Способ передачи и приема дискретных сигналов

 

(72) Автор изобретения Bе Ф Шмыгов (7! ) Заявитель (54) СП:1СОБ ПЕРЕДАЧИ

И ПРИЕМА ДИСКРЕТНЫХ СИГНАЛОВ

Иэобретейие относится к способам кебцых нмпульсних снгналов, нерепередачи и обработки цифровой информа- цачу йоследователъпостей ннформа-. цнй н может бьгть использовано при со пнониых бнимпульсйых сигналов чере- пряженйн источников цифровой ннфорьр-. дуют с передачей последовательностей ц н с многоканальными системамн связи, служебных импульсных сигналов, при ф а также прн построении автоматизиро- ., приеме осушюствляют тактовую спнхро ванных систем управлюння с коллектив-: низацию по принимаемым ннформацноиным доступом к IIBM. ным сигналам f2), Известны способы (1), обеспечиваю- Недостатком тамно способа являет шнв обмен служебными снгйаламн между: ся низкая достоверность передачн и .19 нсточникамн цнфровой ннформации н IIBN. црнема ннформапнн. .Прй этом в качестве служебных снг-: . Целью нзобретения являетс.я повыиеналов нспользуются запрещенные в ac-. ние достоверности передачй н приема новном йнформаинонном сигнале кодовые ннформацнн. комбинации. Эго ограничивает номенкла туру служебных сигналов, а следом- . Постввленнаа иель достнгаетса тем, . гельно н обьем передаваемой слуукебной что по предложенному способу. носледоинфор мании. . вательность служебных нмлульсов снгНанболее близким w технической . налов формнруют:бннмпульсиый. Прн этом сушностн E нзобретению ЯвляетсЯ спОсОб щ частОта служебник бннмуйе".Еых сЖгнн передачи н приема дискретнык снгналов, лов s кратное число раэ превьлиавт часпрн котором формируют последователь- тогу информационных биимпульсных снгность ннформйпионных бинмпульсних палев, а длительность служебных послеснгналов н последовательность слу- довательностей бннмпульсных снгналов

690528 з не .пре вышает интервала синхронизации.

На фиг. 1 изображены временные диаграммы, поясняющие принцип биимпульсного перекодирования; на фиг. 2вариант схемы устройства, реализующего предлагаемый способ передачи служебных сигналов; на фиг. 3 — временные диаграммы, по которым формируются суммарные сигналы, содержащие основI ной информационный и служебный сиг налы (СС).

Применение предлагаемого способа передачи служебных сигналов обосновано двумя причинами:во-первых, широкой полосой частот, пропускаемой кабельными соединительными линиями, во-вторых, избыточностью по количеству характеристических моментов синхрониза-. ции (смен полярностей сигнала), которая имеется в биимпульсном сигнале.

Соединительные кабельные линии имеют протяженность, не превышающую нескольких километров. Дополнительное частотное уплотнение коротких линий экономически невыгодно, поэтому по одной паре линии, как правило, передаются сигналы одного канала. В результате в диапазоне передачи данных имеем большой запас по ширине полосы частот линий по сравнению с полосой, занимаемой сигналом. Ширина полосы частот, занимаемая сигналом, дпя этих условий не является определяющим фактором

Поэтому, хотя увеличение скорости при передаче служебных сигналов и требует расширения занимаемой полосы частот, оно допустимо на соединительных пиниях.

Биимпульсное перекодирование осуществляется следукхцим образом.

На фиг. 1 изображены: исходный сигнал (ИС) на передаче — первая строка, биимпульсный си 1ал (gg, полученный после перекодирования - вторая строка, тактовые импульсы,, фиксирующие полярность посылок биимпульсов в декодируюшем устройстве приемника, два варианта работы декодируюшего устройства (декодирование 1 и декодирование 2) и исходный сигнал, полученный после декодирования (два варианта соотг ветственно).

Одноименные посылки исходного бинарного сигнала и соответствующие им биимпульсы и промежуточные сигналы в декодирующем устройстве пронумерованы одинаково.

55 4

Каждому символу на передаче после переколирования соответствует один би- . импульс, состоящий из двух импульсов разной полярности (10 "или "01").

Как уже говорилось, порядок смены полярностей в биимпульсе, ипи его фазе, зависят от того, какой символ ("1" или

0") передавался перел ними. Если передавалась 1, порядок смены полярностей одинаковый, если — "0", порядок противоположныйй.

Благодаря относительности кодирования декодирование можно начинать с любого из двух импульсов, составляющих биимпульс. В первом варианте декодирования, изображенном на фиг. 1, оно осуществляется с первого импульса, во вто-. ром варианте - со второго.

При декодировании полярность импуль сов фиксируется тактовыми импульсами Ф (декодирование 1, 2 — перва". строка) и запоминается на один такт to (+o длительность элементарной посылки информации) до следующей фиксации, (положительной полярности соответствует высокий уровень, отрицательной — низкий). Далее зафиксированное значение полярности задерживается еше на один такт г (декодирование 1,2 — вторая строка) и сравнивается с вновь зафиксированным значением, сл едуюшим по очереди (сравниваются полярности первой и второй строк). Если полярности одинаковы, формируется единичный символ исходного сигнала, если полярности противоположны - нулевой символ.

Как видно из фиг. 1 сигналы после декодирования в первом и втором вариантах одинаковы, но в зависимости от фазы t могут иметь два начальных фазовых положения, сдвинутых один относительно другого на 0,5 1, Возможность равноценного декодирования в двух фазовых положениях позволяет вести тактовую синхронизацию на частоте, в два раза более высокой, чем F - 1/ с, и иэ двух фазовых положений t, выбирать случайным образом любое, получаемое при делении удвоенной частоты следования подстроенных синхронных и синфазных импульсов 2F 1/ò - /2 пополам. Благодаря возможности синхронизации по частоте

2F биимпульсное кодирование помимо избыточности по информации (два импульса на один исходный бинарный) обеспечивает избыточность и по характеристическим моментам синхронизации.

6905

2С

В биимпульсном сигнале минимальная плотность следования моментов синхронизации не ниже максимальной для бинарного сигнала.

Если сравнивать среднюю плотность характеристических моментов синхронизации бинарного и биимпульсного сигналов, то у последнего она минимум в восемь раз выше, Можно сократить число коррекций (фазы, частоты) на приеме (одна коррекция может приходиться на одну смену поляризации) более, чем наполовину»

Устойчивость тактовой синхронизации позволяет без ушерба для качества синхронизации блокировать ее при возрастании скорости передачи служебных сигналов и принимать основной информационный сигнал и служебные сигналы на один приемник с обшим устройством тактовой синхронизации.

Процент исключаемых из синхронизации характеристических моментов синхронизации определяет допустимое коли- 2S чество служебных сигналов, передаваемое. в единицу времени.

Если исключить 30% синхронизируюших моментов, то для скорости

1200 бит/с это составит около 400 З0 знаков в секунду длительностью с, на служебные сигналы.

С учетом, например, удвоения скорости при передаче служебных сигналов эта цифра удвоится и будет равна 800 знакам длительностью г /2.

Если выделить на служебный сигнал 30 знаков, то в 1 с. можно передать более 25 команд. При равных ус ловиях для скорости 2400 бит/с получим возможность передачи более 50 команд в 1 с, для 4800 бит/с - более 100 команд в 1 с, и т.д.

Реально требуемый темп обмена командами незначительно возрастает с уве- 45 личением скорости. Необходимая скорость обмена примерно постоянна и равна

10-15 команд в 1 с независимо от скорости йередачи, поэтому при возрастании скорости передачи потери про50 пускной способности и синхронизирующих

--.моментов снижаются.

Рассмотрим вариант структурной схемы устройства для передачи и приема

55 служебных сигналов, реализуюшего пред- . лагаемый способ (см. фиг.2).

Передатчик 1 содержит формирователь служебных сигналов 2, кодируюшее

28 6 устройство 3, клапан 4, выходное устройство 5. Приемник 6 включает в себя входное устройство 7, устройство регенерации и декодирования биимпульсных сигналов основной информации 8, устройство регенерации и декодирования биимпульсных сигналов служебной информации 9, устройство дискретной ав- томатической подстройки фазы тактовьм импульсов (ЙАПФ) 10, анализатор соотношения сигнал/помеха 11, анализатор скорости 12 и декодер служебных сигналов 13.

Работает устройство следуюшим образом.

При передаче заявки на передачу служебных сигналов,(команд) поступают параллельно по m входам на формирователь служебных сигналов. С помошью кольцевого расйределителя входяшего в состав формирователя служебных сигналов, входы поочередно опрашиваются.

Если запрос на передачу по данному входу не поступил, производится опрос очередного. При наличии запроса распределитель останавливается, и формируется служебный сигнал. Темп сброса должен быть выбран так, чтобы служебные сигналы распределялись равномерно во времени в соответствии с необходимым темпом обмена служебными сигналами. Скорость формирования отдельного служебного сит нала должна соответствовать скорости его передачи.

Служебные сигналы и основной информационный сигнал поступают на кодируюшее устройство 3, где из бинарного формируется биимпульсный сигнал.

Причем основной информационный сигнал подается через промежуточный клапан 4, на блокируюший вход которого поданы служебные сигналы. При передаче служебного сигнала основной информационный сигнал блокируется.

Управляют кодированием тактовые последовательности импульсов Р и лГ: первая - кодированием основного информационного сигнала, вторая — кодированием служебных сигналов.

С выхода кодируюшего устройства 3 суммарный сигнал поступает на выходное устройство 5 и затем в линию.

Юля большей универсальности цикловое фазирование при передаче служебных сигналов необходимо организовать по стартстопному принципу (см. фиг.3}, т.е. цикл передачи -и приема должен формиро28

re,ý

7 ват ся для каждого г ужебного сигнале

Отдельно.

Служебный сигнвл должен состоять . из двух частей: цикловой посылки (старт) и команды. 11икломя посылка (N1) предшествует команде (К) и определяет ее начало.

Йв фиг. 3 изображены два ввриайта формирования: первый для передачи служебных сигналов со скоросгью 2f (удвоенной), второй для передачи со

cttopocwto 4$ (учетверенной), Вйлно, что чем выше скорость передачи служебнйх сигналов; тем меньше потери йропускной способности для основного сигнала tt йотери для хврвктеристических моментов сюхронизвцин, и тем выше теМп обмейв служебнйми сигнаМми можsî допустить, Приведейный метод циклового фвзироввнмя не единственно юзмож иый. Очевидю, что допустимы и драю решэкМя для цикловОРО фазирюввния. В " связи с.тем, что полосе частоты каВвла горэадо шире полосы частот, занимаемой сйгнвлом, вероятны исквжеssa в виде дроблений, которые могут восприйимдться: приемником, как унеличение скорюсти, Чтобы .отличать служебные cttt.палы ие фойе дробйеиьа(посмпок основного ииформейионнот о 6йгпела и одновременно обеспечить вйсокую достоверность ях приема при июких соотношениях сигйаМпомеха, юдированйе необходимо

etiam «збйточиым.

Йолжио быть предусмотрено обнаружевие оыибок либо обйаружение i й6йремение ошибок. В рассьвтренном ьыЭе праще 5 ив пояснякяцей.временйой дМагремме -,(фиг.Э) требуемая нзбыточВОсть ф!читиВЙеббя щм ° что Фи еажлый служебный сигнал ьыделяетби тридцатьеВаюв.. С .учеюм .требований йо" tteaieMOyc РОйчивОсти этОго количества иосм О аЛЯ фОРМИРОвайВЯ ИЕсКОЛЬКИХ ЛЕ. ситков различаемых по сестру команд.

11ри прима сигнал с-линии цоступает иа входной усилитель 7 приемнщщ 6.

: С iajtotttt усалителя 7 он подается па- . раллельВо sa устройства .8, устройстро 9, ДАПФ 10, аъалиэаФор соотиошенйя сиг

Вал/помеха 11 и анализатор скорости Х2.

Аиалйзатор comwotttesstt сигнал/п - меха 3.1 и ДАПФ 10 совместйо образуют устройс гво тактовой c ttsttjostamass npsПередача служебных cttt аивв цредлвгаеммм методом не требует специального усложнения устройства тактовой синхронизации. Синхронизация осуиест вляется на частоте 2F по биимцульсному сигналу, но при этом в ДАПФ 10 помимо подстроенных последовательностей тактовых импульсов с частотой следования 2F и Р для устройства 8 заодно формируются более высокочастотные синхронные и си фвзные с цринимвеьщми служебными сигналами последовательности тактовых импульсов с .частотой следования и- 2F и ttF лля устройства Э.

Так квк вероятны дробления, впали затор сигнал/помеха 13. независимо от того передаются или не передаются служебные сигналы должен содержать анализатор дроблений. Увеличение скорости передачи эквивалентно дроблению носилок, поэтому оно выделяется a_#_aлизатором дробления.

И.результате сигналы с выхода анализатора дроблений блокируют синхронизацию во время передачи служебных cin палов, В анализаторе скорости l2 фиксируются сигналы, длительность посылок которых много больше, чем максимвль ная длит*ельность посылок служебных сигналов. При каждом обнаружении более длинных посылок информации работа декодера служебных сигналов 13 блокируется сигналом с выхода аиализатора . скорости 1 2.

Обмен служебными сигнвламп может быть оргаййзовап по принципу командаквитанция (звпйос-ответ). И этом случае после каждой принятой команды в декодере служебных сигналов должен формироваться управляющий сигнал, подаваемый иа формиромтель служебных сй валов. По этому сигналу в формирова теле вырабатывается передаваемый в лийию служебный сигналквитвиаия.

Применение предлагаемого способа передачи служебных cttt.палов обеспечи мет првктическм полную автономность. ьопрягвеызи аппаратов.

Рабетзвщне друГ На друГа ваДИ ithtttрвтури сбелныяются по четырехпр6ВОд ному стыку, уплотненному не только ttsформационными и тактовыми сигналами, so .с большим обьемом служебной информации. Это дальнейшее расширение возможностей стыка CYME, рекомендуемого ОСТ4, 208,002.

Сопряжение, обеспечиввкицее автономность работы смежных устройств, 6 г 0

b4сигн

9 обеспечивает одновременно автономность нх разработки, изготовления, настройки, проверки, ремонта и универсальность использования.

При атом упрошается любая модернизация отдельных аппаратов, так как это не сказывается на соседних устройствах. В готовых системах появляеч ся возможность расширения номенклатуры применяемых устройств и возможность в замены части устройств на новые без переработки оставшейся части.

Кроме того, значительно сокрашается время на согласование параметров сопряжения. 15

Формула изобретения

Способ. передачи и приема дискретных го сигналов, при котором формируют последовательность информационных биимпульсных сигналов и последовательность служебных импульсных сигналов, передачу последовательностей информационных би28 .I.0 импульсных сигналов чередуют с передачей последовательности служебных импульсных сигналов, при приеме осуществляют тактовую синхронизацию по принимаемым информационным сигналам, отличаюшийся тем, что,с целью повышения достоверности передачи и приема информации, последовательность служебных импульсных cat палов формируют биимпульсный, частота сигналов которой в кратное число раз превышает частоту информационных биимпульсных сигналов, а длительность

"лужебных последовательностей биимпульсных сигналов не превышает интервала синхронизации.

ИсточниКи информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Nо 443333448800, кл. 0 06 F 9/00, 2. Аппаратура передачи данных, параметры сопряжения аппаратуры с физическими линиями на стыке СТИФЛ.

ОСТ4,208.002. 1975, (прототип), инию инии

Й ходный ю р curia бИ инар синая

Ж ииф сигюал

t бил

И ир

cuwon6V CC корость Ч. бит/с .1

ЦНИИПИ Заказ 5971/48 Тираж 710 Подпнсное

Филиал ППЛ Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4