Цифровой групповой приемник многочастотного кода

)5 Н 04 0 1/457 Гж,.133яМНРз Е осудАРственный комитет о изоБРетениям и отквытиямПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБАВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(7) Куйбышевский электротехнический инСТИТУТ СВЯЗИ(54) ЦИФРОВОЙ ГРУППОВОЙ УРИЕМНИКМНОГОЧАСТОТНОГО КОДА(57) Изобретение относится к электросвязи.Цель изобретения - повышение помехоустойчивости. Приемник многочастотного кода содержит блок задающих г-ров 1, коммутатор 2 адресов, оперативные запоминающие устр-ва 3 и 6, регистр 4 сдвига, эл-т И 5, счетчик-дешифратор 7 длины пачки, компаратор 8 кода порога, формирователь 9 адаптивного порога, блок 10 задержки, счетчик-дешифратор 11 интервала между пачками, компаратор 12 кода биений, формирователь 13 среднего интервала, счетчик 14 разноса ча";от, обнаружитель 15 кода и г-р 16 эталонного кода биений. Цела достигается путем расширен,а динамического, амплитудного и частотного диапазонов приема. 2 ил.30 40 Изобретение относится к технике электросвязи и может быть использовано в устройствах приема сигналов набора номера вспектре тональных частот, например кодом"2" из "6", передаваемых в составе группового 16-канального цифрового потока соскоростью 512 кбит/с, полученного на основе дельта-модуляции со слоговым компандированием.Цель изобретения - повь,шение помехоустойчивости путем расширения динамическогО, змплитудно 1 О и чэстотнОГОдиапазонов приема,Нэ фиг 1 поедстэвлена лтрук гурнэяэлектрическая схема цифрового группового 1приемника многочастотного кода; нэ фиг.2 -эпюры напряжений, поясняющие работуприемника,Цифровой групповой приемник многочастотного кода содержит блок 1 задающих 2генеоаторов, коммутатор 2 адресов, первоеоперативное запоминающее устройствоОЗУ) 3, регистр 4 сдвига, элемент И 5, второе ОЗУ б, счетчик-дешифратор 7 длиныпачки, компаратор 8 кода порога, формирователь 9 адаптивного порога, блок 10 задержки, счетчик-дешифратор 11 интерваламежду пачками, компзратор 12 кода биенийформирователь 13 среднего интервала,счетчик 14 разноса частот, обнаружитель 15кода, генератор 16 эталонного кода биений.Цифровой групповой приемник много-.частотного кода работает следующим образом.На информационный вход приемника, а 3именно на обьединенный вход данных первого ОЗУ 3 и регистра 4 сдвига, поступаетгрупповой цифровой поток с тактовой частотой тт=512 кГц, сформированный путем уп-,лотнения 16 дельтамодулированныхсигналов многочастотного кода "2 из 6" соскоростью передачи 32 кбит/с нэ каждыйканал.Сигналы многочастотного кода "2 из 6"передаются при наборе номера комбинациями из двух частот ряда 700, 900, 1100, 1300,1500 и 1700 Гц и в диапазоне уровней (-6 --36) дБМО с возможным "перекосом" уровней близко отстоящих частот до 3 дБ и далеко отстоящих частот до 10 дБ. Всего может 5существовать С 6 = различных комбинацийкОДЗ.Дельта-отсчеты каждого из 16 каналовпередаются в групповом цифровом потокепоследовательно по т; = 1% 2 мкс на 5отсчет), в соответствии с четы рехразряднымалгоритмом сначала передаются подряд 4отсчета первого канала в течение времени4 тих=7,8 мкс, затем 4 отсчета второго канала и т,д. вплоть до 16-го канала, на что уходит интервал времени Т = 16 х 4 т = 125 мкс. Спустя время Т начинается передача следующих четырех отсчетов первого канала и т.д., т,е. цикл обращения к отсчетам данного канала составляет Т=125 мкс с частотой бац=1/Т=1 кв/4=8 к Гц.Последовательность отсчетов (1 или О) группового цифрового дельта-потока записывается в первое ОЗУ 3 в реальном масштабе времени в соответствуюшие каждому каналу адреса, Для формирования адресов используются сетки частот 256; 128, 64, 16, 8,4, 2, 1, 0,5; 0,25 и 0,125 кГц, вырабатываемые в блоке 1 задающих генераторов из тактовой частоты синхронизации 1 т = 512 кГц.Для цикловой синхронизации блока 1 задающих генераторов на его второй вход поступает импульсная последовательность цикловой частоты тц = 8 КГц. Время обработки отрезка двухчастотного сигнала опоеделяется минимальной длительностью "посылок" многочастотного кода. В режиме "беэынтервального пакета""посылки" следуют друг за другом без перерыва, при этом минимальная длительность"посылок" составляет Тин = 32 мс. Поскольку моменты смены "посылок" неизвестны,случайны и несинхронизированы с моментами начала обработки сигнала в приемнике, длительность цикла обработки выбирается из условия Тц = Тин/2 = 16 мс.Зэ время Тц = 16 мс по каждому из 16 каналов проходит й = 1 в Тц = 512 дельта- отсчетов двухчастотного сигнала, объем памяти ОЗУ 3 составляет при этом К = 16 М ==- 2" = 8192 одноразрядных слов, С целью упрощения приемника в нем осуществляется последовательная обработка сначала всех й = 512 ранее записанных в ОЗУ 3 дельта-отсчетов первого канала, затем 512 отсчетов второго канала и т.д., вплоть до 16-го канала, Приемник получается практически одноканальным, только время обработки одного канала снижается в 16 раз по сравнению с временем записи информации в ОЗУ 3 по данному каналу и составляет Т= = Тц/16 = 1 мс. За время То из ОЗУ 3 считываются последовательно все И = 512 отсчетов данного канала с частотой считывания 1 т = 512 кГц на один отсчет, в то время как запись информации в ОЗУ, 3 по данному каналу происходила в реальном масштабе ВРЕМЕНИ С ЧЗСТОТОй кв = 32 КГЦ НЭ ОДИН отсчет.Поскольку за время Тц = 16 мс должен завершиться полный цикл записи и считывания из ОЗУ 3 асей ранее записанной инфор 1628226адаптация шага квантования Л к сигналу невозможна. Практически Ь адаптируется к среднему значению огибающей сигнала, при этом как в область максимумов огибающей, так и в область минимумов адаптивный дельта-кодер вносит нелинейные искажения. А именно, в области максимумов шаг квантования Ь оказывается заниженным, происходят перегрузки кодера и 55 мации, каждый тактовый отрезок временит= 1/от=2 мкс делится пополам, В первуюполовину времени, в течение т, /2 происходит запись в ОЗУ 3 отсчета сигнала по мереего поступления в реальном масштабе времени по адресу очередного канала, а вовторую половину времени в течение т /2происходит считывание из ОЗУ 3 другогоотсчета сигнала по адресу другого канала,который в данный отрезок времени Т 0=1 мсподлежит обработке,Для формирования нужных адресовОЗУ 3 и ОЗУ 6 в режимах записи и считывания информации в приемнике используетсякоммутатор 2 адресов, управляемый по своему второму входу импульсами записи/считывания.В режиме считывания на выходе ОЗУ 3появляется информация, записанная ранеепо данному каналу, в виде "пачек" 1 (импульсов длительностью т, /2 1 мкс) с частотой 1 т = 512 кГц, либо в виде "пачек" О(отсутствия импульсов), либо в виде чередующихся импульсов и пауз, фиг.2 б,Как следует из фиг.2 а и б, области нарастания сигнала (положительной производной) соответствует "пачка" 1, областиубывания сигнала (отрицательной производной) соответствует "пачка" О, областиэкстремумов сигнала (малой производной) 30соответствует "режим молчания" - чередующаяся последовательность импульсов и пауз.В случае двухчастотного сигнала,фиг.2 в, сигнал промодулирован как по амплитуде, так и по частоте. В области максимумов амплитуды частотная модуляцияминимальна и соседние интервалы междумоментами перехода через нуль следует сосреднеарифметической частотойтср = (11 + т 2) /2. Амплитудная и частотнаямодуляции сигнала происходят с разностной частотой биений двух гармоническихсоставляющих Л Е = т 1 12, Зная асср и Л Р,можно определить неизвестные частоты 1 и 452 и распознать одну из 15 возможных комбинаций многочастотного кода.Из-за большого пик-фактора двухчастотного сигнала, т.е. отношения максимума огибающей к минимуму, полная высокочастотное заполнение сигнала приобретает треугольную форму, фиг.2 г. В области минимумов огибающей шаг квантования Л, наоборот, завышен, что приводит к потере информации ("провалу"), т,е. в этой области наблюдается режим "молчания",В результате области максимумов огибающей соответствуют длинные "пачки" 1 или О. Средней области соответствуют укороченные "пачки" 1 или О, прерываемые одиночными импульсами противоположного типа (например, "пачка" 1, прерываемая одиночным 0 и наоборот). И наконец, области минимумов огибающей соответствует практически полное отсутствие "пачек" и наблюдается только энакочередование,Выделяя "пачки" 1 или 0 не короче заданной длины и измеряя интервалы времени между соседними длинными "пачками", можно оценить период высокочастотного заполнения сигнала в области максимумов огибающей, т,е, найти среднеарифметическУю частотУ тср = (11 + 12)/2.С другой стороны, измеряя интервалы времени между соседними "провалами" сигнала в области минимумов огибающей, можно найти период раэ остной частоты биений, а следовательно, поеделить Л Е =. =б 1-2.С целью сохранения работоспособности предложенного алгоритма приема в широком амплитудном и частотном диапазон сигнала необходимо адаптироваться к оптимальной длине "пачки" 1 или О, Согласно четырехраэрядному алгоритму работы кода передаются подряд 4 отсчета данного канала, поступающие на вход регистра 4. Если все отсчеты одного и того же знака(все 1 или все О), на выходе элемента И 5 возникает импульс, который записывается в виде "1" в соответствующую ячейку памяти второго ОЗУ 6 по адресу данного канала. Чем выше средний уровень сигнала и его крутизна, тем чаще во втором ОЗУ 6 записываются по очередному адресу данного канала "1",В моменты считывания информация из второго ОЗУ 6 поступает на вход формирователя 9 адаптивного порога, представляю- щего собой сумматор кодов, К моменту окончания записи отрезка сигнала длительностью Тц = 16 мс в формирователе 9 адаптивного порога накапливается по данному каналу двоичный код, пропорциональный оптимальной длине "пачки" 1 или О, чем обеспечивается адаптация приемника к среднему уровню многочастотного сигнала.Адаптивный код подается в качестве опорного на первые входы компаратора 850 кода порога, где сравнивается с текущим кодом, накапливаемым в счетчике-дешифраторе 7 длины пачки. В момент равенства кодов на выходе компаратора 8 кода порога появляется импульс (фиг.2 е), который после задержки в блоке 10 задержки сбрасывает (фиг.2 ж) в нуль счетчик-дешифратор 7 длины пачки и счетчик-дешифратор 11 интервалов. Задержка необходима для того, чтобы информация, накопленная в счетчике дешифраторе 11, успела поступить в компаратор 12 кода биений и Формирователь 13 среднего интервала,В соответствии с вышеизложенным алгоритмом работы приемника различение одной из 15 возможных комбинаций двухчастотного кода основано на измерении интервалов между соседними достижениями адаптивного кода порога. Счетчик-дешифратор 11 интервалов подсчитывает число периодов тактовой частоты К = 512 кГц, поступающих на его первый вход. В момент срабатывания компаратора 8 кода порога в . компараторе 12 кода биений происходит сравнение эталонного кода биений с кодом, накопленным в счетчике-дешифратора 11. В качестве эталонного кода биений принимается код Кмакс = кв/2 1 мин =23, где 1 мин = 0,7 кГц - минимальная частота двухчастотного сигнала, 1 кв = 32 кГц - частота квантования дельта-кодера, Более длинные интервалы между пачками (К смаке) не могут быть отнесены к среднему интервалу и должны считаться "провалами" в области минимума двухчастотного сигнала, Наоборот, интервалы ККмакс являются средними интервалами и несут информацию о средней частоте двухчастотного сигнала, Импульс на первом выходе ("меньше") компаратора 12 кода биений разрешает запись информации о среднем интервале в формирователь 13 среднего интервала,Импульсы на втором выходе ("больше" или "равно") компаратора 12 кода биений подсчитываются счетчиком 14 разноса частот в течение времени Тц = 16 мс. В конце цикла обработки Тц = 16 мс происходит обнуление счетчика 14 разноса частот, а также счетчика числа средних интервалов и регистра в составе формирователя 13 среднего интервала. К концу цикла обработки в счетчике 14 разноса частот накапливается среднее число периодов биений йр = ЬГТ,пропорциональное разносу частот Ь Р = 11-6. Так, при ЬЕ=200 Гц Й,р=3,2(накапливается Й =(3-4) периода биений). Если ЬР = = 400 Гц, й = 6-7; Ь Р = 600 Гц, М =(9 - 10); Ь Р == 800 Гц, й = (12 - 13); Ь= 1000 Гц, ч ==(15-16),5 10 15 20 25 30 35 40 В формирователе 13 среднего интервала накапливается сумма заданного числа и средних интервалов. Число и выбирается из компромисных соображений, с одной стороны, чем больше и, тем точнее может быть найден средний интервал между "пачками" 1 или О. С другой стороны, эа время анализа Тц = 16 мс проходит в среднем три "копии" многочастотного сигнала длительностью ЬТ== 1 И Гмин = 5 мс каждая, при этом разносу Ь Р = 1000 Гц соответствует за время "копии" 5 периодов биений и 2 средних интервала, т,е. за Тц = 16 мс накопится не более и= =(6-7) средних интервалов. Таким образом, иэ-за органиченности времени анализа число суммируемых кодов в Формирователе 13 среднего интервала п=6. Двоичный код суммы п=6 средних интервалов поступает на первые входы обнару- жителя 15 кода, на вторые входы которого подаются кодовые выходы счетчика 14 разноса частот,Обнаружитель 15 представляет собой набор 15 логических элементов И, обьединенных в пять групп по числу разносов частот, Число элементов И в каждой группе равно числу двухчастотных комбинаций, соответствующих данному разносу частот Ь Е, Так, для Ь Р = 200 Гц группа состоит из 5 элементов И,Ь Г = 400 Гц - 4 элементов и т.д, Внутри каждой группы вторые входы всех элементов И объединены и открываются только при условии, что разнос соответствует номеру данной группы. На первые входы каждого элемента И данной группы поступает информация о среднем интервале между "пачками". В результате открывается только один из 15 элементов И обнаружителя 15, соответствующий передаваемой двухчастотной комбинации. Высокий логический уровень на выходе данного элемента И создает высокие логические уровни на двух из шести выходах обнаружителя 15, являющихся информационными выходными каналами приемника.Фо рмул а и зоб рете н и я Цифровой групповой приемник многочастотного кода, содержащий последовательно соединенные блок задающих генераторов, коммутатор адресов и первое оперативное запоминающее устройство (ОЗУ), вход записи-считывания которого обьединен с управляющим входом коммутатора адресов и подключен к первому управляющему выходу блока задающих генераторов, тактовый вход которого обьединен с тактовыми входами первого ОЗУ и счетчика-дешифратора интервала между пачками, а также счетчик-дешифратор дли 1628226 10ны пачки, блок задержки, счетчик разноса частот, выходы которого соединены с первыми входами обнаружителя кода, и элемент И, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения помехоустойчивости путем расширения динамического, амплитудного и частотного диапазонов приема, , введены регистр сдвига, компаратор кода биений, генератор эталонного кода биений, формирователь среднего интервала и последовательно соединенные второе ОЗУ, формирователь адаптивного порога и компаратор кода порога, вторые входы которого соединены с выходами счетчика-дешифратора длины пачки, счетный вход которого соединен с выходом первого ОЗУ, адресные входы которого соединены с соответствующими адресными входами второго,ОЗУ, вход записи-считывания которого соединен с управляющим входом коммутатора адресов и входами установки "0" счетчика разноса частот и формирователя среднего интервала, выходы которого соединены с вторыми входами обнаружителя кода, выход компаратора кода порога через блок задержки соединен с 5 входами установки "0" счетчика-дешифратора длины пачки и счетчика-дешифратора интервала между пачками, выходы которого соединены с входами формирователя среднего интервала и первыми входами компа ратора кода биений, вторые входы которогосоединены с выходами генератора эталонного кода биений, первый выход компаратора кода биений соединен с разрешающим входам формирователя среднего интервала, 15 второй выход компаратора кода биений соединен с счетным входом счетчика разноса частот, выходы регистра сдвига через элемент И соединены с информационным входом второго ОЗУ, тактовый вход которого 20 соединен с тактовым входом первого ОЗУ,информационный вход котооого соединен с входом регистра сдэ та.