Стартстопная система связи

Изобретение относится к электро- и радиосвязи и может быть использовано в проводных, радиорелейных и космических системах связи. Достигаемый технический результат - повышение пропускной способности стартстопной системы связи. Стартстопная система связи содержит на передающей стороне источник информации (1), регистр сдвига (2), мультиплексор (3), относительно фазовый манипулятор (ОФМ) (4), передатчик (5), генератор несущей частоты (ГНЧ) (11), ключ (12), генератор псевдослучайной последовательности (ГПСП) (8), перемножитель (9), первый генератор тактовых импульсов (ГТИ) (6), схемы «И» (7, 13), двоичный счетчик (10). Стартстопная система связи содержит на приемной стороне приемник (14), согласованный фильтр (15), синхроблоки (16, 21), линию задержки (23), демодулятор (18), запоминающий блок (19), второй ГТИ (22), схему «ИЛИ» (17), формирователь импульсов (25), ключ (20), RS-триггер (24). 2 ил.

 

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

Известна стартстопная система связи (З.М.Каневский, В.И.Ледовских «Передача дискретных сообщений по каналам с обратной связью», Электросвязь, 1970, №8, стр.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 (ГТИ);

7 - генератор псевдослучайной последовательности (ГПСП);

8 - перемножитель;

9 - двоичный счетчик;

10 - генератор несущей частоты (ГНЧ);

11 - ключ;

на приемной стороне

12 - приемник;

13 - согласованный фильтр;

14 - синхроблок

15 - демодулятор;

16 - запоминающий блок;

17 - второй генератор тактовых импульсов (ГТИ);

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 ГТИ 6, ГПСП 7, перемножитель 8 и двоичный счетчик 9, выход которого шиной соединен со вторым входом мультиплексора 3. Последовательно соединенные ГНЧ 10 и ключ 11, выход которого соединен с сигнальным входом относительно фазового манипулятора 4. При этом синхровыход источника информации 1 соединен с входом первого ГТИ 6, второй выход которого соединен с тактовым входом регистра сдвига 2, а третий выход первого ГТИ 6 соединен со вторыми входами ГПСП 7 и перемножителя 8, выход которого соединен с управляющими входами относительно фазового манипулятора 4 и ключа 11. Первый выход первого ГТИ 6 соединен с установочным входом двоичного счетчика 9. На приемной стороне содержит последовательно соединенные приемник 12, согласованный фильтр 13, синхроблок 14, демодулятор 15 и запоминающий блок 16, выход которого является выходом устройства, а также второй ГТИ 17, первый выход которого 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.

Устройство-прототип 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 первого ГТИ 6 формируются n тактовых импульсов, которые записывают информационные символы в регистре сдвига 2, на его первом выходе создается короткий импульс, по переднему фронту которого производится начальная установка ГПСП 7 и установка всех разрядов двоичного счетчика 9 в единичное состояние, а на третьем выходе - меандр, состоящий из (n+1+S) длительности τ/2, который в блоке 8 перемножается с псевдослучайной последовательностью той же длины, поступающей с выхода ГПСП 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 запускает колебания несущей частоты в блоке 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 формой в течение интервала времени τ/2. При поступлении второго положительного фронта сигнала в блоке 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, в котором первый радиоимпульс информации не несет, а служит опорным для второго уже информационного радиоимпульса.

На приемной стороне относительно фазоманипулированный сигнал после общей фильтрации в приемнике 12 и согласованной в фильтре 13 для однозначного 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 низкая пропускная способность.

Для устранения указанного недостатка в устройство, содержащее на передающей стороне последовательно соединенные источник информации, регистр сдвига, мультиплексор, относительно фазовый манипулятор (ОФМ) и передатчик, а также последовательно соединенные генератор несущей частоты (ГНЧ) и ключ, выход которого соединен с сигнальным входом ОФМ, последовательно соединенные генератор псевдослучайной последовательности (ГПСП) и перемножитель, выход которого соединен с управляющими входами ОФМ, ключа и двоичного счетчика, выход которого соединен с управляющим входом мультиплексора, кроме того, второй выход источника информации соединен с входом генератора тактовых импульсов (ГТИ). первый выход которого соединен с установочным входом двоичного счетчика, второй выход ГТИ соединен с тактовым входом регистра сдвига, а третий выход ГТИ - с тактовым входом ГПСП и вторым входом перемножителя, выход которого соединен с установочным входом ОФМ, на приемной стороне последовательно соединенные приемник, согласованный фильтр и первый синхроблок, а также последовательно соединенные линия задержки, демодулятор и запоминающий блок, кроме того, генератор тактовых импульсов, первый выход которого соединен с третьим входом запоминающего блока, второй вход которого соединен со вторым входом демодулятора и первым выходом генератора тактовых импульсов, при этом передающая и приемная стороны соединены посредством линии связи, согласно изобретению введены на передающей стороне первая и вторая схемы «И», выходы которых соединены с соответствующими входами ГПСП, первые входы обеих схем «И» подсоединены к первому выходу ГТИ, а вторые входы первой и второй схем «И» соединены с соответствующими выходами регистра сдвига, на приемной стороне последовательно соединенные схема «ИЛИ», формирователь импульсов и ключ, выход которого является выходом устройства, а также последовательно соединенные второй синхроблок и RS-триггер, выход которого соединен со вторым входом ключа, третий вход которого соединен с выходом запоминающего блока, кроме того, выход согласованного фильтра соединен с входами линии задержки и второго синхроблока, выход которого соединен со вторыми входами схемы «ИЛИ» и второго ГТИ, первый вход которого соединен с выходом первого синхроблока и вторым входом RS-триггера, при этом выход схемы соединен со вторым входом демодулятора.

На фиг.2 представлена функциональная схема предлагаемого устройства, где обозначено:

на передающей стороне

1 - источник информации;

2 - регистр сдвига;

3 - мультиплексор;

4 - относительно фазовый манипулятор (ОФМ);

5 - передатчик;

6 - первый генератор тактовых импульсов (ГТИ);

7, 13 - первая и вторая схема «И»;

8 - генератор псевдослучайной последовательности (ГПСП);

9 - перемножитель;

10 - двоичный счетчик;

11 - генератор несущей частоты (ГНЧ);

12 - ключ;

на приемной стороне

14 - приемник;

15 - согласованный фильтр;

16, 21 - первый и второй синхроблок;

17 - схема «ИЛИ»;

18 - демодулятор;

19 - запоминающий блок;

20 - ключ;

22 - второй генератор тактовых импульсов (ГТИ);

23 - линия задержки;

24 - RS-триггер;

25 - формирователь импульсов;

26 - линия связи.

Предлагаемое устройство 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, первая схема «И» 7, ГПСП 8, перемножитель 9 и двоичный счетчик 10, выход которого шиной соединен с управляющими входами мультиплексора 3, а также последовательно соединенные ГНЧ 11 и ключ 12, выход которого соединен с сигнальным входом ОФМ 4. При этом второй выход ГТИ 6 соединен с тактовым входом регистра сдвига 2, второй и третий выходы которого соединены со вторыми входами первой 7 и второй 13 схем «И» соответственно, причем первые входы первой 7 и второй 13 схем «И» соединены между собой и с установочным входом двоичного счетчика 10. Третий выход ГТИ 6 соединен с тактовым входом ГПСП 8 и вторым входом перемножителя 9, выход которого соединен с управляющими входами ОФМ 4 и ключа 12. Выход второй схемы 13 соединен со вторым входом ГПСП 8. Вход ГТИ 6 соединен с синхровыходом источника информации 1.

На приемной стороне содержит последовательно соединенные приемник 14, согласованный фильтр 15, первый синхроблок 16, схему «ИЛИ» 17, демодулятор 18, запоминающий блок 19 и ключ 20, выход которого является выходом устройства. Кроме того, последовательно соединенные второй синхроблок 21 и RS-триггер 24, выход которого соединен со вторым входом ключа 20. Выход согласованного фильтра 15 соединен с входами второго синхроблока 21 и линии задержки 23, выход которой соединен с третьим входом демодулятора 18, второй вход которого соединен со вторым входом запоминающего блока 19 и вторым выходом ГТИ 22, первый выход которого соединен с третьим входом запоминающего блока 19.

Предлагаемая стартстопная система связи работает следующим образом.

В случайный момент времени на выходе источника информации 1 создается n+1 информационных символов («0» или «1») длительности τ. При t=0 на втором выходе ГТИ 6 формируются n+1 тактовых импульсов, которые записывают информационные символы в регистре сдвига 2, прямой и инверсный выходы первого разряда которого подключены соответственно к вторым входам первой и второй схем «И» 7 и 13, а выходы остальных n разрядов соединены шиной с информационными входами мультиплексора 3. На первом выходе ГТИ 6 через интервал времени τ/2 после последнего тактового импульса создается короткий импульс. Если (n+1)-й информационный символ источника 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 (n+1), символ источника имеет значение «0», то второй выходной импульс блока 6 поступает через вторую схему «И» 13 на второй 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 8 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 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. 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 в том, что в зависимости от значения (n+1)-го информационного символа на выходе ГПСП 8 формируется первая или вторая (отличная от первой) псевдослучайная последовательность.

На приемной стороне относительно фазоманипулированный сигнал после общей фильтрации в приемнике 14 и согласованной в фильтре 15 для одиночного радиоимпульса длительности τ/2 обрабатывается в синхроблоках 16 и 21, первый из которых оптимален первой псевдослучайной последовательности, а второй - другой псевдослучайной последовательности, отличной от первой. В зависимости от значения переданного (n+1)-го информационного символа в момент времени Т на выходе одного из синхроблоков формируется короткий синхроимпульс, который через схему «ИЛИ» 17 поступает на первый вход демодулятора 18 и вход формирователя импульса 25, а на втором входе ГТИ 22 формируется та или иная последовательность коротких импульсов.

В блоке 18 осуществляется демодуляция поступающего с выхода фильтра 15 и задержанного в линии задержки 23 на время Т сигнала. Импульс на первом входе блока 18 определяет начало его работы, а передние фронты импульсов, поступающих со второго выхода ГТИ 22, - моменты сравнения фаз соседних радиоимпульсов. Если соседние радиоимпульсы имеют одинаковые начальные фазы, то на его выходе формируется символ «1», а в противном случае - «0». По задним фронтам этих импульсов выносится решение о приеме символов и фиксации их в запоминающем блоке 19. Считывание информации с блока 19 на выход системы осуществляется импульсами, поступающими с первого выхода ГТИ 22 через открытый нулевым сигналом на выходе блока 25 ключ 20.

После прохождения n информационных символов через ключ 20 к его входу положительным импульсом длительности τ, поступающим с выхода формирователя импульсов 25, подключается выходной сигнал RS-триггера 24. Последний имеет уровень логической единицы, если в момент времени Т действовал импульс на выходе первого синхроблока 16, и логического нуля, если он был на выходе второго синхроблока 21. Таким образом, без увеличения длительности переданного сигнала осуществляется передача дополнительного (n+1)-го информационного символа, что приводит к увеличению пропускной способности системы связи.

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

Источники информации

1. Патент РФ №2168867, Н04L 25/00.

2. Вараксин 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, а также последовательно соединенные генератор несущей частоты (ГНЧ) и ключ, выход которого соединен с сигнальным входом ОФМ, последовательно соединенные генератор псевдослучайной последовательности (ГПСП) и перемножитель, выход которого соединен с управляющими входами ОФМ, ключа и двоичного счетчика, выход которого соединен с управляющим входом мультиплексора, кроме того, синхровыход источника информации соединен с входом генератора тактовых импульсов (ГТИ), первый выход которого соединен с установочным входом двоичного счетчика, второй выход ГТИ соединен с тактовым входом регистра сдвига, а третий выход ГТИ - с тактовым входом ГПСП и вторым входом перемножителя, на приемной стороне последовательно соединенные приемник, согласованный фильтр и первый синхроблок, а также последовательно соединенные линия задержки, демодулятор и запоминающий блок, кроме того, второй генератор тактовых импульсов, первый выход которого соединен с третьим входом запоминающего блока, второй вход которого соединен со вторым входом демодулятора и вторым выходом генератора тактовых импульсов, при этом передающая и приемная стороны соединены посредством линии связи, отличающаяся тем, что введены на передающей стороне первая и вторая схемы И, выходы которых соединены с соответствующими входами ГПСП, первые входы обеих схем И подсоединены к первому выходу ГТИ, а вторые входы первой и второй схем И соединены с соответствующими выходами регистра сдвига, на приемной стороне к первому синхроблоку последовательно подключены схема ИЛИ, формирователь импульсов и ключ, выход которого является выходом устройства, а также последовательно соединенные второй синхроблок и RS-триггер, выход которого соединен со вторым входом ключа, третий вход которого соединен с выходом запоминающего блока, кроме того, выход согласованного фильтра соединен с входами линии задержки и второго синхроблока, выход которого соединен со вторыми входами схемы ИЛИ, и второго ГТИ, первый вход которого соединен с выходом первого синхроблока и вторым входом RS-триггера, при этом выход схемы ИЛИ соединен со вторым входом демодулятора.