SE430554B - Anordning for att identifiera digitala flerfrekvenssignaler - Google Patents

Description

8202191-6 lÛ 15 2D 25 30 långsammare. Som skydd mot störningar föreslas, att summan av de två största selektivt beräknade energierna jämförs med skillnaden mellan den totala energin och denna summa.

Ett krav enligt R2 specifikationen är, att samtidig signalering i sändriktningen inte skall påverka mottagaren. Frekvenser som används vid signalering i sändriktningen måste därför filtreras bort. Om detta åstadkommas med ett gruppfilter som är gemensamt för de selektiva mottagarna, kan selektivitets- kravet för dessa minskas avsevärt inte bara genom att inverkan från signaler i sändriktningen elimineras redan vid ingången till de selektiva mottagarna utan även genom att den tidigare nämnda åtgärden för skydd mot störsignaler kan vidtagas genom att signalens medelvärde efter gruppfiltret kan beräknas och en variabel beslutströskel erhållas. Denna tröskel är relaterad till den totala energin i signalen efter gruppfiltret dvs inom frekvensbandet för de förväntade signalerna i mottagningsriktningen. l en MFC mottagare enligt RZ specifikationen skulle varje beräkningsintervall för kol-relationerna kunna minskas till 15 msmed den här ovannämnda åtgärden för skydd mot störsignaler men fortfarande skulle frånslagstiden kunna bli närmare 30 ms även om endast ett beräkningsintervall med frånvaro av signal skulle betraktas som frånslag. Någon indikering på att ett kort avbrott kan ha stört korrelationsberäkningen erhålls inte, vilket kan orsaka att enkelton som utsätts för kort avbrott uppfattas som närvaro av två intilliggande MFC- frekvenser.

Reooctini-:Lse FÖR UPPFINNINGEN För att eliminera nämnda olägenheter föreslås enligt uppfinningen, att man övervakar sådana förändringar i insignalen till mottagaren; vilka utgör möjliga indikationer på att en signal börjar eller upphör och beroende på vilket skede i signaleringen mottagaren befinner sig i, startas beräkningen av korrelationerna eller startas tidsövervakningen för frånslag. Övervakningen utförs med en icke selektiv mottagare som nollställs med ett sådant tidsintervall och har sådana tidskonstanter, att dess utsignal vid tidsintervallets slut är ett för ändamålet tillräckligt noggrant mått på insignalens medelvärde under tídsintervallet. 1D 15 20 8202191- K-J .o Uppfinningen är kännetecknad som framgår av patentkraven.

FIGURBESKRIVNING Uppfinningen beskrivs närmare här nedan med hjälp av ett utföringsexempel under hänvisning till bifogad ritning, pa vilken fig 1 visar ett blockschema över en flerfrekvensmottagare enligt uppfinningen och fig 2a-Zf visar signalförloppet i olika delar av mottagaren.

FUREDRAGEN uTr-*oRmcsFoaM Enligt fig l omfattar flerfrekvensmottagaren ett digitalt gruppfilter 7 som i tillräcklig grad filtrerar bort samtliga frekvenser utanför det avsedda frekvens- omrâdet. Dessutom innehåller flerfrekvensmottagaren sex selektiva mottaga- re 1-6 och tva icke selektiva mottagare 17, 18 för styrning av en beslutsprocess som dels genererar utbesked pa grundval av utsignalerna fran bada de selektiva och icke selektiva mottagarna och dels bestämmer tidpunkterna för nollställ- ning och utläsning från dessa mottagare som det kommer att förklaras mera i detalj.

De selektiva mottagarna vilka var och en motsvarar en av de diskreta frekvenserna i de förväntade insignalerna är av i och för sig känd typ i vilka insignalen vid varje samplingstidpunkt multipliceras med tva koefficienter ur var sin uppsättning antydde med blocken 10, 11. Den första uppsättningen symboliserad med ingången 8 i den selektiva mottagaren l har erhållits genom multiplikation av en sinusfunktion och en vägningsfunktion och den andra symboliserad med ingången 9 i mottagaren l har erhållits genom multiplikation av nämnda sinusfunktion fasförskjutenlrí, med samma vägningsfunktion. Multi~ plikationsresultaten av insignalen med nämnda koefficieriter ackumuleras för de tva uppsättningarna var för sig som är antytt med blocken 12, 13, ackumule- torernas innehåll kvadreras vart för sig som är antytt med blocken 14, 15 och de kvadrerade resultaten summeras som antytt med blocket 16. Härigenom erhålls ett matt pa signalens energi inom passbandetvilket matt enligt den första av de i inledningen nämnda artiklarna är lika med det kvadrerade beloppet av den diskreta Fourier transformen (DFT) av insignalen multiplicerad med Vägning"- funktionen som bestämmer mottagarens selektivitet. En sådan selektiv mottag- s20219¿-6 lU 15 20 .a are är tidigare känd exempelvis genom de i inledningen nämnda artiklarna. I var och en av de selektiva mottagarna beräknas DF T för den diskreta frekvens mot vilken koefficientuppsättningen svarar.

I de tva icke selektiva mottagarna 17, 18 underkastas signalen fran gruppfiltret en absolutbeloppbildning och en digital lagpassfiltrering i ett rekursivt filter av i och för sig känd typ men där urladciningstidskonstanten lämpligen är större än upp]addningstidskonstanten. Beslutströskeln för de selektiva mottagarna är en funktion av utsignalerna fran de icke selektiva mottagarna.

I den icke selektiva mottagaren 18 och kvadreringskretsen 25 beräknas värdet pa den beslutströskel för de selektiva mottagarna, vilken är ett matt på insignalens energi inom frekvensbandet för de förväntade signalerna i mottag- ningsriktningen. Tidskonstanten för det digitala lagpassfiltret väljs till ett så stort värde, att variationerna i enveloppen till en MFC-signal endast kan ge liten påverkan pa beslutströskeln men väljs dock inte större än att besluts- tröskeln hinner uppnå ett relevant värde pa den totala energin i signalen fran gruppfiltret under tiden för beräkningsintervallet i de selektiva mottagarna.

I den beskrivna anordningen erhålls för varje tidsintervall inom vilket korrela- tionsberäkningarna utförs i de selektiva mottagarna den diskreta Fourier transformen av insignalen vid endast de förväntade frekvenserna i insignalen.

Med det korta beräkningsintervall som krävs för tillräckligt snabb identifiering av signaler blir selektiviteten sa lag, att det knappast lönar sig att beräkna DFT även för andra frekvenser som frekvenserna mitt emellan MFC signalerna i syfte att detektera störsignaler. Om insignalen inte är stationär under- beräk- ningsintervallet-eller om den visserligen är stationär men innehaller andra 25 frekvenser än de förväntade ger de beräknade värdena pa DFT inte tillräcklig information om insignalen. Problemet i det senare fallet löses med den variabla beslutströskeln.

För övervakning av att signalen fran gruppfiltret är stationär under DF T beräkningen, är anordningen enligt patentkravet försedd 'med ytterligare en icke 30 selektiv mottagare 17 som kan användas för att ge ett snabbt och säkert besked när signalen upphör. Den normala ändringen i energin pa grund av den periodiska enveloppen far emellertid inte uppfattas som om signalen inte vore stationär. 10 15 ZÛ 25 30 8202191-6 Om lagpassfiltret i den icke selektiva mottagaren 17 nollställs med tillräckligt korta intervall, kan korta avbrott ända upptäckas. Periodtiden för energin hos enveioppen till en MFC-signal är högst 5 ms, medan avbrott pa upp till 7 ms inte far förorsaka avbrott i utbeskedet. Vid prov visade sig intervall av 4-5 ms längd mellan nollställningarna vara lämpliga. Det är ocksa lämpligt att lata intervallet vara en hel submultipel av intervallet för beräkning av DFT som är c:a 16 ms dvs 4 respektive 16 ms eller 5 respektive 15 ms.

Den icke selektiva mottagaren 17 påverkas av ändringarna i den sammansatta insignalens nivå och styr beräkningsperiodernas början i beroende av dessa ändringar som är antytt med utgången 22. Med mottagaren 17 och blocket 19 sker en övervakning under ständigt upprepade 5 ms intervall enligt exemplet, om utsignalen fran gruppfiltret (fig Za) överstiger en viss tröskel (niva 1). Denna tröskel kan vara fast eller signalberoende. Om tillräckligt lang tid har för- flutit (fig 2b, D) sedan närmast föregående godkända MFC-signal upphörde, används den fasta tröskeln som är tillräckligt låg för att utsignalen fran mottagaren l7 skall överstiga niva l även för den svagaste tillåtna MFC- signalen. När en godkänd MFC-signal upphör kan det dröja en viss tid tills alla transienter och ekon pa ledningen har klingat ut. Nivan hos dessa störningar star i relation till nivan hos MFC signalen. Genom att niva 1 med en tillräckligt stor faktor görs proportionell mot den föregående MFC-signalens niva under den tid sådana störningar kan finnas, förhindras att mottagaren börjar bearbeta dessa störningar som om de vore en tänkbar ny MFC-signal, vilket skulle fördröja tillslaget för nästa riktiga MFC-signal, om denna skulle komma innan störning- arna klingat ut.

Om signalen överstiger niva l (fig 2b, A) kan det vara en indikation pa att en MFC-signal börjar. Därför startar efter ytterligare 5 ms beräkningen av DF T samtidigt som en övre (niva 2) i kretsen 20 och en undre (nivå 3) tröskel i kretsen 21 för övervakning av om signalen är stationär uppdateras med värden som är proportionella mot signalen fran den icke selektiva mottagaren 18. Om signalen däremot understiger nivå 1, nollställs filtret även i mottagaren 18.

När beräkningen av DF T startas övervakas med5ms intervall att signalen haller sig mellan de två signalberoende tröskelvärdena nivå 2 och nivå 3. Om signalen är för svag under ett 5 ms intervall börjar beräkningen av DFT pa nytt. 1D 15 20 25 30 -a Om signalen fortsätter att vara för svag under ytterligare tre 5 ms intervall, indikeras frånslag från logikkretsen 33 över utgången 32. Om signalen i ställer blir starkare, så att det övre tröskelvärdet överskrids, börjar också DFT beräknas på nytt och dessutom uppdateras tröskelvärdena nivå 2 och nivå 3 på nytt med värden proportionella mot signalen från mottagaren 18.

När DF T beräknats under ett helt 15 ms intervall (fig Zb, 2c, Zd, B-C) jämförs i blocket 27 utsignalen från den, icke selektiva mottagaren 18 med en trös- kel (nivå 4) som i likhet med nivå 1 är signalberoende under en viss begränsad tid efter en godkänd MFC-signal och därefter åter antar ett fast värde. Om signalen understiger nivå 4, återgår mottagaren 13 till viloläge. Om nivål: överskridits jämförs i blocket 24 summan av de selektivt beräknade energierna med en tröskel som är proportionell mot den i blocket 25 kvadrerade utgångs- signalen från den icke selektiva mottagaren 18. Fig 2d visar utsignalen från en selektiv mottagare för en frekvens som ingår i insignalen. Det framgår, att signalbearbetningen börjar vid punkt B och jämförelsen sker vid punkt C. Fig 2e visar utsignalen från en selektiv mottagare för en frekvens som inte ingår i insignalen.

Om energin inom de selektiva mottagarnas passband är otillräcklig, betraktas signalen som ej MFC-signal och orsakad av någon störning. Om energin inom passbanden är tillräcklig, väljs i block 28 det största av energimåtten från de selektiva mottagarna som referensvärde och samtliga selektivt beräknade energimått jämförs dels med detta värde i block 3D, dels med ett tröskelvärde som är proportionellt mot den största signalen och bildas i blocket 29. Om ingen selektivt beräknad energi överskrider minimivärdet betraktas signalen som störning. En MFC-frekvens betraktas som närvarande om den selektiva mot- tagaren för denna frekvens har ett energimått som överskrider minimivärdet och som ligger inom ett visst toleransområde under referensvärdet. Toleransen sätts i_ enlighet med CClTTzs RZ-specifikation snävare för en frekvens som ligger nära frekvensen med största energimåttet för att falska tillslag inte skall kunna förorsakas av enkelton. Om en eller fler än två MFC-frekvenser är närvarande, startas en tidsövervakning, som ger larmbesked om felaktiga kombinationer uppkommer under hela övervakningstiden. Om två och endast två frekvenser är närvarande, uppdateras de två signalberoende triisklarna nivå 1 och nivål: och efter ytterligarefims övervakning (mätt från punkt C) att 10 15 20 25 30 8202191-6 .c signalen kvarstår lämnas det logiska utbeskedeí; (fig Zf) från MFC mottagaren beträffande närvaron av frekvens som ingar i insignalen samtidigt som eventuell . tidsövervakning för larm upphör (fig Zf).

Det praktiska utförandet av anordningen enligt uppfinnignen är baserat pa känd digitalfilterteknik. Det innebär inte nagon svarighet för fackmannen att bygga en flerfrekvensmottagare enligt uppfinningen med ledning av de definierade villkoren, varför en närmare detaljerad beskrivning av filtren eller de övriga aritmetiska och logiska kretsarna är överflödig.

De enskilda operationerna multiplikation, addition och jämförelse kan utföras pa känt sätt med kända komponenter. Ackumulering kan utföras genom addition och lagring av resultatet i ettlminne. Tidmätning kan utföras genom ackumule- ring och jämförelse. De aritmetiska kretsarna blir dock effektivast utnyttjade om alla multiplikationer av signal med signal (kvadrering) utförs i en och samma multiplicerare som därvid utnyttjas i tidsmultiplex. Likasa kan alla additioner och jämförelser utföras i en och samma aritmetiska krets oavsett var i blockschemat operationen utförs. Ackumulering av multiplikationsresultat i de selektiva mottagarna och av variabler för tidmätning, lagring av samplinga- värden i de icke selektiva mottagarna samt lagring av variabla trösklar och tillstàndsvariabler för tillslags- och franslagskretsarna kan ske i ett gemensamt skriv- och läsminne RWM, medan koefficienterna i bade de selektiva och de icke selektiva mottagarna samt koefficienterna för beräkning av tröskelvärden alla kan lagras i ett gemensamt läsminne PROM. Strukturen för den lämpligaste kretslösningen för en utföringsform blir olika beroende pa om endast en anordning eller flera anordningar i tidsmultiplex avses att realiseras. Styrningen av den multiplexutnyttjade multipliceraren och adderaren samt av läsopera- tionerna i PROM:en och av skriv- och läsoperationerna i RWM kan erhållas fran ett programminne som adresser-as av en räknare, medan alstrandet av nya värden på tillstàndsvariablerna kan utföras med kombinatoriska logikkretsar eller genom användning av mikroprocessorer.

Utföríngsformen enligt det beskrivna exemplet hänför sig till en anordning för att identifiera signaler enligt CClTTzs specifikation för en mottagare anpassad till registersignaleringssystemet RZ. Den i patentkraven definierade anord- ningen kan emellertid utföras även för andra frekvenssystem.

Claims (1)

1. 8202191-6 10 15 20 25 30 PATENTKRAV 1 Anordning för att identifiera digitala flerfrekvenssignaler, varvid de mot- tagna signalerna efter att ha passerat genom ett digitalt bandpassfilter (7) bearbetas i ett antal mot de mottagna diskreta frekvenserna svarande selektiva mottagare (l-6), i vilka insignalen till var och en av dessa vid varje samplings- tidpunkt multipliceras (10, ll) med två koefficienter ur var sin uppsättning, av vilka den första uppsättningen (8) erhållits genom multiplikation av en sinusfun- ktion och en vägningsfunktion och den andra (9) erhållits genom multiplikation av nämnda sinusfunktion fasförskjutenlz , med samma vägningsfunktion, multi- piikationsresuitaten av insignalen med nämnda koefficienter ackumule- ras (12,-13) för de tva uppsättningarna var för sig, kvadreras (14, 15) var för sig och de kvadrerade resultaten summeras (16) varigenom erhålls ett mått på signalens energi inom passbandet, k ä n n e t e c k n a t därav att den omfattar tva icke seiektiva mottagare (17, 18) i vilka de mottagna signalerna underkastas en absolutbeloppsbildning och en digital lagpassfiltrering och av vilka deniförsta mottagaren (17) pâverkas av ändringarna i den sammansatta insignalens niva och i beroende av (19, 20, 21) dessa ändringar styr (22) starten av beräknings- perioderna hos de selektiva mottagarna och nollställs med tidsperioder, vilkas längd är tillräckligt liten i förhållande till de inkommande signalernas och specificerade störningarnas längd och är tillräckligt stor i förhållande till de längsta tidsförloppen hos enveloppen till de förväntade insignalerna och av vilka den andra mottagaren (18) alstrar en signal som är ett matt på enveloppens arnplitud, en krets (23) för att bilda summasignal från samtliga selektiva mottagare och en jämförelsekrets (21%) för att jämföra summasignalen med en signal som erhålls genom kvadrering (25) av utsignalen från den andra icke selektiva mottagaren (18) i beroende (26) av dels att denna utsignal är tillräck- ligt stor (27) och dels av att signalen från den första icke selektiva mot- tagaren (17) icke ökar (20) eller minskar (21) alltför kraftigt i förhållande till ' tidigare avkända samplingsvärden, varvid en logikkrets (28) är anordnad för att om nämnda jämförelse visar att summasignalen är större välja den största av de selektiva mottagarnas utsignaler, en krets (29) för att bilda en tröskel propor- tionell mot nämnda största signal och en jämförelsekrets (30) för att bestämma vilken av de övriga signalerna som är tillräckligt stor i förhållande till denna tröskel för att tillsammans med nämnda största signal indikera (31) att en digital flerfrekvenssignal mottagits. 8202191-6 2 Anordning enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n a d därav att i beroende av om utsignalen fran den första icke selektiva mottagaren (17) är tillräckligt liten i förhållande till tidigare avkända samplingsvärden under en tillräckligt lang följd av tidsperioder vid vilkas slut jämförelse (21) sker med en trös- kel (niva 3) innan mottagaren (17) nollställs, en signal (32) alstras, som genom att; nollställa tidigare indikering av att en digital flerfrekvenssignal mottagits, indikerar att denna flerfrekvenssignal upphört-