуляцией и коррелометр, а также второй блок оперативной памяти, формирователь опорных последовательностей, решающий блок, элемент ИЛИ и выходной регистр, при этом выходы согласующего блока соединены с сигнальными входами/выходами первого блока оперативной памяти и второго блока оперативной памяти, к адресным входам которого подключены соответствующие выходы коммутатора адресов, адресные выходы задающего генератора соединены с первой группой входов решающего блока и через формирователь опорных последовательностей с опорными синусными и косинусными входами коррелометра, синусные и косинусные кодовые выходы которого соединены соответственно с входами сумматоров синусной и косинусной составляющих сигнала, выходы двух старших разрядов выходных кодов соединены с соответствующими входами элемента ИЛИ, а выход знакового разряда и выходы группы младших разрядов выходных кодов с соответствующими входами вычислительного блока, выходы младших разрядов выходного кода которого соединены с второй группой входов решающего блока и с первой группой входов компаратора кода порога, выход которого и выход старшего разряда выходного кода вычислительного блока через элемент ИЛИ соединены с входом данных выходного регистра, выходы которого соединены с третьей группой входов решающего блока, кодовые выходы которого через регистр адаптивного кода соединены с второй группой входов компаратора кода порога, причем первый и второй выходы задающего генератора соединены соответственно с входами записи/считывания первого и второго блоков оперативной памяти, третий выход задающего генератора соединен с управляющим входом согласующего блока и с тактовым входом входного регистра, четвертый выход задающего генератора соединен с входом синхронизации сумматоров синусной и косинусной составляющих сигнала, входы сбора которых соединены с тактовыми входами регистра адаптивного кода и выходного регистра и с пятым выходом задающего генератора, первый выход решающего блока соединен с опорным входом формирователя опорных последовательностей, другая группа адресных входов которого соединена с соответствующими входами коммутатора адресов, входы данных согласующего блока являются входами четырехразрядного кода отсчета сигнала очередного канала устройства, входы задающего генератора соответственно входами последовательности импульсов тактовой и цикловой синхронизации устройства, выходами и выходами сигналов тактового и цикловой синхронизации которого являются соответственно выходы выходного регистра, второй и третий выходы решающего блока и выходы сигналов тактовой и цикловой синхронизации задающего генератора.Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к технике электросвязи и предназначено, в частности для приема сигналов управления и взаимодействия, передаваемых в составе группового 8-ми канального цифрового потока 256 кБит/с с адаптивной дифференциально импульсно-кодовой модуляцией (АДИКМ). Универсальный цифровой групповой приемник осуществляет обработку двухчастотных сигналов набора номера в коде "2 из 6",а также одночастотных сигналов типа "Ответ станции", "Контроль сети", "Автоматическое обнаружение номера" (АОН) в каждом из 8-ми каналов. Эти сигналы используются для управления коммутационным оборудованием цифровых электронных АТС с адаптивной дифференциальной ИКМ. Известен цифровой обнаружитель гармонических составляющих для сигналов с адаптивной дельта-модуляцией (АДМ) [1], содержащий операционное и решающее устройство. Операционное устройство состоит из гребенки полосовых цифровых фильтров, блоков для вычисления модуля и сумматоров кодов, предназначенных для нахождения амплитуд гармонических составляющих. Решающее устройство содержит группу из N пороговых блоков, в каждом из которых по результатам сравнения амплитуды K-ой гармонической состоящей с некоторым постоянным порогом принимается решение о наличии или отсутствии данной частотой компоненты в составе дельта-потока. Недостатком этого обнаружителя является невысокая помехоустойчивость при различении безынтервального "пакета" двухчастотных знаков набора номера из-за большой вероятности приема ложных двухчастотных комбинаций, образованных концом предыдущей и началом последующей "посылок" на интервале анализа сигнала. Другой недостаток связан с применением фиксированных порогов приема в решающем устройстве в условиях широкого динамического диапазона амплитуд и частот сигналов набора номера, а также "перекоса" уровней частотных составляющих двухчастотного сигнала. Это снижает помехоустойчивость приема компоненты сигнала с меньшей крутизной из-за подавления ее в нелинейном кодере, шаг квантования которого адаптируется к компоненте сигнала с большей крутизной. К недостаткам цифрового обнаружителя можно отнести также его схемотехническую сложность в многоканальном варианте, постольку мультиплексирование М каналов потребует почти М-кратного увеличения объема оборудования. Наиболее близким техническим решением является групповой приемник сигналов управления и взаимодействия с адаптивной импульсно-кодовой модуляцией [2] , содержащий задающий генератор, коммутатор адресов, блок оперативной памяти, формирователь опорных последовательностей, сумматоры синусной и косинусной составляющих сигналов, компаратор кода порога, регистр сдвига и вычислительный блок и решающий блок. Недостатком приемника является невысокая помехоустойчивость приема частотной компоненты меньшей крутизны на фоне более мощной в составе двухчастотного сигнала. Другим недостатком приемника является узкий динамический диапазон уровней принимаемых сигналов и зависимость ширины полосы пропускания приемника от уровня входного сигнала. Целью изобретения является повышение помехоустойчивости, расширение динамического диапазона уровня приема и стабилизация полосы пропускания устройства за счет коррекции исходного АДИКМ-потока на входе приемника и адаптации порогов приема к уровню сигнала. На чертеже изображена функциональная схема цифрового группового приемника сигналов управления и взаимодействия с адаптивной дифференциальной импульсно-кодовой модуляцией (АДИКМ). Цифровой групповой приемник сигналов управления и взаимодействия с адаптивной дифференциальной импульсно-кодовой модуляцией содержит согласующий блок 1, первый и второй блоки оперативной памяти 2, 3, коммутатор 4 адресов, задающий генератор 5, формирователь 8 опорных последовательностей, коррелометр 9, сумматор 10 синусной составляющей сигнала, сумматор 11 косинусной составляющей сигнала, вычислительный блок 12, решающий блок 13, регистр 14 адаптивного кода, компаратор 15 кода порога, элемент 16 ИЛИ и выходной регистр 17, при этом выходы согласующего блока 1 соединены с сигнальными входами первого 2 и второго 3 блоков оперативной памяти, задающий генератор 5 и коммутатор 4 адресов соединены последовательно, выходы коммутатора 4 адресов соединены с адресными входами первого 2 и второго 3 блоков оперативной памяти, адресные выходы задающего генератора 5 соединены с первой группой входов решающего блока 13 и через формирователь 8 опорных последовательностей соединены с опорными синусными и косинусными входами коррелометра 9, синусные и косинусные кодовые выходы которого соединены соответственно со входами сумматоров 10 и 11 синусной и косинусной составляющих сигнала, выходы старших разрядов выходных кодов которых соединены соответственно с первыми и вторыми входами элемента 16 ИЛИ, а выходы знакового разряда и выходы группы младших разрядов выходных кодов - с соответствующими входами вычислительного блока 12, выходы младших разрядов выходного кода которого соединены со второй группой входов решающего блока 13 и первой группой входов компаратора 15 кода порога, выход которого и выход старшего разряда выходного кода вычислительного блока 12 через элемент 16 ИЛИ соединены с входом данных выходного регистра 17, выходы которого соединены с третьей группой входов решающего блока 13, причем первый и второй выходы задающего генератора 5 соединены соответственно с входами записи/считывания первого 2 и второго 3 блоков оперативной памяти, входы синхронизации и сброса сумматоров синусной 10 и косинусной 11 составляющих сигнала соединены соответственно между собой и подключены соответственно к третьему и четвертому выходам задающего генератора 5, четвертый выход которого соединен также с тактовым входом выходного регистра 17, первый выход решающего блока 13 соединен с опорным входом формирователя 8 опорных последовательностей, первая группа адресных входов которого соединена с соответствующими входами коммутатора 4 адресов, входы данных согласующего блока 1 являются входами четырехразрядного кода отсчета сигнала очередного канала, входы задающего генератора 5 - соответственно входами последовательности импульсов тактовой и цикловой синхронизации устройства, выходами которого являются выходы выходного регистра 17, второй и третий выходы решающего блока 13 и выходы сигналов тактовой и цикловой синхронизации соответственно с пятого и шестого выходов задающего генератора 5, введены дополнительно последовательно соединенные входной регистр 6 и интегратор 7 АДИКМ-потока, а также регистр 14 адаптивного кода, при этом выходы согласующего блока 1 соединены со входами данных входного регистра 6, выходы интегратора 7 АДИКМ-потока соединены с сигнальными входами коррелометра 9, кодовые выходы решающего блока 13 через регистр 14 адаптивного кода соединены со второй группой входов компаратора 15 кода порога, причем тактовый вход входного регистра 6 соединен с управляющим входом согласующего блока 1 и с третьим выходом задающего генератора 5, а тактовый вход регистра 14 адаптивного кода соединен с тактовым входом выходного регистра 17. Цифровой групповой приемник сигналов управления и взаимодействия с АДИКМ работает следующим образом. Групповой цифровой поток 256 кБит/с, образованный при объединении 8-ми индивидуальных АДИКМ-потоков 32 кБит/с поступает на входы данных (Д1 - Д4) согласующего блока 1 в параллельном 4-х разрядном двоичном коде, отображающем значение текущего отсчета сигнала очередного канала. Квантованные АДИКМ-отсчеты каждого канала пропорциональны величине производной (крутизне) сигнала в момент взятия "пробы" с частотой дискретизации fкв = 8 кГц. При этом первый (старший) разряд "слова" (Д1 - Д4) отображает знак производной, а три младших разряда пропорциональны модулю в коде (4-2-1). Вес H младшего разряда, или шаг квантования производной, автоматически устанавливается в АДИКМ-кодере пропорциональным максимальной крутизне сигнала. Благодаря адаптации шага квантования H, число двоичных разрядов на отсчет сигнала удается сократить вдвое по сравнению с 8-ми разрядным нелинейным ИКМ-кодом. Соответственно вдвое снижается скорость передачи и полоса частот сигнала (32 кБит/с для АДИКМ, 64 кБит/с на канал - для ИКМ) при сохранении высокого качества передачи речи. Сигналы набора номера передаются суммой двух гармонических колебаний кодом "2 из 6" из ряда частот 700, 900, 1100, 1300, 1500 и 1700 Гц. Кроме двухчастотных сигналов, необходимо распознавать одночастотные сигналы типа "Ответ станции" (зуммер) - 425 Гц, "Автоматическое обнаружение номера" (АОН) - 500 Гц. "Контроль сети" - 700 Гц, а также любой одночастотный сигнал из ряда (700 - 1700) Гц. Все эти сигналы могут иметь отклонения частот от номинала в пределах










где qi - 4-х разрядный код текущего i-го АДИКМ-отсчета, соответственно qi-1 и qi-2-кода двух предшествующих АДИКМ-отсчетов. Задержка кодов qi на два отсчета реализуется во входном регистре 6, с выходов которого 12-ти разрядный код трех АДИКМ-отсчетов qi-2, qi-1 и qi подается на адресные входы ПЗУ интегратора 7 АДИКМ-потока. Обработке подвергается отсчет qi-1, расположенный в середине 12-ти разрядной группы. В формуле (1) предполагается алгебраическое сложение кодов отсчетов с учетом их знаков. Предварительно, перед выполнением операции по формуле (1) в ПЗУ интегратора 7 АДИКМ-потока устраняется знакочередование отсчетов, вызванное помехой fn = fкв/2 = 4 кГц, возникающей в АДИКМ-кодере при подаче на его вход сигналов малой крутизны. Если знак отсчета qi-1 отличается одновременно от знаков qi-2 и qi, то в уравнении (1) знак qi-1 изменяется на противоположный. В противном случае, при совпадении знака qi-1 хотя бы с одним из знаков соседних отсчетов, знак qi-1 сохраняется неизменным. Поскольку частоты сигналов (0,425 - 1,7) кГц ниже fn = fкв/2 = 4 кГц, знакочередование отсчетов сигнала в отсутствие помехи невозможно и никакого исправления знаков отсчетов не происходит. В присутствии же fn = 4 кГц на фоне слабого по уровню сигнала, исправление знаков отсчетов способствует частичному подавлению помехи на выходе интегратора 7 АДИКМ-потока. Операция интегрирования по формуле (1) дополнительно снижает уровень помехи в два раза. Цифровой интегратор 7 АДИКМ-потока обеспечивает подъем уровня сигналов нижних частот Fн = (425 - 500) Гц примерно на 3 дБ и "завал" уровня сигнала верхней частоты Fв = 1700 Гц около 3 дБ. Преобладание сигнала Fн = 700 Гц над сигналом Fв = 1700 Гц на выходе интегратора 7 составляет порядка 5 дБ, что в значительной мере компенсирует "перекос" уровней на выходе АДИКМ-кодере в Fв/Fн













Накопление


где

Um - амплитуда входного синусоидального сигнала. Фактически вместо амплитуды сигнала Um выражения для Rs, Rc следует подставлять модуль максимального АДИКМ-кода qi, изменяющегося в пределах



Для прямоугольных опорных последовательностей

Неравенства 2, 3 превращаются в равенства при перегрузках АДИКМ-кодера, когда сигнал на его выходе становится трапецеидальным с амплитудой Um = 7. Поскольку фаза


Код R на выходе вычислительного блока 12 не зависит от фазы





Класс H04Q1/457 с преобразованием многочастотных сигналов в цифровые сигналы