Адаптивное дуплексное устройство для передачи и приема фазоманипулированных сигналов

(56). Авторское свидетельство СССР(54) АДАПТИВНОЕ ДУПЛЕКСНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРЕДАЧИ И ПРИЕМА ФАЗОМАНИПУЛИРОВАННЫХ СИГНАЛОВ(57) Изобретение относится к электросвязи. По отношению к авт,св,У 1111259 повышается помехоустойчивость устр-ва. Устр"во содержит передатчик (П) 1, вычитатель 2, приемник 3, кодер 4, входной согласующийблок (ВСБ) 5, два накопителя 6 и 9,состоящие каждый из коммутаторов 12 и 13 и линий 14 задержки, сумматор 7ключ 8, источник 10 сообщений, получатель 11 сообщений, трансверсальныйфильтр 15, г-р 6, элемент 17 запрета, четыре счетчика 18, 22, 25 и 28,дешифратор 19, три триггера 20, 23и 30, элемент И 21, блок 24 формирования значащих моментов, блок 26 памяти, коммутатор 27, пороговый блок 29и оперативный запоминающий блок 31. Работа устройства делится на два проуесса1) предварительной адаптации под параметры канала связи; 2) дуплексной передачи информации, При этом в устр-ве осуществляется восстановление формы принимаемого сигнала и хранение результата предыдущего значения восстановленного сигнала, в котором отсутствуют сигналы собственного П 1 и эхосигналы. Даны примеры выполнения П 1и ВСБ 5. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.Изобретение относится к электросвязи, может найти применениев устройствах передачи данных по каналам связи и является усовершенствованием изобретения по авт.св.Ф 1111259.Цель изобретения - повышение помехоустойчивости.На Фиг. 1 изображена структурноэлектрическая схема устройства; нафиг. 2 - структурно-электрическаясхема передатчика; на фиг. 3 - Структурно-электрическая схема входногосогласующего блока.Устройство содержит передатчик 1,вычитатель 2, приемник 3, кодер 4,входной согласующий блок 5, первыйнакопитель 6, сумматор 7, ключ 8,, второй накопитель 9,.источник 10 сообщений, получатель 11 сообщений,при этом первый накопитель 6 и второйнакопитель 9 содержат первые 12.1и 12,2 и вторые 13.1 и 13.2 коммутаторы и первую - восьмую линии 14, 114.8 задержки, трансверсальныйфильтр 15, генератор 16, элемент 17запрета, первый счетчик 18, дешифратор 19, первый триггер 20, элемент .И 21, второй счетчик 22, второйтриггер 23, блок 24 формирования значащих моментов, третий счетчик 25,блок 26 памяти, коммутатор 27, четвертый счетчик 28, пороговый блок 29,третий триггер 30 и оперативный запоминающий блок 31, причем передатчик 1 содержит постоянный запоминающий блок 32 и цифроаналоговый преобразователь 33, а входной согласующийблок 5 - вычитатель 34 и аналого-цифровой преобразователь 35,Устройство работает следующимобразом.Работу устройства можно разделитьна процессы предварительной адаптации под параметры канала связи и дуплексной передачи информации,Процесс предварительной адаптациизаключается в следующем. С выходаисточника 10 сообщений поступаетуправляющий сигнал в виде логическойединицы, который размыкает ключ 8и подает на вход второго накопителя 9нуль, тем самым последний обнуляется.Этот же сигнал обнуляет первый счетчик 18. В момент обучения кодер 4 выдает на вход передатчика 1 все используемые символы а; . Для троичнойсистемы счисления это будет О, 1, 2,Б соответствии с каждым символом а1 передатчик 1 формирует фазоманипулиреванный сигнал по закону211, 1): сэяГи (-)+9,у "ь а;(1) где сд, - частота гармонического колебания;- текущий момент времени;ф, - начальная фазаС -1-й временной интервал формиро 1вания ФМ-сигнала.Сигнал с выхода передатчика 1 поступает в канал связи и одновременново входной согласующий блок 5. Таккак в момент обучения трансверсальный Фильтр 15 выдает нуль на своемпервом выходе (дополнительный входвходного согласующего блока 5), тосигнал, поступающий на вход входного согласующего блока 5, квантуетсяпо уровню аналого-цифровым преобра-.зователем 35, Сигнал с выхода входного согласующего блока 5 поступаетодновременно на один из входов вычитателя 2 и на вход первого накопителя 6, который производит запоминаниевходной информации в одной из линий 14.1 - 14.3 задержки. Первый ком мутатор 12.1 коммутирует поступающие,сигналы в соответствии с величиной асна. одну из линий 14,1 - 14.3 задержки. Таким образом, в линии 14.1 задержки всегда хранится образец передаваемого сигнала Б , в линии 14,2задержки хранится Ц,(С)а в линии 14.3 - Б . После записи образцов передаваемого сигнала снимаетсяуправляющий сигнал с выхода источника 10 сообщений, а также обнуляющийсигнал с первого счетчика 18, Тактовые импульсы с выхода генератора 16,пройдя элемент 17 запрета, изменяютсостояние первого счетчика 18, который переходит в первое состояние(001) и выдает команду передатчику 1на Формирование очередного сигнала0 (с)=и созса,(г-с;)+ ср,. (2) о Сигналом с выхода первого счетчика 18подключается линия 14.4 задержки,в которую записывается образец Пс 1 (г.).Генератор 16 выдает очередной тактовый импульс, тем самым состояниепервого счетчика 18 изменяется наединицу и становится 010. По этомусигналу передатчик 1 формирует сиг- налзЦ (С)-Б созсд (С С, )+ ЧДСигнал Бцфиксируется в ли 2нии 14.5 задержки. В общем случаеЯ,ФМ Яо Юг, а сигналы У,(С)и У 1 (С) используются для определения гладкой задержки подключаемогоканала связи, Гладкая задержка - время между началом передачи сигналаи моментом появления в точке передачи первого эхо-отклика канала на переданный сигнал.При переходе первого счетчика 18в состояние 011 выдается команда передатчику 1 на формирование сигналаБю,(С), поступающего в канал связи,и через входной согласующий блок 5на вход вычитателя 2. По данному сигналу первого счетчика 18 через второй коммутатор 13, 1 подключается выход линии 14.4 задержки и выводитсяее содержимое Б (Т). Сигнал на выходе вычитателя 2 определяется сигналом Б,(С), прошедшим эхо-тракт,4Ь; (с) =Б(, (сз )+Зу (с)-Зы =Зсд, (с) р 25(4)где Уц,(г) и Пы (С) - сформированныепередатчиком 1 сигналы с частотой а,в разные моменты времени 1 иразделенные целым числом. периодовчастоты,Сигнал Б,(С) подают в блок 24формирования значащих моментов, в котором отмечаются короткими импульсами переходы сигнала через нуль. Чет-Звертый счетчик 28 измеряет времямежду соседнимии (1+1) периодамикороткими импульсами, и результат измерения в ниде двоичного числа переписывается в блок 26 памяти с прихоОдом очередного короткого импульса.Таким образом, на выходе блока 26памяти поочередно появляются двоичныечисла (-А,), характеризующие длительность полупериодов Б 1 (Е).45Дешифратор 19 дешифрирует состояние первого,счетчика 18 (01), в результате чего выдается команда коммутатору 27 подключить выход блока 26памяти на вход трансверсального фильт;ра 15.Выходной сигнал трансверсальногофильтра 15 определяется выражениемт(С) =,Е С, Х (5) 55где и - количество отводов трансверсального фильтра 15; коэффициенты передачи в отводах трансверсального фильтра 15;Х - входной сигнал.В момент определения гладкой задержки коэффициенты Спринимаются равными единице, а входной сигнал Х; - это длительность полупериодов частоуы д определяемая числами (-А ). Выходной сигнал трансверсального фильтра 15 в этом случае определяется выражениемУ(с)-(-А ). (6)1=ОСигнал Ув (с) с второго выхода трансверсального фильтра 15 подается во второй триггер 23, подготавливая последний к переключению. Генератор 16 выдает очередной импульс, первый счетчик 18 переходит в состояние 100. Данное состояние дешифрируется дешифратором 19, и коммутатор 27 остается в предыдущем состоянии. Передатчик 1 формирует сигнал Бю , а к второму входу вычитателя 2 подключается линия 14,5 задержки, Сигнал на выходе вычитателя 2 определяется как ц, (с), при тсг. гладкой задержки (7)(С), при :)С гладкой задержки, Таким образом, как только из канала связи будет приниматься сигнал Уц , это означает, что гладкая задержка закончилась. Длительности полупериодов частоты (дг также преобразуются в числа (+В,), причем для удобства реализации трансверсального фильтра 15 выбирают /А;/=/В;/. На вход четвертого счетчика 28 подают с выхода генератора 16 тактовую частоту, определяемую выражением 171+(8) О 3 + 2 д 2 д г где щ вразрядность используемогочетвертого счетчика 28. При поступлении чисел (+В ), характеризующихдлительности полупериодов Уг сигнала Уу (с), на вход трансверсальногофильтра 15 последний через определенное время, называемое временем анализа, переходит в другое устойчивоесостояние=оВремя между началом передачи сигнала Б (с) и появления сигнала Бд (ь),Ипрошедшего эхо-тракт, есть гладкая 5 задержка, Для ее измерения служат второй триггер 23, элемент И 21 и второй счетчик 22. При переходе первого счетчика 18 в состояние 100 на выходе дешифратора 19 появляется10 короткий импульс, переводящий второй триггер 23 в единичное состояние, а второй счетчик 22 принудительно устанавливается в исходное состояние. Второй триггер 23 разблокирует эле 15 мент И 21, тактовые импульсы с выхода генератора 16 проходят на вход второго счетчика 22, который начинает изменять свое состояние до тех пор, пока с выхода трансверсального Фильт-20 ра 15 не появится сигнал У (ь), который возвращает второй триггер 23 в исходное состояние и закрывает элемент И 21; второй счетчик 22 выполня 25 ется с предустановкой, и в первый момент фиксируется число, ,равное половине длины трансверсального Фильтра и/2.При переходе первого счетчика 18 в состояние 101 передатчик 1 выдает нулевой сигнал, тем самым производится подготовка канала связи к снятию импульсной реакции эхо-тракта. Очередным тактовым импульсом первый счетчик 18 переводится в состоя ние 110. По этому сигналу передатчик 1 формирует короткий б -импульс. Дешифратор 19 дешифрирует данное состояние первого счетчика 18, на выходе дешифратора 19 появляется корот кий импульс, устанавливающий первый триггер 20 в нуль, а третий триггер 30 - в единичное состояние. Сигнал с выхода третьего триггера 30 сбрасывает третий счетчик 25 в нуле вое состояние. После окончания короткого импульса с выхода дешифратора 19 третий триггер 30 возвращается в нулевое состояние очередным тактовым импульсом. Третий счетчик 25 начи нает изменять свое состояние, и как только достигнет значения гладкой задержки, хранимой во втором счетчике 22, на выходе порогового блока 29 появляется логическая единица, кото рая переводит первый триггер 20 и третий триггер 30 в единичное состояние. Первый триггер 20 подключает выход вь,читателя 2 через коммУтатор 27нй вхоц трансверсального фильтра 15,Из канала связи приходит сигнал, соответствующий импульсной реакции паразитного эхо-тракта, который, пройдявходной согласующий блок 5, вычитатель 2, коммутатор 27, устанавливаетвеса Св трансверсальном фильтре 15,Во время снятия импульсной реакциипервый накопитель 6 отключен, поэтомувторой вход вычитателя 2 заблокирован, Третий триггер ЗО очередным тактовым импульсом возвращается в исходное состояние.Генератор 16 выдает очередной тактовый импульс, переводящий первыйсчетчик 18 в состояние 111. Данноесостояние дешифрируется дешифратором 19, на выходе последнего появляется сигнал, возвращающий первыйтриггер 20 в исходное (нулевое) сос-.тояние, закрывается элемент 17 запрета. Одновременно с выхода дешифратора 19 выдается сигнал источнику 10сообщения, свидетельствующий о том,что режим обучения закончен, а такжевыдается сигнал разблокировки выходатрансверсального фильтра 15. В периодадаптации сигналы противоположнойстороны должны отсутствовать,После окончания обучения начинается дуплексная передача данных, которую можно пояснить следующим образом.После окончания обучения ключ 8 замыкается. Поток логических нулейи единиц преобразуется в кодере 4в перекодированный сигнал, при этомтри двоичных символа преобразуютсяв соответствующие два символа троичной системы счисления(Ь,ЬЬ а, а ), Ь;е 0,1, а;е 0,1,2,В соответствии с каждым символома передатчик 1 формирует фазоманипулированный сигнал П (С) по закону (1) .РСигнал с выхода. передатчика 1 поступает в канал связи и одновременно вовходной согласующий блок 5. Процессразделения направлений (компенсациисигналов собственного передатчика,компенсации эхо-сигналов) и демодуляции сигналов противоположной сторонырассмотрим методом суперпозиции, Вначале рассмотрим, каким образом компенсируются сигналы собственногопередатчика 1, Для этого предположим, что эхо-сигналы пока отсутствуют, т.е, на дополнительный вход вход1256238 8минающего блока 31. По данному адресу вначале считывается его содержимое Х,, а затем записывайтсяХ 1 и т.д.у до достижения третьим5 счетчиком 25 состояния второго счетчика 22, условно обозначенного буквой С, После этого на выходе порогового блока 29 появляется логическая ного согласующего блока 5 поступает с выхода трансверсального фильтра 15 нуль. Тогда передаваемые сигналы Б(1), пройдя входной согласующий блок 5, поступают одновременно на один из входов вычитателя 2 и на вход первого накопителя 6. Первый коммутатор 12.1 коммутирует поступаю щие сигналы в соответствии с величиной а на одну из линий 14. 1-14,3 задержки. Если а=О, то первый коммутатор 12,1 подключает выход входного согласующего блока 5 на вход линии 14.1 задержки, а выход ее через второй коммутатор 13,1 коммутируется 15 на второй вход вычитателя 2.На выходе вычитателя 2 результирующее значениео 11 Огде Би Б ( ) - сигналы собстО и овенного передатчика 1, сформированные в разные моменты времени по одному управляющему сигналу а =0 с выхода кодера 4. Так компенсируются сигналы собственного передатчика, а вместо прежнего значения Б(С), которое хранилось в линии 14.1 задержки, вводится новое значение Б,(г,), которое будет храниться в укаэанной линии 14.1 задержки до передачи очередного символа а =0 и т.д. Так как сигналы собственного передатчика 1 взяты непосредственно из канала связи, то Б(С), в конечном счете, определяются входными параметрами Е (Т) канала связи, которые относительно двух передаваемых символов можно считать постоянными.Поясним, каким образом компенсируются эхо-сигналы передатчика 1. 40Передаваемые отсчеты Х;, из которых состоит сигнал У,(С), хранимый в постоянном запоминающем блоке 32 передатчика 1,.задерживаются ровно на вРемя гладкой задержки. С этой целью 45 Х; подаются на вход оперативного запоминающего блока 3 1. Пусть третий счетчик 25 в данный момент находится в нулевом состоянии, тогда в опера- . тивном запоминающем блоке 31 указана 1 О нулевая ячейка памяти, из которой вначале считывается ранее хранимая информация Х, , а затем записывается отсчет Х Тактовый импульс, поступающий на вход третьего счетчи ка 25, переводит его в очередное (0001) состояние, указывающее номер первой ячейки оперативного запоединица, которая записывается в третий триггер 30, тем самым третий счетчик 25 обнуляется и сигнал с выхода порогового блока 29 пропадает. Третий триггер 30 вновь в исходном (нулевом) состоянии, чем разрешается .работа третьего счетчика 25.При переводе третьего счетчика 25 в нулевое состояние по нулевому адресу из оперативного запоминающего блока 31 считывается Х;, а затем фиксируется Х; и т,д. Таким образом, на выходе оперативного запоминающего блока 31 будут отсчеты передаваемого сигнала Б;. задержанные ровно на время гладкой задержки данного канала связи. Данные отсчеты Х; подаются в трансверсальный фильтр 15, который согласно выражению(5) рассчитывает4 выходную величину Бз (С) - оценкуарыкэхо-сигнала, которая вычитается затем в вычитателе 34 входного согласующего блока 5 из суммарного сигнала, поступающего из канала связи.Рассмотрим работу устройства в случае присутствия принимаемого сигнала противоположной станции. Пусть на противоположной стороне имеется аналогичный кодер и передатчик, Формирующий фазоманипулированный сигнал2 ЧК; (с) =Ч соя Ы,(Т, )+ Я +С;- и(10) где 7 - амплитуда принимаемого сигнала;Я - начальная фаза передатчикап отивоположной сто сны Р Р уС,10,1,2) - сигнал на выходе кодерапротивоположной стороны.В общем случае а;(С)=С;(С+6 С),где 61 - временной сдвиг между двумяпоследовательностями на выходе собственного кодера 4 и кодера противоположной стороны. Сдвиг 6 С между а;и С; не оказывает влияния на работоспособность устройства. Для поясненияработы разобьем принимаемый сигнална отрезки длительностью Т, совпа дающие с передаваемыми символами аТаким образом, принимаемый сигналможно представить отрезками Б, сигналов,начало и окончание которыхсовпадают с началом и окончанием 5символа а на входе собственного передатчика 1, а принимаемый сигналпосле окончания обучения представится как Б, Б ,Б. Для принимаемого сигнала временной интервал взят 10х ш, так как до этого момента шлообучение устройства и принимаемыйсигнал отсутствовал,Сигнал на входе входного согласующего блока 5 представляется суммой 15трех сигналов: передаваемого 1);,эхо-сигнала О,(с) и принимаемогоЯ(С). Во входном согласующем блоке 5 производится компенсация эхосигналов 6(с), поэтому сигнал на 10выходе входного согласующего блока 5М,=О, Й)+Б,. (11)Для компенсации сигналов собственного передатчика 1 необходимо изочередного М,(с) сигнала вычесть , 25предыдущий М,(С). Тогда на выходе вычитателя 2 результирующее значениеЬ И) =М;, И) -М; й) =0;(12) ЗОТаким образом, в случае присутствиясигналов противоположной стороны навыходе вычитателя 2 имеем разностьдвух сигналов: очередного и предыдущего.35Как видно из формулы (12), длявосстановления формы Б, (г.) принимаемого сигнала на (д+к) тактовоминтервале необходимо знать восстановленное ранее значение Б;(1:). Восстановление формы принимаемого сигналаи хранение результата предьдущегозначения восстановленного сигналапроизводятся в сумматоре 7, ключе 8и втором накопителе 9. Действительно 15при приеме сигналов противоположнойстороны при =ш на выходе вычитателя 2 имеем:т.(е)=Б (с)-Б,(с)=Б (т), (13)так как по условию Бщ,=0.Величина Б (г.) складывается с содержимьи линии 14.6 задержки. Так какв момент обучения второй накопитель 9обнулен, то сигнал на выходе сумматора 7550 (г) =Б (г)+О=Я (г) . (14)Величина Б, фиксируется затемв линии 14,6 задержки и используется 238 10в дальнейшем для восстановления Формы принимаемого сигналаДействительно, в случае появления на выходе кодера 4 сигнала а =0 имеем:МИ) =11+Б, ;т,=Б(Е)-ЯИ) р0 =Б(с)-Б,+ЯИ) = и т.д.Таким образом, на выходе сумматора 7 имеем;210; (1) =; 7 соз Сд (1-С, )+Ч +С;(16) т,е, восстановленный принимаемый сигнал, в котором отсутствуют сигналы собственного передатчика и эхо-сигналы.Далее сигналы 0,(Г) демодулируютсяи вьдаются получателю 11 сообщений.Формула изобретения1. Адаптивное дуплексное устройство для передачи и приема Фазоманипулированных сигналов по авт. св, Р 1111259, о т л и - ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения помехоустойчивости, в него введены первый триггер, последовательно соединенные генератор, элемент запрета, первый счетчик, дешифратор, второй триггер, элемент И, второй счетчик, пороговый блок, третий триггер, третий счетчик, оперативный запоминающий блок и трансверсальный фильтр и последовательно соединенные блок формирования значащих моментов, четвертый счетчик, блок памяти и коммутатор, выход которого подключен к второму входу трансверсального фильтра, к управляющему выходу источника сообщения подключен второй вход первого счетчика, выход которого подключен к дополнительному входу передатчика, к третьим входам ключа и первого и второго коммутаторов первого накопителя, дополнительный выход передатчика подключен к второму входу оперативного запоминающего блока, к выходу вычитателя подключены второй вход коммутатора и вход блока формирования значащих моментов, выход которого подключен к второму входу блока памяти, второй выход дещифратора подключен к управляющему входу источника сообщения, первому входу первого триггера, второму вхо1256 Составитель О,АндрушкоТехред М.Ходанич Корректор И.Муска едакто етра каз 4838/5 Тираж 6 Подписномитета СССР НИИПИ Государственного по делам изобретений 13035, Москва, Ж, Ри открыт ушская н 4 изводственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул,Проектная, 4 ду элемента запрета и третьему входутрансверсального фильтра, первый ивторой выходы которого соединенысоответственно с дополнительным входом входного согласующего блока ивторым входом второго триггера, выходтретьего счетчика подключен к второмувходу порогового блока, выход которого подключен к второму входу первого триггера, выход которого подклю- Очен к третьему входу коммутатора,четвертый вход которого соединенс третьим выходом дешифратора, первый выход которого подключен к второму входу второго счетчика, а четвертый выход - к второму входу третьеготриггера и к третьему входу первоготриггера, выход генератора подключенк вторым входам третьего.и четвертого счетчиков элемента И и к третьему 20входу третьего триггера. 238 122. Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что передатчик содержит последовательно соединенные постоянный запоминающий блок и цифроаналоговый преобразователь, выход которого является основным выходом передатчика, основным и дополнительным входами и дополнительным выходом которого являются соответственно первый и второй входы и выход постоянного ,запоминающего блока.3. Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что входной со. гласующий блок содержит последовательно соединенные вычитатель и аналого-циФровой преобразователь, выход которого является выходом входного согласующего блока, входом и дополнительным входами которого являются соответственно первый и второй входы вычитателя,