FI89437C - Digitaldetektor foer ett soekaranlaeggningsystem - Google Patents

Description

1 89437

Digitaali-ilmaisin hakulaite järjestelmässä Digitaldetektor för ett sökaranläggningsystem 5 Keksinnön kohteena on hakulaite järjestelmässä käytettävä digitaali-ilmaisin. Digitaali-ilmaisulla käsitetään hakulaitteen audiotaajuisen signaalin, jossa on useita eri signalointitaajuuksia vastaten useaa eri symbolia, muuntamista digitaaliseksi signaaliksi ja symbolikoodauksen 10 purkamista sarjadataksi.

Tunnettua tekniikkaa selostetaan seuraavassa viitaten oheiseen kuvaan 1, joka esittää tunnetun tekniikan mukaisen hakulaite järjestelmissä perinteisesti ilmaisutapana käytetyn 15 komparaattori-ilmaisun piirikaaviota.

Kuvassa 1 on esitetty hakulaite järjestelmissä perinteisesti ilmaisutapana käytetyn komparaattori-ilmaisun piirikaavio. Tuleva 4FSK-moduloitu signaali otetaan vastaan FM-ilmaisu-20 lohkoon 1. FM-ilmaistu ja 4PAM-moduloitu signaali viedään komparaattori-ilmaisimien 2-5 tuloihin, joissa signaalia verrataan pysyviin päätöstasoihin. Vertailun tuloksena saadaan tieto siitä, mikä symboli on otettu vastaan. Kompa-raattorien lähdöt on kytketty dekoodaus- ja symbolien .1 25 purkulohkoon 6, joka antaa lähtevän datan ulos.

Pysyvätasoisten ilmaisimien heikkoutena on se, että niiden ·'·: ' päätöstasot pitää virittää käsin paikalleen parhaan mahdol- :: lisen ilmaisutuloksen aikaansaamiseksi.

: 30

Hakulaitteiden ennen ilmaisua olevat etuosat vaihtelevat ;··: sähköisiltä ominaisuuksiltaan ja eri hakulaiteyksiköiden komponenttien ominaisuudet vaihtuvat. Tämä voi aiheuttaa virheellisiä ilmaisutuloksia pysyvätasoisissa ilmaisimissa.

’ 35 Pysyvätasoisten ilmaisimien hakulaitteen etuosan komponent tien on oltava erittäin hyvä- ja tasalaatuisia virheellisten ·;··: ilmaisutulosten välttämiseksi.

2 89437

Pysyvätasoiset ilmaisimet eivät reagoi signalointitaajuuk-sien muutoksiin. Jos signalointitaajuudet muuttuvat hakulaitteeseen nähden, niin todennäköisesti saadaan väärä ilmaisutulos.

5

Esillä olevan keksinnön tarkoituksena on aikaansaada sellainen digitaali-ilmaisin, jonka avulla edellä esitetyt ongelmat voidaan ratkaista. Tämän saavuttamiseksi on keksinnölle tunnusomaista se, että se käsittää A/D-muuntimen, josta 10 voidaan lukea radion, mikserin ja erityisesti FM-ilmaisimen offset-jännitteitä vastaava binäärisana wq, offset-jännitteen poisto -lohkon, Jossa vähennetään jokaisesta vastaanotettua symbolia vastaavasta A/D-muuntimen avulla saadusta binäärisanasta ws pois FM-ilmaisimen offset-jännite, rekis-15 terilohkon, johon binäärisana w0 voidaan tallentaa ja joka sisältää myös päätöstasot ja hälytystasot, rekisterilohkoon kytketyn yhteenlaskimen, digitaalivertailijän, joka vertaa jokaista saatua binäärisanaa ws päätöstasoihin ja hälytys- tasoihin, päätöstasoja ja hälytystasoja päivittävän päivi-20 tyslogiikan sekä symbolien purkulogiikan, joka lähettää sarjamuotoisen datan ulos.

Keksintöä selostetaan seuraavassa yksityiskohtaisesti viitaten oheisiin kuviin, joistai 25 kuva 1 esittää tunnetun tekniikan mukaisen hakulaite- järjestelmissä perinteisesti ilmaisutapana käytetyn komparaattori-ilmaisun piirikaaviota. kuva 2 esittää keksinnön mukaisen signaali-ilmaisimen päätöslogiikan lohkokaaviota, 30 kuva 3 esittää keksinnön mukaisen signaali-ilmaisimen päätöslogiikan toimintakaaviota.

Kuva 1 on selostettu edellä. Keksinnön mukaista ratkaisua kuvataan seuraavassa viitaten kuviin 2-3, jotka esittävät 35 keksinnön mukaisen ratkaisun toteutusta.

Kuvassa 2 on esitetty keksinnön mukaisen signaali-ilmaisimen päätöslogiikan lohkokaavio. Kun 4FSK-moduloitu signaali on 3 89437 ilmaistu FM-ilmaisimella, niin eri jännitearvot muutetaan digitaalisiksi A/D-muuntimella 7. A/D-muuntimen 7 tulosta ei tarvitse erityisesti skaalata, kun muunnosalue valitaan siten, ettei ylivuotoa tapahdu.

5

Jokaisen yhteyden alussa kytketään radio päälle ennen kuin datan vastaanottaminen alkaa. Tänä aikana vastaanotin saadaan tahdistettua tulevaan datavirtaan. Kun signaalin pääsy radiolle estetään, voidaan radion, mikserin ja erityi- 10 sesti FM-ilmaisimen offset-jännitteitä vastaava binäärisana wo lukea A/D-muuntimelta 7. Tämä binäärisana w0 viedään logiikalle, joka lukee ja tallettaa sen rekisterilohkoon 9 sitä varten varattuun rekisteriin. Logiikka vähentää offset-jännitteen poisto -lohkossa 8 jokaisewsta vastaanotettua 15 symbolia vastaavasta A/D-muuntimen 7 avulla saadusta binää-risanasta ws FM-ilmaisimen offset-jännitteen pois, jolloin päästään eroon FM-ilmaisimien yksilöeroista. Rekisterilohko 9 sisältää myös päätöstasot ja hälytystasot. Rekisteri-lohkoon 9 on kytketty myös yhteenlaskin 10. 8-bittinen 20 digitaalivertailija 11 vertaa jokaista saatua binäärisanaa ws päätöstasoihin ja hälytystasoihin. Päivityslogiikka 12 päivittää päätöstasoja ja hälytystasoja. Symbolien purku-logiikka 13 lähettää sarjamuotoisen datan ulos.

25 Kuvassa 3 on esitetty keksinnön mukaisen signaali-ilmaisimen päätöslogiikan toimintakaavio. Joka kerta, kun hakulaite aloittaa toimintansa ja lukee uuden symbolin 14, niin päätöslogiikan päätöstasojen määritys -toiminto 15 määrittää kutakin symbolia vastaavan uuden päätöstason llf 12 ja 13.

30 Symbolien päätöstasojen määritys 15 onnistuu, koska protokollan kunkin batchin alussa olevassa synkronointiosassa on ns. preample, joka sisältää vain symboleja "10" ja "00".

·.·’; Nämä symbolit vastaavat 4FSK-moduloidussa signaalissa ääripäitä, joten FM-ilmaisimelta tulevat jännitearvot 35 vastaavat alinta lj ja ylintä 13 symbolien päätöstasoa. FM- ilmaisimelta tulevat jännitearvot muutetaan binäärisanoiksi. Vastaanotetaan vuorotellen symboleja "10" ja "00" ja yhteenlaskimessa 10 lisätään kutakin tapausta vastaava 4 89 437 binäärisana rekisterissä olevaan summaan. Kummallekin symbolille on rekisterilohkossa 9 oma summarekisteri, jonka sisältö ladataan vuorotellen yhteenlaskimeen 10 summan laskemiseksi. Uusi summa talletetaan jälleen omaan 5 summarekisteriin odottamaan yhteenlaskua. Symbolien päätös-tasot määritetään neljän näytteen keskiarvon perusteella. Tässä tapauksessa, kun lasketaan neljän näytteen keskiarvo, se on helppo toteuttaa siirtorekisterissä. Siirtorekiste-rissä olevaa dataa siirretään kaksi bittiä vähiten merkitit) sevän bitin suuntaan ja tyhjäksi jääviin kiikkuihin ladataan binäärisymboli "0". Kun kaksi 4FSK:n symbolin päätöstasoa on saatu määritettyä, on keskimmäinen päätöstaso I2 yksinkertaisesti edellisten päätöstasojen lj ja 13 keskiarvo.

Keskimmäisen päätöstason laskeminen on helppo toteuttaa 15 digitaalisesti yhteenlaskun ja siirtorekisterissä summan siirtämisen avulla.

Kun symbolien päätöstasot lj, I2 ja I3 on saatu määritettyä 15, niin hälytystasojen määritys -toiminto 16 määrittää 20 tietyt hälytysrajät, jotta symbolien päätöstasoja on mahdollista muuttaa olosuhteiden tai signaalin muuttuessa. Tämä on edellytyksenä sille, että viestin vastaanottamista voidaan jatkaa häiriöttömästi, kun hakulaite liikkuu eri nopeuksilla saman yhteyden aikana. Signaalin taajuudet hakulaitteeseen 25 nähden muuttuu, kun vastaanotin liikkuu vaihtelevilla nopeuksilla. Tämä on selitettävissä Doppler-ilmiön avulla.

Nain päätöslogiikka on valmis vastaanottamaan kutsun. Kutsun alussa on osoite. Jos hakulaite tunnistaa osoitteen omakseen 30 ja toteaa, että viesti on tulossa, toimintaa jatketaan eteenpäin. Muussa tapauksessa yhteys lopetetaan ja toimintaa jatketaan uuden yhteyden alussa.

Jokaista sisääntulevaa viestibinäärisanaa ws verrataan 35 vertailuelimessä 17 symbolien päätöstasoihin I3, I2 ja lj.

Vertailuelin 17 vertaa kahden binäärisanan itseisarvoa eli kyseisen sanan arvoa, jos se olisi muutettu kymmen järjestelmän luvuksi. Jos vastaanotettu sana ws on suurempi kuin 5 89437 päätöstaso I3, niin tiedetään, että vastaanotettu symboli oli "10". Jos vastaanotettu sana ws on pienempi kuin päätös-taso I3, niin vertailuelimeen ladataan päätöstaso I2.

Tällöin tutkitaan onko vastaanotettu sana ws itseisarvoltaan 5 suurempi kuin päätöstason I2 itseisarvo, ja näin ollessa vastaanotettu symboli oli "11". Jos vastaanotettu sana ws oli itseisarvoltaan pienempi kuin päätöstason I2 itseisarvo, niin vertailuelimeen ladataan päätöstaso lj_. Tällöin tutkitaan onko vastaanotettu sana ws itseisarvoltaan suurempi 10 kuin päätöstason 1^ itseisarvo, ja näin ollessa vastaanotettu symboli oli "01". Jos vastaanotettu sana ws oli itseisarvoltaan pienempi kuin päätöstason lj itseisarvo, niin vastaanotettu symboli oli "00". Näin symbolien purku-logiikka 18 osaa lähettää päätöslogiikasta ulos oikeanlaista 15 dataa.

Symbolien päätöstasojen päivitys on mahdollista päivitys-logiikan avulla. Päivityslogiikka laskee kullekin symbolin päätöstasolle hälytysrajan 19 ennalta määritetyn algoritmin 20 perusteella symbolien päätöstasoista. Kun vastaanotettua symbolia vastaava binäärisana ws on pienempi kuin ilmaistun symbolin alahälytysraja la tai suurempi kuin ilmaistun symbolin ylähälytysraja 1^, päivityslogiikka huomioi tapahtuneen hälytyksen 20. Kun riittävän monta hälytystä tiettyyn 25 suuntaan on tullut, niin symbolien päätöstasoja muutetaan uutta tilannetta vastaavaksi 21. Symbolien päätöstasojen muuttuessa muutetaan vuorostaan hälytysrajo ja 16. Symbolien päätöstasojen ja hälytysrajojen muuttaminen tapahtuu ennen kuin seuraava symboli vastaanotetaan. Symbolien vastaan-30 ottamista jatketaan normaalisti ja taas aloitetaan symbolien tasojen vertailu logiikalla oleviin tasoihin nähden 17 ja 19. Kun taas hälytyksiä on tullut riittävästi 20, muutetaan . päätöstasoja 21. Näin päätöstasot ja hälytysrajat päivitty- • _ vät jatkuvasti tulevien symbolien tasojen mukaan. Tämän 35 ratkaisun kriittisinä kohtina ovat kunkin yhteyden alussa muodostettavien lähtöpäätöstasojen määritys, hälytysraja-·:· : algoritmin toiminta ja päätöstaso jen muutosalgoritmi .

6 89437

Ilmaisin pystyy poistamaan hakulaitteen ennen ilmaisua olevan etuosan yksilöerot eli digitaali-ilmaisin näkee edessään sähköisiltä ominaisuuksiltaan samanlaisen etuosan, vaikka komponenttien ominaisuudet vaihtuvatkin eri haku-5 laiteyksiköissä.

Digitaali-ilmaisin tunnistaa siirtokanavassa tapahtuvia signalointitaajuuksien muutoksia hakulaitteeseen nähden ja pystyy reagoimaan niihin. Näin voidaan jatkaa viestin 10 vastaanottamista virheettömästi, vaikka eri symboleja vastaavat signalointitaajuudet muuttuisivatkin.

Keksintö voidaan toteuttaa kovolla (hardware) tai mikroprosessorilla. Toteutuksen kannalta parhaana tapana on 15 kovototeutus, koska ilmaisin on pysyvä rakenne, jota ei tarvitse muuttaa ja mikroprosessorin kapasiteettia voidaan käyttää tehokkaammin hyödyksi muussa toiminnassa.

Claims (9)

1. Digitaali-ilmaisin hakulaitteen audiotaajuisen signaalin, jossa on useita eri signalointitaajuuksia vastaten useaa eri symbolia, digitaaliseksi signaaliksi muuntamista ja 5 symbolikoodauksen sarjadataksi purkamista varten, tunnettu siitä, että se käsittää - A/D-muuntimen (7), josta voidaan lukea radion, mikserin ja erityisesti FM-ilmaisimen offset-jännitteitä vastaava binää-risana w0, 10. offset-jännitteen poistolohkon (8), jossa vähennetään jo kaisesta vastaanotettua symbolia vastaavasta A/D-muuntimen (7) avulla saadusta binäärisanasta ws pois FM-ilmaisimen offset-jännite, - rekisterilohkon (9), johon binäärisana w0 voidaan tallen-15 taa ja joka sisältää myös päätöstasot ja hälytystasot, - rekisterilohkoon (9) kytketyn yhteenlaskimen (10), - digitaalivertailijan (11), joka vertaa jokaista saatua binäärisanaa ws päätöstasoihin ja hälytystasoihin, - päätöstasoja ja hälytystasoja päivittävän päivityslogiikan 20 (12), - symbolien purkulogiikan (13), joka lähettää sarjamuotoisen datan ulos.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen digitaali-ilmaisin, -.25 tunnettu siitä, että joka kerta, kun hakulaite aloittaa toimintansa ja lukee uuden symbolin (14), niin pää-töslogiikan päätöstasojen määritys -toiminto (15) määrittää kutakin symbolia vastaavan uuden päätöstason 11# 12 ja 13 käyttämällä apuna protokollan kunkin batchin alussa olevassa 30 synkronointiosassa olevia preample-osia, jotka sisältävät vain 4FSK-moduloidun signaalin ääripäitä vastaavia symboleja ”10" ja "00" sekä kummallekin symbolille rekisterilohkossa (9) olevaa omaa summarekisteriä, jonka sisältö ladataan vuorotellen yhteenlaskimeen (10) summan laskemiseksi. .’\35

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen digitaali-ilmaisin, tunnettu siitä, että päätöstasot lx ja 13 määritetään siirtorekisterissä neljän näytteen keskiarvon perusteella β 89437 siirtämällä siirtorekisterissä olevaa dataa kaksi bittiä vähiten merkitsevän bitin suuntaan ja lataamalla tyhjäksi jääviin kiikkuihin binäärisymboli "0", ja keskimmäinen pää-töstaso 12 lasketaan yksinkertaisesti edellisten päätöstaso-5 jen 1-,^ ja 13 keskiarvona digitaalisesti yhteenlaskun ja siirtorekisterissä summan siirtämisen avulla.

4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen digitaali-ilmaisin, tunnettu siitä, että hälytystasojen määritystoiminto 10 (16) määrittää tietyt hälytysrajat symbolien päätöstasojen muuttamiselle.

5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen digitaali-ilmaisin, tunnettu siitä, että jokaista sisääntulevaa viesti- 15 binäärisanaa ws verrataan vertailuelimessä (17) symbolien päätöstasoihin 13, 12 ja 11# jolloin symbolien purkulogiikka (18) osaa lähettää päätöslogiikasta ulos oikeanlaista dataa.

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen digitaali-ilmaisin, 20 tunnettu siitä, että päivityslogiikka laskee kullekin symbolin päätöstasolle hälytysrajan (19) ennalta määritetyn algoritmin perusteella symbolien päätöstasoista.

7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen digitaali-ilmaisin, 25 tunnettu siitä, että päivityslogiikka huomioi tapahtuneen hälytyksen (20), kun vastaanotettua symbolia vastaava binäärisana ws on pienempi kuin ilmaistun symbolin alahäly-tysraja la tai suurempi kuin ilmaistun symbolin ylähälytys-raja lh. 30

7 89437

8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen digitaali-ilmaisin, tunnettu siitä, että kun riittävän monta hälytystä (20) tiettyyn suuntaan on tullut, niin symbolien päätösta-soja (21) sekä hälytysrajoja (16) muutetaan uutta tilannetta 35 vastaavaksi, ennen kuin seuraava symboli vastaanotetaan.

9 89437