Адаптивное устройство передачи данных

Изобретение относится к области радиотехники и может использоваться в адаптивных системах радиосвязи для передачи данных по радиоканалу. Достигаемый технический результат - повышение достоверности принимаемой информации. Адаптивное устройство передачи данных содержит схему обработки данных, передатчик, блок коммутации, кодек, приемник, вычислительное устройство и блок управления. 4 ил.

 

Предлагаемое устройство относится к области радиотехники и может найти применение в адаптивных системах радиосвязи для передачи данных по радиоканалу.

Известно устройство, описанное в заявке на изобретение №99123808, Деркач Е.Н., Попов В.И., Лазоренко B.C., Сивоконев Г.Н. "Способ передачи дискретной информации в радиолинии с псевдослучайной перестройкой рабочей частоты и устройство, его реализующее", 2001, в котором на приемном конце радиолинии осуществляют контроль уровня помех на частотах приема и формируют управляющую информацию на перестройку передатчика корреспондента на частоту с наименьшим уровнем помех.

Недостатком данного устройства является то, что изменение качества сигнала в радиолинии не влияет на параметры сигнала, влияющие на помехоустойчивость, такие как скорость следования импульсов и схемы кодирования.

Известно устройство, описанное в патенте на изобретение №2097923, Булычев О.А., Игнатов В.В., Щукин А.Н. "Способ передачи дискретной информации в радиолинии с псевдослучайной перестройкой рабочих частот и устройство, его реализующее", 1997, в котором поблочно увеличивают скорость следования импульсов. Недостатком данного способа является то, что изменение параметров сигнала не зависит от качества сигнала в радиолинии.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство, описанное в заявке РФ на изобретение №2000131204, Кузнецов Ю.Д. "Передача данных по каналу связи с переменными скоростями передачи", 1999, принятое за прототип.

Устройство-прототип предназначено для мобильной радиотелефонии.

Функциональная схема устройства-прототипа представлена на фиг.1, где приняты следующие обозначения:

1 - буфер;

2 - схема обработки данных (СОД);

3 - передатчик.

Устройство-прототип содержит последовательно соединенные буфер 1, СОД 2 и передатчик 3. Вход буфера 1 является входом устройства, а выход передатчика 3 - выходом устройства.

Устройство-прототип работает следующим образом. Данные, предназначенные для передачи по каналу связи, поступают в буфер 1. СОД 2 на основе этих данных определяет первую скорость передачи и формирует биты данных с первой скоростью передачи в блоки данных фиксированного размера. При этом каждый блок данных имеет одно и то же количество битов. Передатчик 3 передает по каналу связи с первой скоростью передачи в течении одного или более предварительно определенных временных интервалов первого количества блоков данных на временной интервал, соответствующий первой скорости передачи. При изменении скорости передачи в канале связи с первой скорости передачи на вторую скорость передачи СОД 2 обнаруживает это изменение и формирует биты данных со второй скоростью передачи в блоки данных фиксированного размера. Передатчик 3 передает второе количество блоков данных на временной интервал, соответствующий второй скорости передачи, в течении одного или более предварительно определенных временных интервалов.

Фиксированный размер каждого блока данных определяется на основе максимальной частоты, с которой может изменяться скорость передачи и самой низкой доступной скорости передачи, с которой могут передаваться данные, то есть не зависит от помеховой обстановки в канале, что влечет за собой уменьшение вероятности правильного приема информационных бит.

Таким образом, существенным недостатком способа-прототипа является низкая достоверность приема информации.

Для устранения указанного недостатка в устройство, содержащее последовательно соединенные схему обработки данных и передатчик, выход которого является выходом устройства, согласно изобретению, введены последовательно соединенные блок коммутации и кодек, последовательно соединенные шиной приемник и вычислительное устройство, а также блок управления, первый и второй выходы которого соединены с вторыми входами блока коммутации и кодека соответственно, вторые входы которых соединены шинами с соответствующими входами вычислительного устройства, выход которого соединен с входом блока управления, кроме того, выход кодека соединен с входом схемы обработки данных, при этом входы блока коммутации и приемника являются соответственно первым и вторым входами устройства.

Функциональная схема предлагаемого устройства представлена на фиг.2, где приняты следующие обозначения:

1 - блок коммутации (БК);

2 - блок управления (БУ);

3 - вычислительное устройство (ВУ);

4 - кодек;

5 - схема обработки данных (СОД);

6 - приемник;

7 - передатчик.

Предлагаемое устройство содержит последовательно соединенные БК 1, кодек 4, СОД 5 и передатчик 7, выход которого является выходом устройства, а также последовательно соединенные шиной приемник 6 и ВУ 3, выход которого соединен с входом БУ 2, первый и второй выходы которого соединены с вторыми входами БК 1 и кодека 4 соответственно, вторые входы которых соединены шинами с соответствующими входами вычислительного устройства. Первый вход БК 1 является первым входом устройства. Вход приемника 6 является вторым входом устройства.

Предлагаемое устройство работает следующим образом. Данные с технической скоростью С Бод (равной информационной скорости С бит/сек), предназначенные для передачи по каналу связи, поступают в БК 1, где имеется набор z технических скоростей B₁,... ,B_z Бод (B₁≥С,... ,B_z≥С). БК 1 преобразует скорость передачи данных из С Бод в скорость B_zz Бод (B_zz∈[B₁,B_z]) в соответствии с сигналом управления, приходящим из БУ 2. Из БК 1 данные на скорости B_zz поступают в кодек 4, способный кодировать поступающую информацию одним из q помехоустойчивых кодов (n, k, t)₁,... ,(n, k, t)_q. Кодек 4 кодирует данные на скорости B_zz кодом (n, k, t)_qq∈[(n, k, t)₁, (n, k, t)_q] в соответствии с сигналом управления, приходящим из БУ 2.

СОД 5 из кодированных в кодеке 4 данных на основе определенной в БК 1 скорости передачи формирует блоки данных фиксированного размера. При этом каждый блок данных имеет одно и то же количество битов. Передатчик 7 передает по каналу связи с определенной в БК 1 скоростью передачи B_zz Бод в течении предварительно определенного временного интервала т некоторое количество блоков данных на временной интервал, соответствующее данной скорости передачи.

Характеристики помех и сигналов поступают по радиоканалу в приемник 6. ВУ 3 на основе полученных из приемника 6 характеристиках по известному алгоритму рассчитывает q· z вероятностей правильного приема информационных данных, переданных в течении предварительно определенного временного интервала τ . Данные вероятности рассчитываются ВУ 3 для полученных из БК 1 возможных вариантах скорости передачи B₁,... ,B_z Бод и полученных из кодека 4 возможных вариантах помехоустойчивого кода (n, k, t)₁,... ,(n, k, t)_q. Значение определенной в ВУ 3 максимальной вероятности правильного приема поступает в БУ 2, где определяются соответствующие ей номера скорости передачи zz и помехоустойчивого кода qq и на их основе формируются сигналы управления для БК 1 и кодека 4, определяющие в них значения B_zz и (n, k, t)_qq, соответственно.

В качестве примера предположим, что через радиостанцию, имеющую набор технических скоростей 1.2-9.6 кБод, передаются данные от аппаратуры передачи данных со скоростью 1.2^кбит/_с. Кодек радиостанции имеет возможность кодировать поступающие данные кодами Хемминга (режим Н(7,4)) и Рида-Малера (режим RM(31,6)), а также передавать данные без кодирования (режим б/к). В радиостанции предусмотрен режим псевдослучайной перестройки рабочей частоты (ППРЧ) 100 скач/сек, следовательно, предварительно определенный временной интервал τ =10 мсек будет определятся временем работы на одной частоте. СОД формирует блоки данных по 12 бит в каждом. В зависимости от скорости передачи на предварительно определенном временном интервале т может быть передано 1, 2, 4 или 8 блоков данных так, как показано на фиг.3:

а - техническая скорость 1200 Бод без кодирования;

б - техническая скорость 2400 Бод без кодирования;

в - техническая скорость 2400 Бод с кодированием кодом Хемминга (7,4);

г - техническая скорость 4800 Бод без кодирования;

д - техническая скорость 4800 Бод с кодированием кодом Хемминга (7,4);

е - техническая скорость 9600 Бод без кодирования;

ж - техническая скорость 9600 Бод с кодированием кодом Хемминга (7,4);

з - техническая скорость 9600 Бод с кодированием кодом Рида-Малера (31,6).

Вероятности правильного приема информационных символов на интервале τ при каждом из изображенных на фиг.3 способах передачи в условиях воздействия следящих помех с коэффициентом запаздывания θ показаны на фиг.4. Следовательно, кривая, по которой должно работать адаптивное устройство передачи данных, представляет собой огибающую всех 8 графиков:

- при θ =... 0,175 радиостанция работает в режиме передачи информации 9600 Бод без кодирования;

- при θ =0,175... 0,245 радиостанция работает в режиме передачи информации 9600 Бод с кодированием кодом Хемминга (7,4);

- при θ =0,245... 0,367 радиостанция работает в режиме передачи информации 4800 Бод без кодирования;

- при θ =0,367... 0,496 радиостанция работает в режиме передачи информации 4800 Бод с кодированием кодом Хемминга (7,4);

- при θ =0,496... 0,642 радиостанция работает в режиме передачи информации 2400 Бод без кодирования;

- при θ =0,642... 0,79 радиостанция работает в режиме передачи информации 9600 Бод с кодированием кодом Рида-Малера (31,6);

- при θ =0,79... 1 радиостанция работает в режиме передачи информации 2400 Бод с кодированием кодом Хемминга (7,4).

Таким образом, достигается увеличение достоверности приема информации.

Предлагаемое устройство реализуется физически на базе элементов и блоков, широко известных из технической литературы.

Данное устройство по своей сути является полностью цифровым устройством. Применение цифровых элементов позволяет упростить техническое исполнение устройства; значительно уменьшить габариты изделия, в котором оно будет использоваться, а также уменьшить его стоимость; повысить надежность в плане снижения влияния нестабильности параметров элементов схем и их паразитных параметров.

Кроме того, алгоритм работы предлагаемого устройства позволяет применять его в спецсвязи в условиях воздействия преднамеренных помех.

Адаптивное устройство передачи данных, содержащее последовательно соединенные схему обработки данных и передатчик, выход которого является выходом устройства, отличающееся тем, что введены последовательно соединенные блок коммутации и кодек, последовательно соединенные шиной приемник и вычислительное устройство, а также блок управления, первый и второй выходы которого соединены с вторыми входами блока коммутации и кодека соответственно, вторые выходы которых соединены шинами с соответствующими входами вычислительного устройства, выход которого соединен с входом блока управления, кроме того, выход кодека соединен с входом схемы обработки данных, при этом входы блока коммутации и приемника являются соответственно первым и вторым входами устройства.