Способ передачи дискретной информации

Изобретение относится к области радиосвязи и может быть использовано в системах передачи дискретной информации, функционирующих в неблагоприятной помеховой обстановке. Технический результат - увеличение помехоустойчивости и устранение постоянной составляющей в сигнале. Для этого в способе передачи дискретной информации на передающей стороне на каждом такте исходные двоичные символы с использованием трех каналов преобразуют в трехзначные комбинации, несущие информацию о признаке текущего двоичного символа в блоке нулей или блоке единиц (признак единицы, нуля или повторения символа в блоке), нули в комбинации определяют запертые на данном такте каналы; на каждом такте в незапертом канале модулируют несущее колебание, для каждого канала параметры модуляции отличаются друг от друга значением; на приемной стороне сигнал демодулируют и на каждом такте восстанавливают переданную комбинацию двоичных символов; формируют разрешенные комбинации троичного кода, элементами которых являются элементы из поля Галуа GF(3); при обнаружении ошибок в комбинации вырабатывают символ стирания текущего символа троичного кода, если ошибки нет, то вырабатывают символ троичного кода, соответствующий признаку текущего двоичного символа; исправление средних стертых символов осуществляют в тех комбинациях троичного кода, где все три символа различны; в принятых комбинациях троичного кода осуществляют восстановление двоичных символов; символы комбинаций троичного кода, соответствующие признаку повторения, преобразуют в двоичные символы и используют для синхронизации процесса приема. 3 ил., 2 табл.

 

Изобретение относится к области радиосвязи и может быть использовано в системах передачи информации, функционирующих в неблагоприятной помеховой обстановке.

В настоящее время большинство простых и надежных вычислительных систем и систем передачи данных для работы используют двоичные коды. Современные системы передачи цифровой информации используют способы кодирования, описанные в [П.И.Пенин. Системы передачи цифровой информации. М.: Сов. радио, 1976, стр.70-74; Б.Скляр, Цифровая связь. Теоретические основы и практическое применение. М.. СПб., Киев, 2003, стр.113-116, Б.Шевкопляс, С.Сухман, А.Бернов. Синхронизация передачи данных и способы кодирования. Схемотехника №12, 2001 г., стр.40...42]. Это униполярный и биполярный код NRZ, код «Манчестер-2», код AMI, коды BNZS и HDB3, которые являются разновидностями кода AMI и т.п.

Основными недостатками передачи дискретной информации с использованием таких кодов являются следующие:

- при передаче длинных блоков (последовательностей, цепочек) единиц или нулей с использованием кодов типа NRZ и AMI сигнал содержит постоянную составляющую, что приводит к нарушению синхронизации между передающей и приемной сторонами и усложняет реализацию радиоканала;

- при передаче длинных блоков с использованием кодов типа BNZS и HDB3 для компенсации постоянной составляющей в сигнале приходится платить введением избыточности и сложностью алгоритмов кодирования и декодирования, что сказывается и на сложности реализации аппаратуры канала передачи информации;

- при передаче информации с использованием кодов типа «Манчестер-2» платой за отсутствие постоянной составляющей в сигнале также является расширение полосы рабочих частот, вследствие чего там, где ограничен частотный ресурс, использование таких кодов не является целесообразным.

В [П.И.Пенин. Системы передачи цифровой информации. - М.: Сов. радио, 1976, стр.68] показано, что передача цифровой информации в виде символов троичной системы (0, 1, 2) или (1,0,-1), которые представляют три различных состояния сигнала, наиболее близка к оптимальной. Однако для ее применения необходимы простые алгоритмы преобразования двоичной информации в троичную и простое обратное преобразование, что не было реализовано.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ передачи дискретной информации с применением трехуровневого кодирования, описанный в [Б.Шевкопляс, С.Сухман, А.Бернов. Синхронизация передачи данных и способы кодирования. Схемотехника №12, 2001 г., стр.42, 43], принятый за прототип.

В способе-прототипе используются три уровня: отрицательный, нулевой и положительный, когда создаются «гарантированные» изменения уровня сигнала при переходе от одного сигнального интервала к другому независимо от структуры передаваемой двоичной последовательности. При этом не бывает ситуаций, когда одно и то же состояние символа повторяется в соседних тактах.

Способ-прототип заключается в следующем. На передающей стороне на каждом такте (промежутке времени равном длительности двоичного символа 7) каждый из n двоичных символов d_i исходной информационной последовательности преобразуют в символ трехуровневого кода t_i по следующему рекуррентному алгоритму:

при начальном значении t₀=0. Здесь с_ik - критерий поиска символа трехуровневого кода в таблице преобразования; i=1, 2, 3,..., n+1; ; j=1, 2,..., 6; символ «∧» означает логическое умножение (конъюнкция - И), символ «↔» - операцию сравнения (последовательность операций суммирования по модулю 2 («⊕» - исключающее ИЛИ) и логического отрицания («» - инверсия НЕ): ).

Значения D_k, T_k и соответствуют приведенным в таблице 1 преобразования,

Таблица 1
	0	1	-1
Tk	-1	1	-1	0	1	0
Dk	1	0	0	1	1	0

в которой значение D_k, должно сравниваться с текущим значением двоичного символа d_i, значение T_k должно сравниваться с предыдущим значением символа трехуровневого кода t_i-1. На каждом такте сравнивают пару (d_i, t_i-1) с парами (D_k, T_k) из таблицы преобразования, находят совпадающие пары и выбирают соответствующее паре (D_j, T_j) значение в качестве текущего значения символа трехуровневого кода t_i.

Анализ алгоритма преобразования (1) показывает, что при передаче цепочки символов вида 010101..., в зависимости от предыдущего значения символа трехуровневого кода, существует возможность того, что все последующие символы нового кода будут иметь одинаковую полярность. В качестве примера ниже приведено преобразование двух различных двоичных последовательностей, когда в результате в трехуровневом коде получаются последовательности однополярных импульсов

Это значит, что в сигнале появится постоянная составляющая (на участках, выделенных жирным шрифтом), что может привести к нарушению синхронизации между передающей и приемной сторонами, а также усложнит реализацию приемной части радиоканала. Для многих систем передачи информации это является недопустимым. Поэтому для устранения этого явления в способе-прототипе применяют скремблирование данных на передающей стороне и их дескремблирование на приемной стороне.

На приемной стороне осуществляют обратное преобразование трехуровневого кода в двухуровневый (двоичный), то есть восстановление исходных двоичных символов, и выделяют синхросигнал на основе регистрации фронтов импульсов. Для этого фиксируют предыдущее состояние принятого символа трехуровневого кода , принимают текущий символ трехуровневого кода с его состоянием и, в зависимости от комбинации этих состояний, в соответствии с таблицей 2 восстановления двоичного кода

Таблица 2
	1	0	0	1	1	0
	0	0	1	1	-1	-1
	-1	1	-1	0	1	0

однозначно определяют значение текущего двоичного символа исходной последовательности по следующему рекуррентному алгоритму:

при начальном значении . Здесь - критерий поиска двоичного символа в таблице 2 восстановления. В таблице 2 значение должно сравниваться с предыдущим значением принятого символа трехуровневого кода, значение должно сравниваться с текущим значением символа трехуровневого кода , тогда значение будет соответствовать текущему значению восстановленного двоичного символа . На каждом такте сравнивают пару (,) с парами (,) из таблицы 2 восстановления, находят совпадающие пары и выбирают соответствующее паре (, ) значение в качестве текущего значения восстановленного символа двоичного кода исходной последовательности .

Анализ способа-прототипа показывает, что ему присущи следующие недостатки:

- схемы скремблирования и дескремблирования, которые используют для устранения постоянной составляющей в сигнале, достаточно сложны, а эффективность их использования определяется количеством длинных цепочек чередующихся единиц и нулей в исходной двоичной последовательности, если таковые есть;

- способ-прототип не позволяет проводить коррекцию ошибочных информационных символов, что в какой-то степени осуществимо, так как вводят избыточность в виде отрицательного уровня и формируют трехуровневый код таким образом, что два его смежных символа всегда различаются состояниями;

- алгоритмы преобразования и восстановления исходной двоичной информации требуют задержек сигнала на передающей и приемной сторонах.

Для устранения указанных недостатков в способе передачи дискретной информации, включающем на передающей стороне преобразование двоичных символов исходной последовательности в символы с тремя возможными состояниями, а на приемной стороне - восстановление исходной двоичной последовательности, согласно изобретению, на передающей стороне на каждом такте логическими операциями умножения, суммирования по модулю 2 и инверсии над текущим и предыдущим двоичными символами формируют столбцы, состоящие из одной единицы и двух нулей, поступающие в три канала; позиция единицы в столбце определяет информацию о признаке текущего двоичного символа в блоке нулей или блоке единиц, нули в столбце запирают на данном такте каналы; в незапертом канале на каждом такте модулируют несущее колебание, для каждого канала параметры модуляции отличаются друг от друга значением; на приемной стороне поступающий сигнал демодулируют способом, соответствующим типу модуляции; в момент присутствия сигнала в каком-либо из трех каналов, два остальные канала заперты, тогда на каждом такте по параметру модуляции восстанавливают соответствующий столбец; условие различия смежных столбцов, то есть неразрешенность комбинации из двух соседних столбцов с единицей в одной и той же позиции определяет двенадцать разрешенных комбинаций троичного кода из возможных двадцати семи с элементами из поля Галуа GF(3) 0, 1, 2 с аналогичным условием различия двух смежных комбинаций, то есть неразрешенности таких комбинаций, где два смежных элемента одинаковы; при обнаружении ошибки в столбце вырабатывают символ стирания текущего символа троичного кода, если ошибки нет, то вырабатывают символ троичного кода, соответствующий признаку текущего двоичного символа; исправление стертых символов троичного кода осуществляют логическими операциями суммирования крайних элементов комбинации и сопряжением результата суммирования в тех комбинациях троичного кода, где все три элемента различны; в принятых комбинациях логическими операциями суммирования и инверсии над ее элементами, соответствующими признакам нуля и единицы и восстановленным на предыдущем такте двоичным символом осуществляют восстановление текущих двоичных символов; элементы комбинаций, соответствующие признаку повторения двоичного символа преобразуют в двоичные символы и используют для повышения точности синхронизации, причем стертые элементы, соответствующие признаку повторения в тех комбинациях, где два крайних элемента одинаковы, не участвуют в восстановлении двоичной информации, что эквивалентно их автоматической коррекции с вероятностью 0,5.

Предлагаемый способ передачи дискретной информации заключается в следующем.

На передающей стороне на каждом такте каждый из n двоичных символов d_i исходной информационной последовательности преобразуют в столбец, который характеризует одно из трех возможных состояний двоичного символа по следующему рекуррентному алгоритму. Символ исходной двоичной последовательности d_i сравнивают с предыдущим символом (задержанным на такт)

результат сравнения (3) логически умножают на промежуточный результат предыдущего такта I_i-1 (i=1, 2,..., n)

результат логического умножения (4) сравнивают с поступившим символом d_i

и результат второго сравнения (5) суммируют по модулю 2 (mod 2) с поступившим символом d_i. При этом получают промежуточный результат данного такта, который используют при аналогичных операциях следующего такта

Как видно из (6), промежуточный результат текущего такта получен в виде рекуррентного соотношения. Далее одновременно логически перемножают поступивший на данном такте символ d_i и промежуточный результат данного такта I_i (6), инвертируют поступивший на данном такте символ d_i и логически перемножают результат инверсии с промежуточным результатом данного такта I_i (6), инвертируют промежуточный результат данного такта I_i (6):

На каждом такте один из символов (7) является единицей, а два других - нулями. Правильная работа рекуррентного механизма (3)-(7) обеспечивается при начальных значениях

Символы (7) поступают каждый в свой канал передачи, при этом единица открывает свой канал передачи, а нули запирают свои каналы. На каждом такте в незапертом канале модулируют несущее колебание, для каждого канала параметры модуляции отличаются друг от друга значением или типом и являются признаками единицы, нуля или повторения двоичного символа. Таким образом, на каждом такте передают один из трех столбцов, характеризующих признак двоичного символа

Здесь «+» - символ транспонирования; d_pi - элементы сформированного столбца; индексы р=u, z или r у элементов столбца определяют операцию (7), какой был сформирован этот элемент; i=1, 2,..., n. Каждый из трех возможных столбцов несет информацию о позиции текущего двоичного символа в блоке единиц или блоке нулей исходной двоичной последовательности. У столбца U d_ui=1, d_zi=0, d_ri=0, значит, этот столбец несет информацию о том, что текущий символ исходной двоичной последовательности занимает нечетную позицию в блоке единиц, и ему будет соответствовать признак единицы. Соответственно, столбец Z несет информацию о том, что текущий символ исходной двоичной последовательности занимает нечетную позицию в блоке нулей и ему будет соответствовать признак нуля, а столбец R несет информацию о том, что текущий символ исходной двоичной последовательности занимает четную позицию в блоке единиц или в блоке нулей и ему будет соответствовать признак повторения двоичного символа. В этом случае при передаче не может быть двух смежных столбцов, характеризующих одинаковые признаки двоичного символа. Тогда передачу двоичной информации представляют как последовательность сочетаний трех состояний (признаков) двоичного символа (UZR): (ZRU), (URZ), (ZUR) и т.д. Условие же различия смежных столбцов в этих сочетаниях приводит к тому, что из 27 возможных сочетаний разрешенными являются всего 12:

Признаки единицы, нуля и повторения могут быть амплитудными, частотными, фазовыми или кодовыми (отличаться амплитудами, несущими частотами, фазами высокочастотного заполнения или формой сигнала).

На приемной стороне с использованием стандартных способов, соответствующих типу модуляции приходящих сигналов [А.Г.Зюко, Ю.Ф.Коробов. Теория передачи сигналов. М.: Связь, 1972, стр.136, рис.5.8 - когерентная демодуляция многопозиционных сигналов; стр.139, рис.5.9 - некогерентная демодуляция многопозиционных сигналов], определяют параметр модуляции. При этом в момент, когда сигнал присутствует в каком-либо из трех каналов приема, два остальных канала заперты, тогда на каждом такте по параметру модуляции восстанавливают соответствующий столбец как выходной эффект трех каналов. Столбец, формируемый на передающей стороне, состоит из трех элементов, в то время как двоичный символ состоит из одного элемента. Однако и столбец, и двоичный символ формируются за один такт. Следовательно, избыточность сочетаний (10) заложена в столбцах, поэтому она не влияет на скорость передачи информации, но ее можно использовать для обнаружения вносимых каналом передачи ошибок. Вследствие этого реализуют канал с обнаружением ошибок в столбцах (9) за счет признаковой избыточности. Обнаружение ошибок в столбцах осуществляют стандартной проверкой на нечетность, что достигается логическим суммированием двоичных символов принятого столбца признаков : .

Если g_i=1, следовательно, ошибки нет и вырабатывают символ троичного кода, соответствующий признаку двоичного символа Р_i. Например, если P_i=U, то вырабатывается символ 1, если P_i=Z, то вырабатывается символ 0, если P_i=R, то вырабатывается символ 2. Таким образом, формируются разрешенные кодовые комбинации троичного кода

Если g_i=0, значит, обнаружена ошибка и вырабатывают символ стирания X. Таким образом, преобразование (7) и условие различия смежных столбцов приводит к трехзначному (троичному) коду (11) с элементами из поля Галуа GF(3). Как видно из (11), смена признаков двоичного символа в исходной последовательности эквивалентна перестановке элементов в соответствующей комбинации из (11).

В (11) выделяют четыре вида комбинаций. К первому виду относят последние шесть комбинаций, у которых все три элемента различные. Ко второму - две комбинации (212), (202), у которых два крайних элемента характеризуют признак повторения двоичного символа в блоке нулей или единиц. К третьему - две комбинации (121), (020), у которых средний элемент характеризует признак повторения. Наконец, к четвертому виду относят две комбинации (101), (010), у которых нет элементов, характеризующих признак повторения двоичного символа в блоке. Обработку комбинаций троичного кода осуществляют после приема первой комбинации и далее при каждом сдвиге на два такта, при этом количество обрабатываемых комбинаций того или иного вида будет определяться структурой исходной двоичной последовательности, то есть количеством блоков единиц и нулей в нем и их длиной. Чем короче будут блоки единиц и нулей (но не менее двух символов) и чем их будет больше, тем больше комбинаций первого вида будет в преобразованном сообщении. Чем длиннее будут блоки единиц и нулей, тем больше будет комбинаций второго и третьего вида. Наконец, если в исходной двоичной последовательности много участков, где чередуются нули и единицы (много блоков единичной длины), тем больше будет комбинаций четвертого вида.

Пользуясь тем, что в комбинациях (11) не должно быть одинаковых смежных элементов, а элементы комбинаций являются элементами поля Галуа GF(3), исправляют средний стертый элемент в комбинациях первого вида (где все три символа различны) при условии, что два ее крайних элемента приняты правильно. Для этого осуществляют следующие логические операции: суммируют нестертые элементы комбинации и в качестве исправленного берут элемент, сопряженный результату суммирования:

В (12) m=3 - значность кода. Если средний элемент стерт в комбинациях другого вида (где крайние элементы одинаковые), то коррекция стертого элемента не производится.

Элементы принятых комбинаций троичного кода, соответствующие признакам единиц и нулей совпадают с соответствующими двоичными символами, поэтому их непосредственно используют для восстановления исходной двоичной последовательности. При восстановлении исходной двоичной информации над этими элементами кодовой комбинации i-го такта осуществляют следующие операции. Элемент текущей комбинации троичного кода, соответствующий признаку единицы, логически суммируют с исходным информационным символом , восстановленным на предыдущем такте

где символ «∨» означает логическое суммирование (дизъюнкция - ИЛИ). Результат логического суммирования (13) подвергают операции отрицания

элемент текущей комбинации троичного кода, соответствующий признаку нуля, t_zi инвертируют и логически суммируют с результатом операции отрицания (14)

значение восстановленного на текущем такте информационного символа исходной двоичной последовательности находят как отрицание результата логического суммирования (15)

Полученное соотношение (16) представляет собой рекуррентный алгоритм восстановления символов исходной двоичной последовательности при начальном значении .

Элементы комбинаций троичного кода, соответствующие признакам повторения, преобразуют в двоичные символы и используют для синхронизации процесса приема. При этом в комбинациях третьего вида (где средний элемент характеризует признак повторения) стертый элемент не участвует в восстановлении двоичной информации, поэтому автоматически исправляется.

Так как любой из трех каналов как на передающей, так и на приемной сторонах активен только в момент передачи или приема признака, а признаки разнесены, как минимум, на такт, то постоянная составляющая в сигнале будет отсутствовать. Как показано выше, алгоритм введения избыточности (механизм преобразования двоичных символов в столбцы) несложен, корректируют стертые элементы в комбинациях троичного кода двумя логическими операциями и восстановление исходной двоичной последовательности на приемной стороне осуществляется так же двумя логическими операциями. Коррекция ошибочных символов троичного кода требует всего два такта задержки.

В преобразованных двоичных последовательностях в зависимости от их структуры количество обрабатываемых комбинаций первого вида колеблется около значения 1/2 от общей их численности, количество комбинаций третьего вида - около 1/6 от их общей численности. Следовательно, коррекция ошибок может быть реализована в доле комбинаций, составляющей в среднем около 2/3 от их общего количества. Например, последовательность двоичных символов

000011101010011101000110111100010

троичным кодом представляется как

020212101010212101020120121202010.

Количество и вид обрабатываемых комбинаций, соответственно:

(020), (021), (121), (101), (101), (102), (212), (210), (010), (020), (012), (201), (121), (120), (020), (010).

Как видно, из 16 обрабатываемых комбинаций 6 комбинаций первого вида, 1 комбинация второго вида, 5 комбинаций третьего вида и 4 комбинации четвертого вида. Доля комбинаций, в которых может быть исправлен стертый средний элемент, составляет (6+5)/16=11/16, что отличается от 2/3 всего на 2% в большую сторону. А для последовательности двоичных символов

1000001011110110110010011010010 преобразование в троичный код дает

1020201012120120120210212010210. Количество и вид обрабатываемых комбинаций, соответственно:

(102), (202), (201), (101), (121), (120), (012), (201), (120), (021), (102), (212), (201), (102), (210).

При этом из 15 обрабатываемых комбинаций 11 комбинаций первого вида, 2 комбинации второго вида, 1 комбинация третьего вида и 1 комбинация четвертого вида. Доля комбинаций, в которых может быть исправлен стертый средний элемент, составляет (11+1)/15=12/15, что отличается от 2/3 на 13% в большую сторону.

Таким образом, предлагаемый способ передачи дискретной информации обладает большей помехоустойчивостью, чем способ-прототип, автоматически устраняет постоянную составляющую в сигнале, реализует восстановление исходной двоичной информации и коррекцию ошибок с малой задержкой в два такта, а также прост в реализации.

Укрупненная функциональная схема скорректированного устройства для осуществления предлагаемого способа представлена на фиг.1, где обозначено:

1 - блок операции суммирования по модулю два;

2 - блок промежуточных операций;

3 - блок формирования столбцов;

4 - модулятор;

5 - демодулятор;

6 - блок коррекции ошибочных символов троичного кода;

7 - блок операций восстановления символов исходной двоичной последовательности.

Устройство, с помощью которого реализуется предлагаемый способ, содержит на передающей стороне блок операции суммирования по модулю два 1, блок промежуточных операций 2, блок формирования столбцов 3, три выхода которого соединены с соответствующими входами модулятора 4, выход которого является выходом передающей стороны, при этом выход блока промежуточных операций 2 соединен с первым входом блока формирования столбцов 3 и вторым входом блока операции суммирования по модулю два 1, первый вход которого соединен с первым входом блока промежуточных операций 2 и третьим входом блока формирования столбцов 3 и является входом передающей стороны, а выход - со вторым входом блока промежуточных операций 2 и вторым входом блока формирования столбцов 3.

На приемной стороне - демодулятор 5, блок коррекции символов троичного кода 6 и блок операций восстановления символов исходной двоичной последовательности 7, выход которого является выходом приемной стороны устройства. Демодулятор 5 имеет три выхода, которые соединены с соответствующими входами блока коррекции символов троичного кода 6, первый и второй выходы которого соединены с соответствующими входами блока операций восстановления символов исходной двоичной последовательности 7, а четвертый выход соединен со вторым входом блока 5 и третьим входом блока 7.

Устройство работает следующим образом. На передающей стороне символ исходной двоичной последовательности с единичной амплитудой и длительностью Т поступает на первый вход блока 1, на вход блока 2 и на третий вход блока 3. Через такт с выхода блока 2 на второй вход блока 1 и первый вход блока 3 поступит результат (5), а с выхода блока 1 на второй вход блока 3 - результат (6). С выхода блока 3 на соответствующие входы модулятора 4 поступает столбец (7) . При этом, если на вход устройства поступит двоичная единица и значение результата (6) равно единице, то с первого выхода блока 3 на соответствующий вход модулятора 4 поступит единица второй и третий входы модулятора 4 будут заперты. Если на вход устройства поступит двоичная единица и значение результата (6) равно нулю, то с третьего выхода блока 3 на соответствующий вход модулятора 4 поступит единица, а первый и второй входы модулятора 4 будут заперты. Если на вход устройства поступит двоичный нуль и значение результата (6) равно единице, то первый и третий входы модулятора 4 будут заперты, а со второго выхода блока 3 на соответствующий вход модулятора 4 поступит единица. Наконец, если на вход устройства поступит двоичный нуль и значение результата (6) равно нулю, то с третьего выхода блока 3 на соответствующий вход модулятора 4 поступит единица, а первый и второй входы модулятора 4 будут заперты. Таким образом, на каждом такте на входы модулятора 4 поступает один из столбцов (9), элементы которого формируются на выходах блока 3. Этот столбец несет информацию о позиции текущего символа исходной двоичной последовательности в блоке нулей или блоке единиц. В модуляторе 4 в соответствии с поступившим столбцом (9) модулируется несущее колебание и в канал связи поступает высокочастотный сигнал, несущий информацию о признаке соответствующего символа исходной двоичной последовательности.

На приемной стороне на вход демодулятора 5 поступают модулированные сигналы, которые обрабатывают стандартными способами, соответствующими виду модуляции приходящих сигналов. При этом сигнал с максимальным уровнем отпирает соответствующий ему выход демодулятора 5 и, одновременно, запирает два оставшихся выхода демодулятора 5. На выходе демодулятора 5 восстанавливают переданные столбцы, элементы которых поступают на соответствующие входы блока 6, где происходит стирание и исправление ошибочных элементов троичного кода. Из соответствующих элементов правильно принятых комбинаций троичного кода формируют последовательности символов , ,..., ,..., , ,..., ,..., а элементы комбинаций троичного кода преобразуют в двоичные символы . С первого и второго выходов блока 6 на соответствующие входы блока 7 поступают последовательности , ,..., ,..., и , ,..., ,..., где в соответствии с алгоритмом (16) осуществляется восстановление символов исходной двоичной последовательности, которая с выхода блока 7 поступает на оконечное устройство. В то же время с первого выхода блока 6 элементы третьей последовательности, преобразованные в двоичные символы , ,..., ,... поступают на вход устройства синхронизации.

Реализация устройства, осуществляющего предлагаемый способ передачи дискретной информации, не вызывает затруднений, так как логические элементы и функциональные узлы, входящие в блоки устройства, общеизвестны, широко используются в отечественных и зарубежных патентах, а также описаны в технической литературе.

Блок-схема блока промежуточных операций 2 представлена на фиг.2, где обозначено:

2.1 - блок задержки на такт;

2.2, 2.6 - первый и второй блоки суммирования по модулю 2;

2.3, 2.7 - первый и второй блоки операции инверсии (логического отрицания);

2.4 - блок логического умножения (конъюнкции);

2.5 - блок динамической памяти на один элемент.

Блок 2 содержит последовательно соединенные блок задержки на такт 2.1, блок суммирования по модулю 2 2.2, блок операции инверсии 2.3 и блок динамической памяти на один элемент 2.5, вход которого является вторым входом блока 2 (фиг.1), последовательно соединенные блок суммирования по модулю 2 2.6 и блок операции инверсии 2.7, выход которого является выходом блока 2 (фиг.1), причем первый вход блока суммирования по модулю 2 2.6 соединен со вторым входом блока суммирования по модулю 2 2.2 и входом блока задержки на такт 2.1, который является первым входом блока 2 (фиг.1).

Блок 2 работает следующим образом. Символ исходной двоичной последовательности d_i поступает на вход блока 2.1, второй вход блока 2.2 и первый вход блока 2.6, одновременно с выхода блока 2.5 его содержимое I_i-1 поступит на второй вход блока 2.4. Через время, равное длительности двоичного символа (такт) в блоках 2.2...2.4 и 2.6, 2.7 реализуются соответствующие логические операции: в блоках 2.2 и 2.3 операция (3), в блоке 2.4 - (4), в блоках 2.6 и 2.7 - (5), который с выхода блока 2.7 поступит на второй вход блока 1 (фиг.1) и на первый вход блока 3 (фиг.1), при этом в блоке 1 (фиг.1) реализуется операция (6) и с его выхода на второй вход блока 3 (фиг.1) и в блок 2.5 поступит новый результат I_i, замещая в блоке 2.5 предыдущий результат I_i-1. Аналогично работа блока 2 описывается на любом такте.

Блок-схема блока коррекции ошибочных символов троичного кода 6 представлена на фиг.3, где обозначено:

6.1, 6.5 - первый и второй блоки операции логического суммирования (дизъюнкция);

6.2 - блок преобразования столбцов в символы троичного кода;

6.3 - блок контроля ошибок в 1-м и последнем столбцах сообщения и выработки символа стирания;

6.4 - блока контроля одинаковых символов в 1-м и 3-м разрядах трехразрядного регистра и контроля символа стирания в третьем разряде трехразрядного сдвигового регистра;

6.6 - трехразрядный сдвиговый регистр;

6.7 - блок преобразования символов троичного кода в двоичные символы;

6.8 - ключ;

6.9 - блок вычитания;

6.10 - блок постоянной памяти, хранящий значность кода m;

6.11 - сумматор;

6.12 блок сравнения;

Блок 6 содержит последовательно соединенные сумматор 6.11, блок вычитания 6.9, ключ 6.8 и трехразрядный сдвиговый регистр 6.6, последовательно соединенные блок логического суммирования 6.1 и блок контроля ошибок в 1-м и последнем столбцах сообщения и выработки символа стирания 6.3, кроме того, блок 6 содержит блок преобразования столбцов в символы троичного кода 6.2, блок постоянной памяти, хранящий значность кода m 6.10, блок контроля одинаковых символов в 1-м и 3-м разрядах трехразрядного регистра и контроля символа стирания в третьем разряде трехразрядного сдвигового регистра 6.4, блок сравнения 6.12 и блок преобразования символов троичного кода в двоичные символы 6.7, при этом первый вход блока сравнения 6.12 соединен с первым входом сумматора 6.11 и третьим выходом трехразрядного сдвигового регистра 6.6, второй вход блока сравнения 6.12 соединен со вторым входом сумматора 6.11 и четвертым выходом трехразрядного сдвигового регистра 6.6, второй вход блока вычитания 6.9 соединен с выходом блока постоянной памяти 6.10, второй управляющий вход ключа 6.8 соединен со вторым выходом блока 6.4, выход блока логического суммирования 6.1 соединен с четвертым входом блока преобразования столбцов в символы троичного кода 6.2, три входа которого соединены с соответствующими входами блока логического суммирования 6.1, которые являются входами блока 6, три выхода блока преобразования столбцов в символы троичного кода 6.2 соединены с соответствующими входами блока логического суммирования 6.5, выход которого соединен с первым входом сдвигового регистра 6.6, а четвертый вход соединен с третьим выходом блока 6.3, выход блока сравнения 6.12 соединен с четвертым входом блока 6.4, первый выход которого соединен со вторым входом блока 6.3, а первый и второй входы соединены с первым и вторым выходами сдвигового регистра 6.6, первый выход блока 6.3 соединен с третьим входом блока 6.4, а второй его выход соединен с третьим, четвертым и пятым входами сдвигового регистра 6.6 и является четвертым выходом блока 6, пятый выход сдвигового регистра 6.6 соединен с входом блока преобразования символов троичного кода в двоичные символы 6.7, три выхода которого являются соответствующими выходами блока 6.

Блок 6 работает следующим образом. В исходном состоянии сдвиговый регистр 6.6 обнулен, ключ 6.8 закрыт. Первые три такта, когда заполняются разряды регистра 6.6, блок 6.7 пассивен. На каждом такте с трех выходов демодулятора 5 (фиг.1) на соответствующие входы блока 6 поступает столбец (9), элементами которого являются двоичные символы. Одновременно этот столбец поступает и на соответствующие входы блока 6.2. Если столбец принят без ошибки, то с выхода блока 6.1 на первый вход блока 6.3 и четвертый вход блока 6.2 поступит единица, третий выход блока 6.3 будет заперт. С одного из выходов блока 6.2 на соответствующий вход блока 6.5 поступит символ троичного кода, который с его выхода поступит в третий разряд сдвигового регистра 6.6. С первого и второго выходов сдвигового регистра 6.6 на первый и второй входы блока 6.4 поступят символ троичного кода и нуль, соответственно. С выхода блока 6.12 на четвертый вход блока 6.4 поступит информация о различии содержимого первого и третьего разрядов сдвигового регистра 6.6, тогда с первого выхода блока 6.4 на второй вход блока 6.3 поступит запрет на выработку импульса сброса приемного устройства в исходное состояние, второй выход блока 6.3 будет заперт, со второго выхода блока 6.4 на второй управляющий вход ключа 6.8 поступит нуль, подтверждая закрытость ключа 6.8. Значит, независимо от операций, производимых в блоках 6.11 и 6.9, содержимое второго регистра не изменится. Аналогично блок 6 работает на любом такте в случае безошибочных столбцов, когда содержимое первого и третьего разрядов сдвигового регистра 6.6. различно или одинаково. Начиная с четвертого такта, с пятого выхода сдвигового регистра 6.6 на вход блока 6.7 начнут поступать символы троичного кода, а с его выходов двоичные символы будут поступать на соответствующие входы блока восстановления исходной двоичной последовательности и на вход устройства синхронизации.

Если первый же принятый столбец ошибочен, то с выхода блока 6.1 на первый вход блока 6.3 поступит нуль. Далее, независимо от результатов работы всех остальных блоков на этом такте блок 6.3 выработает импульс сброса, который обнулит содержимое сдвигового регистра и приведет приемное устройство в исходное состояние. Если в принятой информации ошибочен последний столбец, блок 6 работает на последнем такте точно так же.

Рассмотрим случай, когда на вход блока 6 поступает поток столбцов, в которых ошибочные распределены «лесенкой» через один или реже (кроме первого и последнего ошибочных). На первом такте все произойдет так, как было описано выше. Пусть на втором такте на входы блока 6 поступает ошибочный столбец. Одновременно он поступает и на соответствующие входы блока 6.2. Тогда с выхода блока 6.1 на первый вход блока 6.3 и четвертый вход блока 6.2 поступит нуль. При этом выходы блока 6.2 будут заперты, с третьего выхода блока 6.3 на четвертый вход блока 6.5 поступит символ стирания, который с его выхода через первый вход сдвигового регистра 6.6 поступит в третий разряд, сдвигая правильно принятый первый символ троичного кода во второй разряд. С первого и второго выходов сдвигового регистра 6.6 на соответствующие входы блока 6.4 поступит содержимое первого и второго разрядов регистра 6.6, с выхода блока 6.12 на четвертый вход блока 6.4 поступит информация о различии содержимого первого и третьего разрядов регистра 6.6. С первого выхода блока 6.4 на второй вход блока 6.3 поступит сигнал о запрете сброса, а со второго выхода блока 6.4 на второй управляющий вход ключа 6.8 поступит нуль, подтверждая закрытие ключа 6.8. Значит независимо от операций, производимых в блоках 6.11 и 6.9, содержимое второго разряда регистра 6.6 не изменится. На третьем такте на входы блока 6 поступает безошибочный столбец. Одновременно он поступает и на соответствующие входы блока 6.2. Тогда с выхода блока 6.1 на первый вход блока 6.3 и четвертый вход блока 6.2 поступит единица, третий выход блока 6.3 будет заперт. С одного из выходов блока 6.2 на соответствующий вход блока 6.5 поступит символ троичного кода, который с его выхода поступит в третий разряд сдвигового регистра 6.6, перемещая символ стирания во второй разряд, а первый символ троичного кода - в первый разряд. С первого и второго выходов сдвигового регистра 6.6 на первый и второй входы блока 6.4 поступят символ троичного кода и символ стирания, соответственно. С выхода блока 6.12 на четвертый вход блока 6.4 поступит информация либо о различии содержимого первого и третьего разрядов сдвигового регистра 6.6, либо о том, что их содержимое одинаково. Если содержимое первого и третьего разрядов сдвигового регистра 6.6 различно, то с первого выхода блока 6.4 на второй вход блока 6.3 поступит запрет на сброс приемного устройства в исходное состояние, второй выход блока 6.3 будет заперт, со второго выхода блока 6.4 на второй управляющий вход ключа 6.8 поступит единица, открывая ключ 6.8. Одновременно результат суммирования содержимого первого и третьего разрядов с выхода блока суммирования 6.11 поступит на первый вход блока вычитания 6.9, на второй вход которого поступит число m. С выхода блока вычитания 6.9 на первый вход ключа 6.8 поступит результат (12). Так как ключ 6.8 открыт, то этот результат поступит на второй вход сдвигового регистра 6.6, замещая во втором его разряде символ стирания. Таким образом, ошибочный символ троичного кода будет исправлен. Если же в первом и третьем разрядах сдвигового регистра 6.6 окажутся одинаковые символы троичного кода, то с первого выхода блока 6.4 на второй вход блока 6.3 поступит запрет на сброс приемного устройства в исходное состояние, второй выход блока 6.3 будет заперт, но со второго выхода блока 6.4 на второй управляющий вход ключа 6.8 поступит нуль, закрывая ключ 6.8. При этом символ стирания может попасть на вход блока 6.7, где он игнорируется. Со средней вероятностью 0,5 символ стирания может заместить символ троичного кода, который соответствует столбцу признака повторения двоичного символа в блоке нулей или единиц. Но этот символ троичного кода не участвует в восстановлении исходной двоичной последовательности, следовательно, это эквивалентно коррекции такого символа с такой же вероятностью.

Отметим, что блоки 6.3 и 6.4 состоят из известных логических элементов. Блок контроля ошибок в 1-м и последнем столбцах сообщения и выработки символа стирания 6.3 содержит счетчик, логические элементы И, ИЛИ, НЕ, сумматоры по модулю 2, ключ, а также блоки постоянной памяти.

Блок контроля одинаковых символов в 1-м и 3-м разрядах трехразрядного регистра и контроля символа стирания в третьем разряде трехразрядного сдвигового регистра 6.4 также состоит из известных логических элементов И, НЕ и сумматоров по модулю 2.

Способ передачи дискретной информации, включающий на передающей стороне преобразование двоичных символов исходной последовательности в комбинацию с тремя возможными состояниями, а на приемной стороне - восстановление исходной двоичной последовательности, отличающийся тем, что на передающей стороне на каждом такте каждый текущий двоичный символ исходной последовательности путем сравнения с предыдущим символом преобразуют в комбинацию, которая характеризует одно из трех возможных состояний двоичного символа, таким образом, что на каждом такте одновременно перемножают поступивший на данном такте двоичный символ и промежуточный результат данного такта, инвертируют поступивший на данном такте двоичный символ и перемножают с промежуточным результатом данного такта, а также инвертируют промежуточный результат данного такта, причем на каждом такте один из указанных символов комбинации является единицей, а два других - нулями, причем каждый из символов комбинации поступает на свой канал передачи, при этом единица открывает свой канал передачи, нули определяют запертые на данном такте каналы передачи, на каждом такте каждая из трех возможных комбинаций несет информацию о позиции текущего двоичного символа в блоке единиц или нулей исходной информационной последовательности и передачу двоичной информации представляют как последовательность комбинаций возможных сочетаний трех состояний двоичного символа при условии различия смежных символов в этих комбинациях, на каждом такте в открытом канале передачи комбинацией, несущей информацию о позиции текущего двоичного символа, модулируют несущее колебание и в канал связи поступает высокочастотный сигнал, несущий информацию о признаке соответствующего символа исходной двоичной последовательности, причем для каждого канала передачи параметры модуляции отличаются друг от друга значением и являются признаками единицы, нуля или повторения двоичного символа, на приемной стороне поступающий по одному из каналов высокочастотный сигнал демодулируют и на каждом такте по значению параметра модуляции на выходах трех каналов восстанавливают переданную комбинацию двоичных символов, формируют разрешенные кодовые комбинации троичного кода, элементами которых являются элементы из поля Галуа GF(3), при условии различия смежных комбинаций, если ошибки нет, то вырабатывают символ троичного кода, соответствующий признаку текущего двоичного символа; при обнаружении ошибки в принятой комбинации вырабатывают символ стирания текущего символа троичного кода, исправляют средний стертый символ в комбинации троичного кода, где все три символа различны, при условии, что два крайних символа приняты правильно, символы принятых комбинаций троичного кода, соответствующие признакам единиц и нулей, совместно с соответствующими информационными двоичными символами, восстановленными на предыдущем такте, используют для восстановления на текущем такте информационных символов исходной двоичной последовательности; символы комбинаций троичного кода, соответствующие признаку повторения, преобразуют в двоичные символы и используют для синхронизации процесса приема.