дуплексный модем
Классы МПК: | H04L5/14 для двусторонней работы с использованием одного и того же типа сигнала, те дуплексной связи H04B3/00 Системы проводной связи |
Автор(ы): | Бочков В.К., Кирюхин М.С., Лысиков А.В., Миронов Н.П., Овчинкин Г.М., Оськин В.А., Прохоров А.Д., Султанов Б.В., Шутов С.Л. |
Патентообладатель(и): | Пензенский научно-исследовательский электротехнический институт |
Приоритеты: |
подача заявки:
1998-08-17 публикация патента:
20.04.2000 |
Изобретение относится к технике электросвязи и может быть использовано в системах передачи данных, обеспечивающих дуплексный режим работы по коммутируемым двухпроводным телефонным линиям. Техническим результатом является повышение надежности вхождения в связь и уменьшение времени вхождения в нее. Устройство содержит кодер, модулятор, выходной блок передатчика, дифференциальную систему, входной блок, генератор тестовых сигналов, узел управления, эхокомпенсатор, детектор гармоник, автоматический корректор сигнала, демодулятор, декодер, переключатель, линию задержки, узел вычитания, узел оценки несущей, два узла усреднения, вычислители амплитудно-частотной характеристики канала, комплексной частотной характеристики канала, импульсной характеристики корректора, комплексной характеристики корректора, группового замедления канала, согласованный и корректирующий фильтры, входной блок приемника. 6 ил.
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6
Формула изобретения
Дуплексный модем, содержащий кодер, модулятор, выходной блок передатчика, дифференциальную систему, входной блок, генератор тестовых сигналов, узел управления, эхокомпенсатор, детектор гармоник, входной блок приемника, автоматический корректор сигнала, демодулятор и декодер, причем вход модема связан с первым входом кодера, второй вход которого соединен с первым выходом генератора тестовых сигналов, а третий - с первым выходом узла управления, второй выход которого подключен к входу генератора тестовых сигналов, третий выход узла управления соединен с первым входом модулятора, четвертый его выход связан с соединенными третьим входом эхокомпенсатора и первым входом входного блока, пятый выход узла управления подключен к второму входу автоматического корректора сигнала, выход кодера соединен с вторым входом модулятора, выход выходного блока передатчика подключен к первому входу дифференциальной системы, выход которой соединен с вторым входом входного блока, выход этого блока связан с первым входом эхокомпенсатора, выход которого подключен к входу входного блока приемника, третий вход автоматического корректора сигнала связан с первым выходом демодулятора, вход которого соединен с выходом автоматического корректора сигнала, вход декодера связан с выходом демодулятора, отличающийся тем, что введены переключатель, линия задержки, узел вычитания, узел оценки ухода несущей, согласованный фильтр, вычислитель комплексной частотной характеристики канала, вычислитель амплитудно-частотной характеристики канала, вычислитель группового времени замедления канала, два узла усреднения, вычислитель комплексной частотной характеристики корректора, вычислитель импульсной характеристики корректора и корректирующий фильтр, причем второй выход генератора тестовых сигналов связан с первым входом переключателя, второй вход которого соединен с выходом модулятора, управляющий вход переключателя связан с шестым выходом узла управления, выход переключателя подключен к входу выходного блока передатчика, выход кодера соединен с вторым входом эхокомпенсатора, первый вход которого связан с соединенными входом детектора гармоник и входом согласованного фильтра, четвертый вход эхокомпенсатора подключен к выходу узла оценки ухода несущей, первый вход которого связан с седьмым выходом узла управления, восьмой выход которого соединен с первым входом вычислителя комплексной частотной характеристики канала, девятый - с объединенными первыми входами вычислителей амплитудно-частотной характеристики канала и группового времени замедления канала, десятый - с объединенными первыми входами двух узлов усреднения, одиннадцатый - с первым входом вычислителя комплексной частотной характеристики корректора, двенадцатый - с первым входом вычислителя импульсной характеристики корректора, второй вход которого подключен к выходу вычислителя комплексной частотной характеристики корректора, второй и третий входы последнего соединены соответственно с выходами первого и второго узлов усреднения, второй вход первого узла усреднения связан с выходом вычислителя амплитудно-частотной характеристики канала, второй вход которого связан с выходом вычислителя комплексной частотной характеристики канала и соединенным с ним вторым входом вычислителя группового времени замедления канала, выход которого подключен к второму входу второго узла усреднения, второй вход вычислителя комплексной частотной характеристики канала связан с выходом согласованного фильтра, второй вход узла оценки ухода несущей подключен к выходу узла вычитания, неинвертирующий вход которого соединен с выходом первой ячейки линии задержки, а инвертирующий вход - с выходом последней ячейки линии задержки, вход линии задержки связан с выходом детектора гармоник, выход вычислителя импульсной характеристики корректора подключен к первому входу корректирующего фильтра, второй вход которого соединен с выходом входного блока приемника, а выход корректирующего фильтра - с первым входом автоматического корректора сигнала.Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к технике электросвязи и может быть использовано в системах передачи данных, обеспечивающих дуплексный режим работы по коммутируемым двухпроводным телефонным линиям. Известен отечественный модем, описанный в работе [К.Ф. Астапкович и др. Результаты экспериментальных исследований цифрового УПС-9600. - Электросвязь, N7, 1986]. К числу его недостатков относится неспособность обеспечить дуплексную работу по двухпроводным телефонным линиям ввиду отсутствия в его составе устройства компенсации эхосигнала, т.е. эхокомпенсатора (ЭК). Другой отечественный модем, описанный в работе [Л.Н. Афанасьев и др. Устройство преобразования сигнала на скорость 14,4 Кбит/с - Электросвязь, N6, 1988] , также не способен обеспечить дуплексную работу по двухпроводным телефонным линиям по той же самой причине. Кроме того, при работе на линии с большим числом переприемных участков (наличие таких линий является спецификой отечественных каналов связи, обусловленной необходимостью передачи информации на большие расстояния), рассмотренные модемы не обеспечивают высокую надежность вхождения в связь. Неслучайно приводимые в названных выше работах результаты испытаний модемов даны лишь для каналов с числом переприемных участков не более трех, в то время как вполне реальной является ситуация, когда в состав отечественной линии связи входит до 12 таких участков. Как известно (см. например, В.О. Шварцман, Г.А. Емельянов. Теория передачи дискретной информации. М.: Связь, 1979, с. 74-82), в последнем случае необходимо использование предварительного корректора частотных характеристик канала. В работе [В.А. Кисель. Аналоговые и цифровые корректоры. Справочник, М. : Радио и связь, 1986] приводятся различные схемы построения предварительных регулируемых корректоров канала, однако использование их в составе модема предполагает либо ручную настройку корректора, либо крайне медленную автоматическую. При этом автоматизация процедуры настройки предполагает последовательное изменение структуры корректора, выражающееся во включении в ее состав тех или иных корректирующих звеньев, и оценку качества работы приемника при каждой из возможных конфигураций корректора. Поскольку при большом количестве переприемных участков в линии число перебираемых конфигураций корректора должно быть достаточно большим, а время оценки качества работы приемника (которая может быть осуществлена, например, по значению среднеквадратической ошибки на входе решающего устройства модема) при анализе каждой конфигурации - превышающим время установления рабочих режимов во всех узлах приемной части модема, то есть весьма длительным, общая продолжительность автоматической настройки подобного корректора является недопустимо высокой (несколько минут). Таким образом, недостатками известных отечественных модемов являются невозможность их использования при работе в дуплексном режиме по двухпроводным линиям; низкая надежность вхождения в связь или чрезвычайно длительное время вхождения в связь. В известном устройстве, описанном в работе [J.J.Werner. An echo-Cansellation - based 4800 bit/s full duplex DDD modem. - IEEE Journal on Selected Areas in communications, vol. SAC-2, N5, September, 1984], эхокомпенсатор имеется, чем обеспечивается возможность дуплексной работы по двухпроводным линиям. Однако при наличии ухода частоты несущей в тракте дальнего эха, имеющего место в реальных каналах [см., например, P.H.Wittke и др. Measurements of echo parameters pertinent to high-speed full-duplex data transmission on telephone circuits. - IEEE Journal on Selected Areas, in communications, vol. SAC-2, N5, September, 1984], такой модем оказывается практически неработоспособным, что объясняется отсутствием схемы слежения за частотой несущей дальнего эха в составе структуры ЭК дальнего эха (ЭК ДЭ). При использовании в составе модемов известного ЭК со схемой слежения за частотой несущей дальнего эха, описанного, например, в работе [Патент США N4813073, МКИ H 04 L 5/14], последний недостаток устраняется, однако при этом имеет место чрезвычайно длительный процесс первоначальной настройки ЭК. Для установления надежной связи при передаче данных требуется высокий уровень подавления эха. Поэтому процедура настройки ЭК предшествует началу сеанса связи и во многом определяет время вхождения в связь. Длительность настройки ЭК зависит от величины частотного сдвига![дуплексный модем, патент № 2147791](/images/patents/324/2147028/916.gif)
![дуплексный модем, патент № 2147791](/images/patents/324/2147001/969.gif)
![дуплексный модем, патент № 2147791](/images/patents/324/2147028/916.gif)
![дуплексный модем, патент № 2147791](/images/patents/324/2147001/969.gif)
![дуплексный модем, патент № 2147791](/images/patents/324/2147027/8776.gif)
1) ввиду отсутствия предварительного корректора частотных характеристик канала не обеспечивает высокой надежности вхождения в связь (т.е. при определенных параметрах канала связи оказывается неработоспособным);
2) ввиду отсутствия в его схеме узлов и связей, обеспечивающих быструю первоначальную настройку эхокомпенсатора, характеризуется длительным временем вхождения в связь. Задачей на решение, которой направлено предлагаемое изобретение, является повышение надежности вхождения в связь и уменьшение времени вхождения в связь. Технический результат при этом выражается в
- автоматическом устранении влияния частотных и фазовых искажений канала связи при малой длительности процедуры настройки корректирующего фильтра;
- сокращении времени первоначальной настройки эхокомпенсатора при наличии частотной расстройки несущей в тракте дальнего эха. Это достигается тем, что в схему устройства, содержащую кодер, модулятор, выходной блок передатчика, дифференциальную систему, входной блок, генератор тестовых сигналов, узел управления, эхокомпенсатор, детектор гармоник, входной блок приемника, автоматический корректор сигнала, демодулятор и декодер, причем вход модема связан с первым входом кодера, второй вход которого соединен с первым выходом генератора тестовых сигналов, а третий - с первым выходом узла управления, второй выход которого подключен к входу генератора тестовых сигналов, третий выход узла управления соединен с первым входом модулятора, четвертый его выход связан с соединенными третьим входом эхокомпенсатора и первым входом входного блока, пятый выход узла управления подключен ко второму входу автоматического корректора сигнала, выход кодера соединен с вторым входом модулятора, выход выходного блока передатчика подключен к первому входу дифференциальной системы, выход которой соединен с вторым входом входного блока, выход этого блока связан с первым входом эхокомпенсатора, выход которого подключен к входу входного блока приемника, третий вход автоматического корректора сигнала связан с первым выходом демодулятора, вход которого соединен с выходом автоматического корректора сигнала, вход декодера связан с выходом демодулятора, введены переключатель, линия задержки, узел вычитания, узел оценки ухода несущей, согласованный фильтр, вычислитель комплексной частотной характеристики канала, вычислитель амплитудно-частотной характеристики канала, вычислитель группового времени замедления канала, два узла усреднения, вычислитель комплексной частотной характеристики корректора, вычислитель импульсной характеристики корректора и корректирующий фильтр, причем второй выход генератора тестовых сигналов связан с первым входом переключателя, второй вход которого соединен с выходом модулятора, управляющий вход переключателя связан с шестым выходом узла управления, выход переключателя подключен к входу выходного блока передатчика, выход кодера соединен с вторым входом эхокомпенсатора, первый вход которого связан с соединенными входом детектора гармоник и входом согласованного фильтра, четвертый вход эхокомпенсатора подключен к выходу узла оценки ухода несущей, первый вход которого связан с седьмым выходом узла управления, восьмой выход которого соединен с первым входом вычислителя комплексной частотной характеристики канала, девятый - с объединенными первыми входами вычислителей амплитудно-частотной характеристики канала и группового времени замедления канала, десятый - с объединенными первыми входами двух узлов усреднения, одиннадцатый - с первым входом вычислителя комплексной частотной характеристики корректора, двенадцатый - с первым входом вычислителя импульсной характеристики корректора, второй вход которого подключен к выходу вычислителя комплексной частотной характеристики корректора, второй и третий входы последнего соединены соответственно с выходами первого и второго узлов усреднения, второй вход первого узла усреднения связан с выходом вычислителя амплитудно-частотной характеристики канала, второй вход которого связан с выходом вычислителя комплексной частотной характеристики канала и соединенным с ним вторым входом вычислителя группового времени замедления канала, выход которого подключен ко второму входу второго узла усреднения, второй вход вычислителя комплексной частотной характеристики канала связан с выходом согласованного фильтра, второй вход узла оценки ухода несущей подключен к выходу узла вычитания, неинвертирующий вход которого соединен с выходом первой ячейки линии задержки, а инвертирующий вход - с выходом последней ячейки линии задержки, вход линии задержки связан с выходом детектора гармоник, выход вычислителя импульсной характеристики корректора подключен к первому входу корректирующего фильтра, второй вход которого соединен с выходом входного блока приемника, а выход корректирующего фильтра связан с первым входом автоматического корректора сигнала. Структурная схема заявленного устройства представлена на фиг. 2. Она включает в себя кодер 1, модулятор 2, переключатель 3, выходной блок передатчика 4, генератор тестовых сигналов 5, узел управления 6, дифференциальную систему 7, входной блок 8, линию задержки 9, детектор гармоник 10, узел вычитания 11, узел оценки ухода несущей 12, эхокомпенсатор 13, узлы усреднения 14 и 20, вычислитель амплитудно-частотной характеристики канала 15, вычислитель комплексной частотной характеристики канала 16, согласованный фильтр 17, вычислитель импульсной характеристики корректора 18, вычислитель комплексной частотной характеристики корректора 19, вычислитель группового времени замедления канала 21, декодер 22, демодулятор 23, автоматический корректор сигнала 24, корректирующий фильтр 25, входной блок приемника 26, причем вход модема связан с входом кодера 1, выход которого подключен к входу модулятора 2 и соединенному с ним входу эхокомпенсатора 13, второй вход кодера 1 связан с выходом генератора тестовых сигналов 5, а третий вход кодера подключен к выходу узла управления 6, второй выход которого связан с входом генератора тестовых сигналов 5, третий выход узла управления 6 соединен с вторым входом модулятора 2, четвертый выход узла 6 подключен к соединенным входу эхокомпенсатора 13 и входу входного блока 8, пятый выход узла 6 соединен с входом автоматического корректора сигнала 24, шестой выход узла 6 связан с входом узла оценки ухода несущей 12, седьмой выход узла 6 подключен к входу вычислителя комплексной частотной характеристики канала, восьмой выход узла 6 связан с объединенными входами вычислителя амплитудно-частотной характеристики 15 и группового времени замедления 21 канала, девятый выход узла 6 подключен к объединенным входам узлов усреднения 14 и 20, десятый выход узла 6 связан с входом вычислителя комплексной частотной характеристики корректора 19, одиннадцатый выход узла 6 соединен с входом вычислителя импульсной характеристики корректора 18, двенадцатый выход узла 6 связан с управляющим входом переключателя 3, второй выход генератора тестовых сигналов подключен к одному из входов переключателя 3, второй вход которого связан с выходом модулятора 2, выход переключателя 3 соединен с входом выходного блока передатчика 4, выход блока 4 связан с входом дифференциальной системы 7, выход которой подключен к входу входного блока 8, выход блока 8 связан с объединенными входами детектора гармоник 10, эхокомпенсатора 13 и согласованного фильтра 17, выход детектора гармоник 10 подключен к входу линии задержки 9, выход первой ячейки линии задержки 9 связан с неинвертирующим, а выход последней ячейки блока 9 - с инвертирующим входами блока вычитания 11, выход которого соединен с вторым входом узла оценки ухода несущей 12, выход узла 12 подключен еще к одному входу эхокомпенсатора 13, выход которого связан с входом входного блока приемника 26, выход блока 26 соединен с входом корректирующего фильтра 25, еще один вход которого подключен к входу вычислителя импульсной характеристики корректора 18, второй вход блока 18 соединен с выходом вычислителя комплексной частотной характеристики корректора 19, два входа узла 19 связаны с выходами узлов усреднения 14 и 20, вход узла усреднения 14 подключен к выходу вычислителя амплитудно-частотной характеристики канала 15, второй вход которого связан с выходом вычислителя комплексной частотной характеристики канала 16 и соединенным с ним вторым входом вычислителя группового времени замедления канала 21, выход которого подключен к входу узла усреднения 20, второй вход вычислителя комплексной частотной характеристики канала 16 связан с выходом согласованного фильтра 17, выход корректирующего фильтра 25 соединен с входом автоматического корректора сигнала 24, другой вход блока 24 подключен к выходу демодулятора 23, вход которого связан с выходом автоматического корректора сигнала 24, выход демодулятора 23 соединен с входом декодера 22. Модулятор 2, демодулятор 23 и автоматический корректор сигнала 24 предполагаются выполненными так же, как одноименные узлы в устройстве-прототипе, поэтому, как упоминалось выше, их детальное описание можно найти в работе ["Silencing Echoes on the telephone networks". Proceedings of the IEEE, vol. 68, no. 8, pp948-963, Aug. 1980]. Возможный вариант реализации эхокомпенсатора 13 подробно описан в работе [Патент США N4813073 от 14 марта 19S9 г.] . Узел управления 6 также как и в устройстве-прототипе представляет собой микропроцессор, управляемый программой, обеспечивающей работу устройства в соответствии с алгоритмом, задаваемым рекомендацией МСЭ-Т, например, V.32. Генератор тестовых сигналов 5 также как и одноименный узел в прототипе представляет собой запоминающее устройство, в котором записаны таблицы значений сигналов нужной формы. Считывание требуемого сигнала осуществляется посредством адресации соответствующих ячеек, производимой с помощью воздействия узла управления 6. Выходной блок передатчика 4 включает в себя цифровой преобразователь и фильтр, входной блок 8 содержит входной фильтр и АЦП, входной блок приемника 26 - систему автоматической регулировки уровня и АЦП. Кодер 1 и декодер 22 предназначены для кодирования и декодирования передаваемых данных, осуществляемого с целью устранения ошибок. Эти узлы, также как и в устройстве-прототипе могут быть выполнены по схемам, описанным в работе [Патент США N4077021] . Детектор гармоник 10 представляет собой полосовой фильтр, позволяющий выделить одну или несколько гармоник, находящихся внутри некоторой узкой полосы частот. Согласованный фильтр 17 представляет собой трансверсальный цифровой фильтр, согласованный с тестовым сигналом заданной формы и длительности. Вычислитель комплексной частной характеристики канала 16 представляет собой узел, содержащий входной запоминающий блок и процессор, осуществляющий вычисление дискретного преобразования Фурье от сигнала, зафиксированного в виде кодов его отчетов во входном запоминающем блоке. При этом n-й отсчет комплексной частотной характеристики K(j
![дуплексный модем, патент № 2147791](/images/patents/324/2147001/969.gif)
![дуплексный модем, патент № 2147791](/images/patents/324/2147791/2147791-2t.gif)
![дуплексный модем, патент № 2147791](/images/patents/324/2147791/2147791-3t.gif)
Структурная схема этого блока представлена на фиг. 3. Она включает в себя входные регистры 27 и 28, квадраторы 29 и 30, сумматор 31 и постоянно запоминающее устройство (ПЗУ) 32. В ПЗУ записана таблица значений функции
![дуплексный модем, патент № 2147791](/images/patents/324/2147791/2147791-4t.gif)
![дуплексный модем, патент № 2147791](/images/patents/324/2147791/2147791-5t.gif)
![дуплексный модем, патент № 2147791](/images/patents/324/2147113/981.gif)
![дуплексный модем, патент № 2147791](/images/patents/324/2147001/969.gif)
![дуплексный модем, патент № 2147791](/images/patents/324/2147791/2147791-6t.gif)
Структурная схема блока 21 представлена на фиг. 4. Она включает в себя входные регистры 33 и 34, узел деления 35, ПЗУ 36, регистр задержки на такт 37 и блок вычитания 38. В ПЗУ записана таблица значений функции y=arctgx. С помощью узла деления 35 на выходе последнего образуется частное, bn/An, которое является адресом, управляющим считыванием значения arctg (bn/an) из таблицы, записанной в ПЗУ. Узел деления 35 выдает результат с определенной задержкой относительно задаваемого сигналом с узла управления момента начала вычисления n-го отсчета ФЧХ и синхронного с ним момента переписи числа с выхода ПЗУ, соответствующего (n-1)-му отсчету ФЧХ
![дуплексный модем, патент № 2147791](/images/patents/324/2147113/981.gif)
![дуплексный модем, патент № 2147791](/images/patents/324/2147001/969.gif)
![дуплексный модем, патент № 2147791](/images/patents/324/2147113/981.gif)
![дуплексный модем, патент № 2147791](/images/patents/324/2147001/969.gif)
![дуплексный модем, патент № 2147791](/images/patents/324/2147113/981.gif)
![дуплексный модем, патент № 2147791](/images/patents/324/2147001/969.gif)
![дуплексный модем, патент № 2147791](/images/patents/324/2147001/969.gif)
![дуплексный модем, патент № 2147791](/images/patents/324/2147113/981.gif)
![дуплексный модем, патент № 2147791](/images/patents/324/2147001/969.gif)
![дуплексный модем, патент № 2147791](/images/patents/324/2147113/981.gif)
![дуплексный модем, патент № 2147791](/images/patents/324/2147001/969.gif)
Идентичные узлы усреднения 14 и 20 выполняются в виде накапливающего сумматора, складывающего N поступающих на его вход чисел, соответствующих отсчетам АЧХ и ГВЗ канала, причем N выбирается кратным целой степени числа 2. В результате необходимая для получения среднего арифметического операция деления накопленной суммы на число N слагаемых осуществляется простым сдвигом вправо числа в выходном регистре сумматора на log2 N двоичных разрядов. В вычислителе КЧХ корректора 19 производится:
1) определение значений АЧХ корректора
![дуплексный модем, патент № 2147791](/images/patents/324/2147791/2147791-7t.gif)
![дуплексный модем, патент № 2147791](/images/patents/324/2147791/2147791-8t.gif)
![дуплексный модем, патент № 2147791](/images/patents/324/2147791/2147791-9t.gif)
2) определение значений ГВЗ корректора tгр.кор(
![дуплексный модем, патент № 2147791](/images/patents/324/2147001/969.gif)
![дуплексный модем, патент № 2147791](/images/patents/324/2147001/969.gif)
tгр.cp(
![дуплексный модем, патент № 2147791](/images/patents/324/2147001/969.gif)
![дуплексный модем, патент № 2147791](/images/patents/324/2147001/969.gif)
3) определение значений ФЧХ корректора
![дуплексный модем, патент № 2147791](/images/patents/324/2147113/981.gif)
![дуплексный модем, патент № 2147791](/images/patents/324/2147001/969.gif)
![дуплексный модем, патент № 2147791](/images/patents/324/2147113/981.gif)
![дуплексный модем, патент № 2147791](/images/patents/324/2147001/969.gif)
![дуплексный модем, патент № 2147791](/images/patents/324/2147113/981.gif)
![дуплексный модем, патент № 2147791](/images/patents/324/2147001/969.gif)
![дуплексный модем, патент № 2147791](/images/patents/324/2147001/969.gif)
4) определение реальной aкор n и мнимой bкор n частей n-го отсчета КЧХ корректора в соответствии с выражениями
![дуплексный модем, патент № 2147791](/images/patents/324/2147791/2147791-10t.gif)
При этом структурная схема вычислителя КЧХ корректора 19 имеет вид, показанный на фиг. 5. Она включает в себя узел деления 39, элемент задержки 40, переключатели 41 и 42, узел вычитания 43, сумматор 44, регистр 45, постоянное запоминающее устройство 46. При поступлении на входы вычислителя n-х отсчетов усредненных АЧХ
![дуплексный модем, патент № 2147791](/images/patents/324/2147791/2147791-11t.gif)
![дуплексный модем, патент № 2147791](/images/patents/324/2147001/969.gif)
![дуплексный модем, патент № 2147791](/images/patents/324/2147001/969.gif)
![дуплексный модем, патент № 2147791](/images/patents/324/2147113/981.gif)
![дуплексный модем, патент № 2147791](/images/patents/324/2147001/969.gif)
![дуплексный модем, патент № 2147791](/images/patents/324/2147113/981.gif)
![дуплексный модем, патент № 2147791](/images/patents/324/2147001/969.gif)
![дуплексный модем, патент № 2147791](/images/patents/324/2147113/981.gif)
![дуплексный модем, патент № 2147791](/images/patents/324/2147113/981.gif)
![дуплексный модем, патент № 2147791](/images/patents/324/2147113/981.gif)
![дуплексный модем, патент № 2147791](/images/patents/324/2147001/969.gif)
![дуплексный модем, патент № 2147791](/images/patents/324/2147113/981.gif)
![дуплексный модем, патент № 2147791](/images/patents/324/2147001/969.gif)
![дуплексный модем, патент № 2147791](/images/patents/324/2147791/2147791-12t.gif)
где N-число отсчетов, содержащихся в периоде этой последовательности. Возможные типы последовательностей с подобной корреляционной функцией (или максимально приближающейся к ней), такие как М-последовательности, ЛЧМ-сигналы, амплитудно-фазо-манипулированные сигналы и т. д. , подробно описаны, например, в книге [Л. Е. Варакин. Системы связи с шумоподобными сигналами. М. : Радио и связь, 1985]. Пройдя через блок 4, дифференциальную систему и канал модема, данный сигнал поступает на дифференциальную систему удаленного модема, а затем в его тракт приема. Структурная схема удаленного модема на фиг. 2 не показана, так как полностью идентична изображенной на фиг. 2 схеме местного модема. Поэтому дальнейшее описание работы модема в анализируемой ситуации мы будем продолжать, пользуясь структурой, приведенной на фиг. 2, предполагая при этом, что рассматривается приемная часть (все узлы схемы, кроме блоков 1, 2, 3, 4, 5 и частично 6) удаленного модема. Итак, тестовый сигнал, прошедший через канал связи и через дифференциальную систему 7 удаленного модема, поступает на блок 8, где осуществляется его предварительная фильтрация и преобразование в цифровую форму, тактируемое с узла управления 6 удаленного модема, а затем - на вход цифрового трансверсального фильтра 17 порядка N, согласованного с одним периодом тестовой последовательности P(n), т.е. имеющего импульсную характеристику вида
hсф(n)=P(N-n). (9)
При этом выходной сигнал r(n) фильтра 17, соответствующий приему одного периода пришедшего на его вход сигнала y(n), может быть определен как
![дуплексный модем, патент № 2147791](/images/patents/324/2147791/2147791-13t.gif)
где знак * означает свертку, а
![дуплексный модем, патент № 2147791](/images/patents/324/2147791/2147791-14t.gif)
В свою очередь отсчеты фигурирующего в (10) сигнала y(n) равны
![дуплексный модем, патент № 2147791](/images/patents/324/2147791/2147791-15t.gif)
где hk(n) -импульсная характеристика канала. Подставляя (11) в (10) имеем
![дуплексный модем, патент № 2147791](/images/patents/324/2147791/2147791-16t.gif)
или, с учетом (9),
![дуплексный модем, патент № 2147791](/images/patents/324/2147791/2147791-17t.gif)
Положим (l - k)mod N = m, тогда l = (k + m)mod N; (N-n+l)mod N = (N- n+(k+m)mod N)mod N =(N-n+k+m)mod N = (m+k-n)mod N,
при l и k изменяющихся от 0 до N-1, m также будет изменяться от 0 до N-1. С учетом этого выражение (12) можно записать в виде
![дуплексный модем, патент № 2147791](/images/patents/324/2147791/2147791-18t.gif)
В соответствии с (8)
![дуплексный модем, патент № 2147791](/images/patents/324/2147791/2147791-19t.gif)
причем при значениях n и k, определяемых неравенствами 0
![дуплексный модем, патент № 2147791](/images/patents/324/2147009/8773.gif)
![дуплексный модем, патент № 2147791](/images/patents/324/2147009/8773.gif)
![дуплексный модем, патент № 2147791](/images/patents/324/2147009/8773.gif)
![дуплексный модем, патент № 2147791](/images/patents/324/2147009/8773.gif)
Таким образом, отсчеты сигнала r(n) на выходе согласованного фильтра 17 будут равны отсчетам импульсной характеристики канала hk(k)ik=n. Вычислив с помощью блока 16 дискретное преобразование Фурье от этого сигнала, получим отсчеты комплексной частотной характеристики (КЧХ) канала, по которым с помощью блоков 15 и 21 в соответствии с выражениями (1), (2) и (3) можно получить отсчеты АЧХ и ГВЗ канала. Однако ввиду наличия шума канала, несфазированности тактовых сигналов, задаваемых узлами управления 6 местного и удаленного модемов, а также имеющей место в канале рассинхронизации по несущей частоте реальные значения сигнала r(n) могут существенно отличаться от тех, которые определяются равенством (15). Не приводя здесь математического анализа влияния перечисленных факторов на оценки частотных характеристик канала, выполняемые по сигналу r(n) блоками 16, 15 и 21 (при необходимости эти материалы могут быть представлены экспертизе), отметим, что несфазированность тактовых сигналов и рассинхронизация по несущей не влияют на оценку АЧХ, изменяют оценку ФЧХ и практически не влияют на оценку ГВЗ. Мешающее же действие шума канала может быть в необходимой степени устранено путем усреднения находимых описанным образом оценок АЧХ и ГВЗ канала при передаче нескольких периодов тестовой последовательности. Эта процедура и осуществляется с помощью узлов усреднения 14 и 20. Затем по усредненным характеристикам АЧХ и ГВЗ канала в узле 19 в соответствии с выражениями (4), (5), (6) и (7) определяется требуемая КЧХ корректирующего фильтра. В узле 18 вычисляются ОДПФ от отсчетов КЧХ корректирующего фильтра, и тем самым определяется его импульсная характеристика. Вычисленные отсчеты импульсной характеристики корректора затем устанавливаются в качестве коэффициентов нерекурсивного трансверсального корректирующего фильтра 25, выполняющего функции корректора канала. На этом процедура обучения корректирующего фильтра удаленного модема заканчивается. Аналогичным образом осуществляется процедура обучения корректирующего фильтра местного модема. Таким образом, совокупность узлов 3, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21 и 25 позволяет достаточно быстро автоматически оценить реальные характеристики канала и в соответствии с ними установить необходимые характеристики корректирующего фильтра, обеспечивающего предварительную коррекцию линейных искажений. В результате модем оказывается работоспособным на таких каналах, на которых известные устройства не обеспечивают вхождения в связь, т. е. тем самым повышается надежность вхождения в связь. При этом длительность процедуры обучения корректирующего фильтра оказывается невысокой. Во время остальных действий модема в режиме вхождения в связь, а также при передаче данных переключатель 3 по команде с узла 6 подсоединяет выход модулятора 2 к входу блока 4. При этом в режиме вхождения в связь на вход кодера 1 с генератора 5 под управлением узла 6 подаются необходимые тестовые сигналы. В частности, одной из необходимых процедур является определение длительности задержки
![дуплексный модем, патент № 2147791](/images/patents/324/2147028/916.gif)
1) сигнал ближнего эха с частотой fбэ=1800 Гц;
2) сигнал дальнего эха с частотой fд.э.=(1800
![дуплексный модем, патент № 2147791](/images/patents/324/2147022/177.gif)
![дуплексный модем, патент № 2147791](/images/patents/324/2147028/916.gif)
![дуплексный модем, патент № 2147791](/images/patents/324/2147028/916.gif)
3) принимаемые сигналы с частотами 600 и 3000 Гц. С помощью детектора гармоник 10, реализованного на основе полосового фильтра с полосой пропускания (1800
![дуплексный модем, патент № 2147791](/images/patents/324/2147022/177.gif)
![дуплексный модем, патент № 2147791](/images/patents/324/2147028/916.gif)
![дуплексный модем, патент № 2147791](/images/patents/324/2147028/916.gif)
![дуплексный модем, патент № 2147791](/images/patents/324/2147028/916.gif)
![дуплексный модем, патент № 2147791](/images/patents/324/2147028/916.gif)
H(Z)=1-Z-M. (16)
Нетрудно убедиться, что передаточной функции вида (16) соответствует АЧХ
![дуплексный модем, патент № 2147791](/images/patents/324/2147791/2147791-20t.gif)
где fд - частота дискретизации. График функции H(f) показан на фиг. 6. Из графика видно, что на частотах, кратных значению fд/M, H(f)=0. Поскольку частота гармоники fбэ ближнего эха определяется частотой несущей местного передатчика и может быть задана от того же генератора, что и частота дискретизации fд, соответствующим выбором длины М линии задержки 9, можно абсолютно точно обеспечить нулевое значение H(f) на частоте fбэ. Так, полагая fбэ=1800 Гц и fд=7200 Гц и решая тригонометрическое уравнение
![дуплексный модем, патент № 2147791](/images/patents/324/2147791/2147791-21t.gif)
нетрудно убедиться, что для этого достаточно выбрать М кратным 4. Таким образом, совокупность узлов 9 и 11 позволяет из присутствующей на входе линии задержки 9 суммы гармоник ближнего и дальнего эха полностью устранить сигнал ближнего эха. Оставшаяся гармоника дальнего эха поступает на узел оценки ухода несущей 12, который определяет значение частотной расстройки
![дуплексный модем, патент № 2147791](/images/patents/324/2147028/916.gif)
- автоматическом устранении влияния частотных и фазовых искажений канала связи при малой длительности процедуры настройки корректирующего фильтра;
- сокращении времени первоначальной настройки эхокомпенсатора при наличии частотной расстройки несущей в тракте дальнего эха. В итоге за счет перечисленных факторов модем обеспечивает надежную передачу данных в каналах с большим числом переприемных участков и при наличии частотной расстройки несущей в тракте дальнего эха, сокращая при этом время вхождения в связь, то есть таким образом решается поставленная задача повышения надежности вхождения в связь и уменьшения общего времени вхождения в связь.
Класс H04L5/14 для двусторонней работы с использованием одного и того же типа сигнала, те дуплексной связи
Класс H04B3/00 Системы проводной связи