МОДЕМ

Полезная модель относится к технике электросвязи и может быть использована, в частности, в системах передачи данных, обеспечивающих дуплексный режим работы по коммутируемым и не коммутируемым двухпроводным и четырехпроводным телефонным линиям и физическим соединенным линиям.
6
Известна двухпроводная дуплексная цифровая система передачи с временным разделением по патенту №2037966, МПК H04L 5/14, H04J 3/06, содержащая скремблер, блок буферной памяти передачи, кодер, фильтр верхних частот передачи, усилитель передачи, ключи, блок автоматической регулировки усиления, переменный корректор, корректирующий усилитель, фильтр верхних частот приема, блок принятия решения, декодер, блок буферной памяти, дескремблер, задающий генератор, блок формирования частот приема, блок пакетной синхронизации, блок анализа, балансный контур, согласующий трансформатор, фильтр нижних частот.
Недостатком данной двухпроводной дуплексной цифровой системы передачи с временным разделением является недостаточное обеспечение надежности дуплексной работы по двухпроводным линиям.
7
Наиболее близким (прототипом) является дуплексный модем по патенту №2147791 MПKH04L 5/14, Н04В 3/00, содержащий кодер, модулятор, выходной блок передатчика, дифференциальную систему,
входной блок, генератор тестовых сигналов, узел управления, эхокомпенсатор, детектор гармоник, 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.
В прототипе не реализована функция комплексного корректора, что не обеспечивает требуемую помехоустойчивость. Реализация системы синхронизации не позволяет длительно сохранять тактовую синхронизацию, что также не обеспечивает требования по помехоустойчивости.
Таким образом, недостатком известного дуплексного модема является недостаточная помехозащищенность из-за отсутствия возможности отслеживания и коррекции параметров канала длительное время.
Целью предлагаемого технического решения является повышение эффективности работы модема за счет повышения помехоустойчивости к мешающим факторам внешней среды и наиболее эффективного использования частотной полосы канала.
Это достигается тем, что модем, содержащий кодер, модулятор. генератор тестовых сигналов, цифроаналоговый преобразователь, аналогоцифровой преобразователь, эхокомпенсатор, корректор, демодулятор, включающий интерполирующий фильтр, связанный с синфазным и квадратурным формирующими фильтрами через генератор несущего колебания, и фазовращателем, связанным с
функциональным преобразователем, декодер, содержащий решающее устройство, связанное с дескремблером, систему синхронизации с блоками несущего колебания и тактового колебания введен комплексный корректор, выполненный в виде долговременного и кратковременного адаптивных фильтров и корректора соединительной линии, соединенных с интерполирующим фильтром, синфазным и квадратурным формирующими фильтрами, фазовращателем и декодером, при этом в декодер введен блок запоминания синдромов ошибок, блок классификации ошибок и дефектов, блок исправления дефектов, а в систему синхронизации включен блок сохранения тактовой синхронизации при обрыве канала.
Для обеспечения работы на плохих каналах связи в полезной модели введен корректор соединительной линии (КСЛ), выполняющий функции компенсации затуханий и перекоса амплитудно-частотной характеристики сигнала, вносимых соединительными линиями. КСЛ способен усиливать выходной сигнал на 20 дБ и компенсировать перекос амплитудно-частотной характеристики до 15 дБ.
Кратковременный адаптивный фильтр обеспечивает функции коррекции межсимвольных искажений и использует метод настройки управляемый решением, что обеспечивает непрерывный анализ и подстройку фильтра в процессе работы. Для реализации данного метода реализована обратная связь с выхода решающего устройства.
Долговременный адаптивный фильтр обеспечивает функции автоматического контроля усиления и коррекции медленных изменений АЧХ канала, связанных с изменениями времени суток, погоды и др. факторов.
Таким образом, имеет место разделение функций адаптивного фильтра в соответствии с теми задачами, который он решает. Это обеспечивает более простую настройку и реализацию, а также лучшие характеристики в сравнении с реализацией в виде одного адаптивного эквалайзера. За счет введения комплексного корректора осуществляется компенсация амплитудно-частотной характеристики в следствие наличия затухания абонентской линии и провалов АЧХ, автоматический контроль усиления и коррекция медленных изменений АЧХ канала, коррекция межсимвольных искажений.
На фиг.1 представлена структурная схема предлагаемого устройства, на фиг.2 представлена функциональная схема, на фиг.3 - структурная схема демодулятора 22, на фиг.4 - структурная схема декодера 23.
Структурная схема предлагаемого устройства содержит процессор цифровой обработки сигналов 1 (ПЦОС), внешнее оперативное запоминающее устройство 2 (ОЗУ), перепрограммируемое постоянное запоминающее устройство 3 (ППЗУ), звуковой кодек 4, программируемая логическая интегральная схема 5 (ПЛИС), дифференциальная система 6 (ДС), микроконтроллер 7 (МК), цифровые интерфейсы 8 (ЦИ), аналоговые интерфейсы 9, 10 (АИ-2, АИ-4), цифровой интерфейс служебной связи 11 (ЦИСС), источник питания 12 (ИП).
ПЦОС 1, подключен посредством ПЛИС 5 к звуковому кодеку 4, соединенному с дифференциальной системой 6, связанной с аналоговым интерфейсом 9, к цифровому интерфейсу служебной связи 11 через микроконтроллер 7. Звуковой кодек 4 взаимосвязан с аналоговым интерфейсом АИ-410. ППЗУ 3 связан с
микроконтроллером 7. микроконтроллер 7 связан с ОЗУ 2 и ПЦОС 1 через ПЛИС 5.
ПЛИС 5 реализует схемную логику и цифровые стыки. С1-И, С2. ПЛИС 5 обеспечивает взаимодействие и совместную работу по общим шинам данных и адреса ПЦОС 1, МК 7, ОЗУ 2.
ПЦОС 1 программно реализует алгоритмы модуляции/демодуляции, кодирования/декодирования, эхокомпенсации, синхронизации, скремблирования/дескремблирования, управление потоком данных и взаимодействие с оконечной аппаратурой. Исполняемый код и данные хранятся во внутренней (быстрой) ОЗУ ПЦОС. Внешнее (медленное) ОЗУ 2 предназначено для буферизации данных со стороны оконечной аппаратуры данных (ООД). В ППЗУ 3 хранится исполняемый код ПЦОС 1 управляющей программы-монитора, а также модемные протоколы, такие как, ITU-T V.21, ITU-T V.22/V.22bis, ITU-T V.23, ITU-T V.32/V.32bis, факсимильные протоколы ITU-T V.26/V.26ter/V.26bis, ITU-T V.27/V.27ter/V.27bis, ITU-T V.17, а также специализированные модемные протоколы ШС-126, АТ-3002М, АТ-3002М1. Реализация в модеме специализированных модемных протоколов обеспечивает возможность встречной работы с соответствующими изделиями.
Звуковой кодек 4 выполняет аналого-цифровое и цифро-аналоговое преобразование и цифровую фильтрацию. Микроконтроллер 7 выполняет функции начального тестирования и загрузки памяти ПЦОС1.
Цифровые стыки 8 реализуют необходимый набор интерфейсов для работы с ООД как по синхронным, так и по асинхронным стыкам. Логика работы цифровых стыков реализована в ПЛИС 5, физический
интерфейс реализуется с помощью специализированных микросхем и согласующих трансформаторов. Синхронный стык С1-И обеспечивает взаимодействие с ООД по физической четырехпроводной линии на скоростях от 1,2 кБод/с до 64 кБод/с. Стык С2 (V.24/RS-232) обеспечивает режим работы как по синхронному, так и в асинхронном режиме на скоростях от 1,2 кБод/с до 115,2 кБод/с. Управляется модем по асинхронному стыку С2 стандартным набором «АТ-команд» (V.25ter). Реализован режим (АКСД - асинхронные команды - синхронные данные) переключения с асинхронного стыка С2 на синхронный стык С2 в момент установления соединения. Перевод модема в режимы тестирования V.54 возможен как по командам, так и по установке специализированных цепей стыка С2. Факсимильный режим модема относится к 3-ей группе факсимильных аппаратов ITU-T. Команды управления и служебные сообщения удовлетворяют системе команд EIA Class 2 и 2.0.
Аналоговые интерфейсы 9 и 10 обеспечивают подключение к каналу связи по 2-х и 4-х проводной линии.
Цифровой интерфейс служебной связи 11 служит для обеспечения возможности ведения служебной связи с удаленным абонентом. Интерфейс обеспечивает обмен речевой информацией согласно спецификации ITU-T G.711, A-law. Функции установления и ведения служебной связи обеспечивает ПЦОС 1.
Функционально, модем содержит: цифровые стыки с ООД 13, 24 (прием и передача соответственно); кодер 14; модулятор 15; цифро-аналоговый преобразователь 16; фильтр низкой частоты 17, 20; аналоговый стык с 2-х и 4-х проводными линиями 18, 19 (передача и прием соответственно); дифференциальную систему 6 (в режиме
работы с 2-х проводной линией); аналого-цифровой преобразователь 21; эхокомпенсатор 27; демодулятор 22; декодер 23; систему синхронизации 25; генератор тестовых сигналов 26. Ключ К1 обеспечивает включение генератора 26, ключ К2 обеспечивает включение 2-х или 4-х проводной линии.
Демодулятор 22 (фиг.3) содержит интерполирующий фильтр 29, комплексный корректор 46, состоящий из корректора соединительной линии 30 (КСЛ), соединенного с адаптивным долговременным фильтром 33 и адаптивным кратковременным фильтром 34 через синфазный 31 и квадратурный 32 формирующие фильтры, генератор несущего колебания 28, фазовращатель 35, соединенный с декодером 23 и функциональным преобразователем 36, соединенным с системой синхронизации несущего колебания 37 и блока синхронизации тактового колебания 38-1 и тактового колебания при обрыве канала 38-2, соединенного с интерполирующим фильтром 29.
Декодер 23 содержит (фиг.4) дешифратор синдрома ошибок 39, соединенный с блоком классификации ошибок и дефектов 40 и блоком запоминания синдромов ошибок 45, блок исправления случайных ошибок 41, соединенным с решающим устройством 43 и дескремблером 44, блок исправления дефектов 42, соединенный с блоком классификации ошибок и дефектов 40 и блоком запоминания синдромов ошибок 45 и подключенный к решающему устройству 43.
Кодер 14 и декодер 23 предназначены для кодирования и декодирования передаваемых цифровых данных, осуществляемого с целью повышения помехоустойчивости и коррекции ошибок.
В модуляторе 15 формируется спектр передаваемого сигнала и происходит его сопряжение с полосой пропускания телефонного канала (перенос спектра в область частот 300-3400 Гц).
Эхокомпенсатор 27 формирует сигналы ближнего и дальнего эха и осуществляет задержку и вычитание их из линейного сигнала.
В демодуляторе 22 осуществляется обратное преобразование сигнала из аналогового в цифровой.
Генератор тестовых сигналов 26 и комплексный корректор 46 выполняют функции предварительного тестирования канала связи, настройки формирующего фильтра и обеспечивают коррекцию фазочастотных искажений на этапе тестирования канала и в процессе передачи информации.
Со временем, характеристики канала меняются. При этом имеют место как быстрые, так и длительные изменения. Для компенсации этих изменений используется комплексный корректор 46.
Первоначальная настройка весовых коэффициентов фильтров осуществляется тренировочной последовательностью на этапе установления соединения. Для рекомендаций ITU-T в качестве тренировочной последовательности используются соответствующая синхронизирующая последовательность, определенная в данных рекомендациях.
Система синхронизации 25 содержит блоки синхронизации несущего 37 и тактового 38-1 колебания, при этом блок сохранения тактовой синхронизации 38-2 выполняет дополнительную функцию сохранения тактовой синхронизации в течение 90 секунд при обрыве канала.
При этом запоминаются и учитываются параметры в течение длительного времени устройством запоминания синдромов ошибок и дефектов 45.
Работа предлагаемой полезной модели осуществляется следующим образом: этап 1 - установка соединения; этап 2 - настройка параметров КСЛ; этап 3 - синхронизация; этап 4 - передача данных; этап 5 - разрыв соединения.
Установка и разрыв соединения осуществляется в соответствии с общепринятыми правилами.
В режиме настройки параметров КСЛ 30 на удаленном модеме включается генератор тестовых сигналов 26 ключом К1 и с него подается последовательность сигналов. В демодулятор 22 поступает искаженный и ослабленный сигнал модема. Коэффициент усиления и весовые коэффициенты фильтра КСЛ 30 подбираются таким образом, чтобы компенсировать затухание и перекос амплитудно-частотной характеристики соединительной линии.
В режиме синхронизации и передачи данных ключ К1 переключен на модулятор 15.
На этапе синхронизации на вход модулятора 15 поступает специальная синхронизирующая последовательность, определенная в каждом протоколе модуляции. На основе данной последовательности настраиваются весовые коэффициенты адаптивных фильтров 33 и 34. Также на этом этапе настраиваются параметры эхокомпенсатора 27.
На этапе передачи данных информация с цифрового стыка 13 поступает в кодер 14 и далее модулятор 15. Пройдя через цифроаналоговый преобразователь 16, фильтр 17, аналоговый стык 18, дифференциальную систему 6 и канал связи сигнал поступает в
приемник удаленного модема. Через аналоговый стык 19, фильтр 20 и аналогоцифровой преобразователь 21, сигнал поступает в эхокомпенсатор 27, где из принятого сигнала вычитается эхо-сигнал. Далее сигнал поступает в демодулятор 22 с комплексным корректором 46, обеспечивающим компенсацию амплитудно-частотных искажений и изменений, вносимых соединительной линией.
На этапе передачи данных производится непрерывный анализ канала связи и подстройка параметров комплексного корректора 46.
Таким образом, за счет применения комплексного корректора и введения его в демодулятор обеспечивается предварительная настройка и непрерывное отслеживание параметров канала и коррекция параметров фильтров, что обеспечивает повышение отношения сигнал/шум, и соответственно повышает помехоустойчивость в целом.