Стартстопная система связи

Изобретение относится к электро- и радиосвязи и может быть использовано в проводных, радио-, радиорелейных и космических системах связи. Технический результат - повышение вероятности правильного приема сообщений, достигается тем, что в системе, в зависимости от значения суммы по модулю два n информационных символов на выходе генератора псевдослучайной последовательности (ПСП), используются для модуляции сигнала на выходе передающей стороны системы две различные - с разными начальными фазами - ПСП. На приемной стороне системы, в состав которой входит генератор ПСП (ГПСП), аналогичный ГПСП передающей стороны, в зависимости от корреляции с первой или второй ПСП, определяют изначальную сумму по модулю два и сравнивают с реально принятой. По результатам сравнения разрешают или не разрешают дальнейшую обработку информации. 2 ил.

 

Изобретение относится к электро- и радиосвязи и может использоваться в проводных, радио-, радиорелейных и космических системах связи.

Известна стартстопная система связи (З.М.Каневский, В.И.Ледовских «Передача дискретных сообщений по каналам с обратной связью с прерываниями», Электросвязь, 1970, №8, с.6-8), в которой перед посылкой сообщения передается «зондирующий ключ», представляющий собой амплитудно-манипулированный сигнал, состоящий из нескольких элементов. Однако эта система предназначена специально для каналов с прерываниями (замирающих каналов), имеет низкую помехоустойчивость в общем случае и большой уровень вероятности ложной тревоги.

Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемой является стартстопная система связи, приведенная в [1], принятая за прототип.

Функциональная схема устройства-прототипа приведена на фиг.1, где обозначено

на передающей стороне:

1 - источник информации;

2 - регистр сдвига;

3 - мультиплексор;

4 - относительно фазовый манипулятор;

5 - передатчик;

6 - первый генератор тактовых импульсов;

7 - генератор псевдослучайной последовательности;

8 - перемножитель;

9 - двоичный счетчик;

10 - генератор несущей частоты;

11 - ключ;

на приемной стороне:

12 - приемник;

13 - согласованный фильтр;

14 - синхроблок;

15 - демодулятор;

16 - запоминающий блок;

17 - второй генератор тактовых импульсов;

18 - линия задержки;

19 - линия связи.

Устройство-прототип содержит на передающей стороне последовательно соединенные источник информации 1, регистр сдвига 2, мультиплексор 3, относительно фазовый манипулятор 4 и передатчик 5. Кроме того, последовательно соединенные первый генератор тактовых импульсов 6, генератор псевдослучайной последовательности 7, перемножитель 8 и двоичный счетчик 9; последовательно соединенные генератор несущей частоты 10 и ключ 11, выход которого соединен с сигнальным входом относительно фазового манипулятора 4. Вход генератора тактовых импульсов 6 соединен с синхровыходом источника информации 1, второй выход генератора 6 соединен с тактовым входом регистра сдвига 2, а третий выход генератора 6 - со вторыми входами генератора псевдослучайной последовательности 7 и перемножителя 8, выход которого также соединен с управляющими входами блока 4 и ключа 11. Причем первый выход генератора 6 соединен с установочным входом двоичного счетчика 9, выходы которого соединены шиной с управляющими входами мультиплексора 3.

На приемной стороне содержит последовательно соединенные приемник 12, согласованный фильтр 13, синхроблок 14, демодулятор 15 и запоминающий блок 16, выход которого является выходом устройства, и второй генератор тактовых импульсов 17, вход которого соединен с выходом синхроблока 14, первый выход соединен со вторым входом запоминающего блока 16, а второй выход - с соответствующими входами демодулятора 15 и запоминающего блока 16. Кроме того, выход согласованного фильтра 13 через линию задержки 18 соединен с третьим входом демодулятора 15. Передающая и приемная стороны соединены посредством линии связи 19. (Здесь в устройстве 14 - синхроблоке объединены блоки 14, 15, 16, 17, 18 и 19 устройства-прототипа [1]).

Стартстопная система связи работает следующим образом.

В случайный момент времени на выходе источника информации 1 создаются n информационных символов («0» или «1») длительности τ.

При t=0 на втором выходе генератора тактовых импульсов 6 формируются n тактовых импульсов, равные числу элементов псевдослучайной последовательности (ПСП), которые записывают информационные символы в регистре сдвига 2, на его первом выходе создается короткий импульс, по переднему фронту которого производится начальная установка генератора псевдослучайной последовательности 7 и установка всех разрядов двоичного счетчика 9 в единичное состояние, а на третьем выходе - меандр, состоящий из (n+1+S) импульсов длительности τ/2 (где S - количество переходов уровня ПСП из положительного в отрицательного в положительное значение), который в блоке 8 перемножается с псевдослучайной последовательностью той же длины, поступающей с выхода генератора 7.

Положительная часть результирующего сигнала, поступающая с выхода блока 8, используется для управления работой блоков 9, 4 и ключа 11. В момент действия переднего фронта его первого импульса блок 9 устанавливается в нулевое состояние, открывается ключ 11, который пропускает колебания несущей частоты в блок 4, а с выхода мультиплексора 3 на вход блока 4 поступает нулевой сигнал. В результате этого на выходе блока 4 формируются колебания несущей частоты с произвольной начальной фазой в течение интервала времени τ/2. При поступлении второго положительного фронта сигнала в счетчике 9 устанавливается двоичное число, равное единице, и мультиплексор 3 считывает из регистра сдвига 2 значение первого информационного символа. При этом начальная фаза несущей частоты на выходе блока 4 остается прежней, если первый символ имеет значение единицы, и изменяется на противоположную - в противном случае. Таким образом, на выходе блока 4 создается относительно фазоманипулированный сигнал длительности Т, в котором первый радиоимпульс информации не несет, а служит опорным для второго уже информационного радиоимпульса.

На приемной стороне относительно фазоманипулированный сигнала после общей фильтрации в приемнике 12 и согласованной - в фильтре 13 для одиночного радиоимпульса длительности τ/2 поступает на синхроблок 14, на выходе которого формируется короткий импульс в момент времени, соответствующий моменту окончания сигнала при приеме Т.

В блоке 15 осуществляется демодуляция поступающего с выхода фильтра 13 и задержанного в линии задержки 18 на время Т сигнала. Если соседние радиоимпульсы имеют одинаковые начальные фазы, то на его выходе формируется символ «1», в противном случае - «0». Начало работы блока 15 определяет импульс, поступающий с синхроблока 14, а моменты сравнения фаз соседних радиоимпульсов - передние фронты импульсов, поступающих со второго выхода генератора 17. По задним фронтам этих импульсов выносится решение о приеме символов и фиксация их в запоминающем блоке 16. Считывание информации с блока 16 на выход системы осуществляется импульсами, поступающими с первого выхода генератора 17.

Недостатком устройства-прототипа является низкое значение вероятности правильного приема сообщения.

Для устранения указанного недостатка в устройство, содержащее на передающей стороне последовательно соединенные источник информации, регистр сдвига, мультиплексор и передатчик, кроме того, первый генератор тактовых импульсов (ГТИ), последовательно соединенные генератор псевдослучайной последовательности (ГПСП), перемножитель и двоичный счетчик; последовательно соединенные генератор несущей частоты (ГНЧ) и ключ, выход которого соединен с сигнальным входом относительно фазового манипулятора (ОФМ), вход первого ГТИ соединен с синхровыходом источника информации, второй выход первого ГТИ соединен с тактовым входом регистра сдвига, а его третий выход подключен к вторым входам ГПСП и перемножителя, выход которого соединен также с управляющими входами ОФМ и ключа, причем первый выход первого ГТИ соединен с установочным входом двоичного счетчика, выходы которого соединены шиной с управляющими входами мультиплексора; на приемной стороне: последовательно соединенные приемник, согласованный фильтр и синхроблок, последовательно соединенные демодулятор и запоминающий блок, выход которого является выходом устройства, и второй ГТИ, причем первый выход второго ГТИ соединен с вторым входом запоминающего блока, второй его выход соединен с соответствующими входами демодулятора и запоминающего блока, кроме того, выход согласованного фильтра через линию задержки соединен с третьим входом демодулятора, при этом передающая и приемная стороны соединены посредством линии связи, введены на передающей стороне третий вход ГПСП, первый сумматор по модулю два и первая и вторая схемы «И», первые входы которых объединены и соединены с первым выходом первого ГТИ, а вторые по одному подключены, соответственно, к прямому и инверсному выходам первого сумматора по модулю два, причем выходы первой и второй схем «И» подключены по одному к первому и третьему входам ГПСП, а входы первого сумматора по модулю два соединены шиной с выходами (шиной) регистра сдвига; на приемной стороне введены второй вход второго ГТИ, контрольные выходы (шина) запоминающего блока, последовательно соединенные схема «ИЛИ» и формирователь импульса, второй синхроблок, второй сумматор по модулю два, третья схема «И» и RS-триггер, причем первые входы второго сумматора по модулю два соединены шиной с контрольными выходами запоминающего блока, а последний - к выходу RS-триггера, первый и второй входы третьей схемы «И» подключены по одному соответственно к выходам второго сумматора по модулю два и формирователя импульса, первые и вторые входы второго ГТИ, схемы «ИЛИ» и RS-триггера подключены соответственно к выходам первого и второго синхроблоков, вход второго синхроблока подключен к выходу согласованного фильтра, а выход схемы «ИЛИ» подключен также к первому входу демодулятора; выход третьей схемы «И» является дополнительным выходом устройства.

На фиг.2 представлена функциональная схема предлагаемого устройства.

Оно содержит на передающей стороне последовательно соединенные источник информации 1, регистр сдвига 2, мультиплексор 3, ОФМ 4 и передатчик 5. Кроме того, последовательно соединенные первый ГТИ 6, первую схему «И» 7, ГПСП 8, перемножитель 9 и двоичный счетчик 10; последовательно соединенные ГНЧ 11 и ключ 12, выход которого соединен с сигнальным входом ОФМ 4, первый сумматор по модулю два 13 и вторую схему «И» 14. Вход первого ГТИ 6 соединен с синхровыходом источника информации 1, второй выход ГТИ 6 подключен к тактовому входу регистра сдвига 2, третий выход ГТИ 6 соединен с вторыми входами ГПСП 8 и перемножителя 9, а первый - также с первым входом второй схемы «И» 14 и установочным входом двоичного счетчика 10, выходы которого соединены шиной с управляющими входами мультиплексора 3. Причем выход перемножителя 9 соединен также с управляющими входами ОФМ 4 и ключа 12, выход второй схемы «И» 14 подключен к третьему входу ГПСП 8, входы первого сумматора по модулю два 13 соединены шиной с выходами (выходной шиной) регистра сдвига 2, а его прямой и инверсный выходы подключены по одному ко вторым входам первой 7 и второй 14 схем «И».

На приемной стороне содержит последовательно соединенные приемник 15, согласованный фильтр 16, первый синхроблок 17, схему «ИЛИ» 18, демодулятор 19, запоминающий блок 20, второй сумматор по модулю два 21 и третью схему «И» 22, второй синхроблок 23, второй ГТИ 24, первый выход которого соединен с вторым входом запоминающего блока 20, а второй - с соответствующими входами демодулятора 19 и запоминающего блока 20, линию задержки 25, подключенную выходом к третьему входу демодулятора 19, RS-триггер 25, выход которого соединен с последним входом второго сумматора по модулю два 21 и формирователь импульса 27, выход которого подключен к второму входу третьей схемы «И» 22, а вход соединен с выходом схемы «ИЛИ» 18, причем первые и вторые входы схемы «ИЛИ» 18, второго ГТИ 24 и RS-триггера 26 соединены соответственно с выходами первого и второго синхроблоков 17 и 23, а выход согласованного фильтра 16 подключен также ко входам второго синхроблока 23 и линии задержки 25; выходом устройства является выход запоминающего блока 20, дополнительным выходом - выход третьей схемы «И» 22. Передающая и приемная стороны устройства соединены посредством линии связи 28.

Стартстопная система связи работает следующим образом. В случайный момент времени на выходе источника информации 1 создается n информационных символов («0» или «1») длительности τ. При t=0 на втором выходе генератора тактовых импульсов 6 формируются n тактовых импульсов, которые записывают информационные символы в регистре сдвига 2, выходы n разрядов которого соединены шиной с информационными входами мультиплексора 3 и входами первого сумматора по модулю два 13. На первом выходе генератора 6 через интервал времени τ/2 после последнего тактового импульса создается короткий импульс. Если сумма всех информационных символов по модулю два имеет значение «1», то этот импульс поступает через схему «И» 7 на первый вход ГПСП 8, где по его переднему фронту производится установка последнего в первое начальное состояние, если же сумма имеет значение «0», то выходной импульс блока 6 поступает через вторую схему «И» 14 на третий вход ГПСП 8 и он устанавливается в другое начальное состояние. По этому же переднему фронту производится начальная установка всех разрядов двоичного счетчика 10 в единичное состояние. На третьем выходе блока 6 формируется меандр длительности Т, состоящий из (n+1+S) импульсов длительности τ/2, который в блоке 9 перемножается с первой (или второй) псевдослучайной последовательностью той же длины, поступающей с выхода ГПСП 8.

Положительная часть результирующего сигнала, поступающего с выхода перемножителя 9, используется для управления работой блоков 4, 10 и ключа 12. В момент действия переднего фронта его первого импульса блок 10 устанавливается в нулевое состояние, открывается ключ 12, который пропускает колебания несущей частоты в блок 4, а с выхода мультиплексора 3 на вход блока 4 поступает нулевой сигнал. В результате этого на выходе последнего действуют колебания несущей частоты с произвольной начальной фазой в течение интервала времени τ/2. При поступлении второго положительного фронта в счетчике 10 устанавливается двоичное число, равное единице, и мультиплексор 3 считывает из регистра сдвига значение первого информационного символа. При этом начальная фаза несущей частоты на выходе блока 4 остается прежней, если первый символ имеет значение единицы, и изменяется на противоположную в противном случае. Т.е. на выходе блока 4 создается относительно фазоманипулированный сигнал, в котором первый радиоимпульс информации не несет, а служит опорным для второго уже информационного радиоимпульса.

Таким образом, отличие здесь от устройства-прототипа состоит лишь в том, что в зависимости от значения суммы по модулю два n информационных символов на выходе ГПСП 8 формируется первая или вторая (отличная от первой) псевдослучайная последовательность.

На приемной стороне относительно фазоманипулированный сигнал после общей фильтрации в приемнике 15 и согласованной - в фильтре 16 для одиночного радиоимпульса длительности τ/2 обрабатывается в синхроблоках 17 и 23, первый из которых оптимален первой псевдослучайной последовательности, а второй - другой псевдослучайной последовательности, отличной от первой. В зависимости от суммы по модулю два n информационных символов в момент времени Т на выходе одного из синхроблоков формируется короткий синхроимпульс, который через схему «ИЛИ» 18 поступает на первый вход демодулятора 19 и вход формирователя импульса 27, а на втором входе ГТИ 24 формируется та или иная последовательность коротких импульсов.

В блоке 19 осуществляется демодуляция поступающего с выхода фильтра 16 и задержанного в линии задержки 25 на время Т сигнала. Импульс на первом входе блока 19 определяет начало его работы, а передние фронты импульсов, поступающих со второго выхода ГТИ 24 - моменты сравнения фаз соседних радиоимпульсов. Если соседние радиоимпульсы имеют одинаковые начальные фазы, то на его выходе формируется символ «1», в противном случае - «0». По задним фронтам этих импульсов выносится решение о приеме символов и фиксация их в запоминающем блоке 20. Считывание информации с блока 20 через его выход на вход приемника информации (например, ЭЦВМ; на фиг.2 он не показан) осуществляется импульсами, поступающими с первого выхода ГТИ 24. В сумматоре 21 осуществляется сложение по модулю двух полученных в блоке 20 информационных символов и выходного сигнала блока 24. Если, например, значение суммы окажется равным 1, то при отсутствии помех в канале связи на выходе блока 26 будет действовать сигнал логической 1, а на выходе блока 21 - логического 0. При этом короткий импульс, действующий на выходе формирователя 27, соответствующий по времени заднему фронту последнего импульса на втором выходе ГТИ 24, не пройдет через схему 22 и на ее выходе (дополнительном выходе устройства) будет действовать сигнал логического 0, разрешающий прием сообщения в приемнике информации. Если при наличии помех в принятом сообщении возникнут ошибки нечетной кратности, то на выходе блока 21 возникнет положительный сигнал, а на выходе блока 22 - положительный импульс, запрещающий прием сообщения в приемнике информации.

Таким образом, применение предложенного устройства позволяет повысить вероятность правильного приема сообщения.

В качестве псевдослучайных последовательностей в системе могут использоваться, например, М-последовательности [2]. Для генерации определенной из них может быть использована схема рис.3.17. Получить другую последовательность можно, подключив к сумматору другие отводы регистра сдвига.

Источники информации

1. Патент РФ №2168867, Н 04 L 25/00.

2. Варакин Л.Е. Системы связи с шумоподобными сигналами. - М.: Радио и связь, 1985, с.49-56.

Стартстопная система связи, содержащая на передающей стороне последовательно соединенные источник информации, регистр сдвига, мультиплексор, относительно-фазовый манипулятор (ОФМ) и передатчик, кроме того, первый генератор тактовых импульсов (ГТИ), последовательно соединенные генератор псевдослучайной последовательности (ГПСП), перемножитель и двоичный счетчик, последовательно соединенные генератор несущей частоты (ГНЧ) и ключ, выход которого соединен с сигнальным входом ОФМ, вход первого ГТИ соединен с синхровыходом источника информации, второй выход первого ГТИ соединен с тактовым входом регистра сдвига, а его третий выход подключен к вторым входам ГПСП и перемножителя, выход которого соединен также с управляющими входами ОФМ и ключа, причем первый выход первого ГТИ соединен с установочным входом двоичного счетчика, выходы которого соединены шиной с управляющими входами мультиплексора, на приемной стороне - последовательно соединенные приемник, согласованный фильтр и синхроблок, последовательно соединенные демодулятор и запоминающий блок, выход которого является выходом устройства, и второй ГТИ, причем первый выход второго ГТИ соединен со вторым входом запоминающего блока, второй его выход соединен с соответствующими входами демодулятора и запоминающего блока, выход согласованного фильтра через линию задержки соединен с третьим входом демодулятора, при этом передающая и приемная стороны соединены посредством линии связи, отличающаяся тем, что на передающей стороне введены первый сумматор по модулю два и первая и вторая схемы «И», первые входы которых объединены и соединены с первым выходом первого ГТИ, а вторые соединены соответственно с прямым и инверсным выходами первого сумматора по модулю два, причем выходы первой и второй схем «И» подключены соответственно к первому и третьему входам ГПСП, а входы первого сумматора по модулю два соединены шиной с выходной шиной регистра сдвига, на приемной стороне введены последовательно соединенные схема «ИЛИ» и формирователь импульса, второй синхроблок, второй сумматор по модулю два, третья схема «И» и RS-триггер, причем первый вход второго сумматора по модулю два соединен шиной с контрольными выходами запоминающего блока, а второй - с выходом RS-триггера, первый и второй входы третьей схемы «И» подключены соответственно к выходам второго сумматора по модулю два и формирователя импульса, выходы первого и второго синхроблоков соединены соответственно с первыми и вторыми входами второго ГТИ, схемы «ИЛИ» и RS-триггера, вход второго синхроблока подключен к выходу согласованного фильтра, а выход схемы «ИЛИ» подключен также к первому входу демодулятора, выход третьей схемы «И» является дополнительным выходом устройства.