Многоканальная система связи с ортогональными сигналами с временным разделением каналов
Союз Советскии
Социалистическии республик
ИЗ О БР ЕТЕ пЙ Я
«» 785884
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. сеид-ву (22) Заявлено 03. 05 ° 78 (21) 2610515/18-24
<З1) М. Кл.
G 08 С 15/06 с присоединением заявки ЙЯ— (23) Приоритет
Государствеииый комитет
СССР ио дмаи изобретеиий и открытий
Опубликовано 07.1280. Бюллетень И9 45
Дата опубликования описания 071280 (53) УДК 621. 398 (088. 8) (72) Авторы изобретения
О.В.Хакало, С.В.Баркетов, П.Д.Сафронов и Г.В.Иванченко (71) Заявитель (5 4 ) МНОГОКАНАЛЬНАЯ СИСТЕМА
СВЯЗИ С ОРТОГОНАЛЬНЫМИ СИГНАЛАМИ С ВРЕМЕННИМ
РАЗДЕЛЕНИЕМ КАНАЛОВ
Изобретение относится к технике связи и может быть использовано при уплотнении многоканальных трактов систем связи и телеметрии.
Известны многоканальные системы связи, использующие методы исключения избыточности в передаваемых сообщениях и позволяющие увеличить эффективность использования полосы частот многоканального тракта за счет передачи только существенных отсчетов сообщений отдельных каналов Г1) .
В этих системах для выравнивания интенсивности группового потока отсчетов используется буферное ЗУ, 15 что приводит к значительным временным задержкам в передаче моментов появления существенных отсчетов.
Кроме того, в таких системах временные интервалы между отсчетами Щ первой группы параметров и параметрами второй группы не являются строго детерминированными, что приводит к неэффективному использованию полосы частот многоканального тракта, 25 так как циклические отсчеты параметров второй группы обладают значительной избыточностью. известны системы многоканальной связи с временным уплотнением,учиты 30 вающие при своей работе активность источников информации, что позволяет в значительной мере повысить эффективность использования полосы частот многоканального тракта (2).
Однако такие системы обладают низкой эффективностью использования пропускной способности многоканального тракта, из-за того, что в них не полностью учитывается избыточность сообщений отдельных каналов, находящихся в активном состоянии. Кроме того, недостаточно используются энергетические и частотные ресурсы.
Из известных многоканальных систем связи наиболее близкой по технической сущности к изобретению является многоканальная система связи с ортогональными сигналами с временным разделением каналом, содержащая на передающей стороне источники информации, блоки исключения избыточности, коммутатор каналов, формирователи ортогональных сигналов, синхронизирующие входы которых подключены к выходам блока управления, и передатчик, соединенный через канал связи с приемником на приемной стороне, подключенным ко входам блоков обработки сигналов. Синхрони-, 785884 зирующие входы последних коммутатора каналов и блоков восстановления сообщения соединены с выходами блока управления, и блоки регистрации, выходы коммутатора каналов подключе ны ко входам блока восстановления сообщения (3j.
Однако в этом использован большой ансамбль сигналов (по 2 сигнала на каждый канал). При этом снижается допустимое число каналов из-эа необходимости использования большой дли- ны Я -последовательностей при формировании канальных сигналов. КрОме того, при такЬм методе уплотнения все же существует конечная вероятность переполнения кадра, что приводит к потере информации отдельных источников. Вероятность переполнения ограничивает число обслуживаемых источников сообщений.
Целью изобретения является повы- 20 шение информационной емкости системы путем увеличения пропускной способности.
Поставленная цель достигается за счет статистического учета актив- д ности источников сообщений при уплотнении многоканального тракта, а также эа счет обеспечения воэможности регулирования интенсивности входного потока информации от каждого источника с учетом его приоритетности при выполнении условия согласования суммарной производительности источников сообщений с пропускной способностью многоканального тракта на основе использования адаптивных устройств сжатия. С этой целью в многоканальную систему связи на передающей стороне введены кодирующие блоки, преобразователь параллельного кода в последовательный, формиро- 40 ватель ортогонального синхросигнала, формирователь ортогонального сигнала разделительного интервала и сумматор, выход которого подключен ко входу передатчика. Выходы источников 45 информации через соответствующий ко- дирующий блок соединены с первыми входами соответствующих блоков исключения избыточности, выходы которых подключены ко входам коммутатора 50 каналов, Первый и последний выходы коммутатора каналов соответственно через формирователь ортогонального синхросигнала и формирователь ортогонального сигнала разделительного интервала соединены с соответствующими входами сумматора. Информационные выходы коммутатора каналов подключены ко входам преобразователя параллельного кода в последовательный, выходы которого через соот- Я ветствующие формирователи ортогональных сигналов соединены со входами сумматора. Первые и вторые управляющие выходы коммутатора каналов соединены соответственно со вторыми 61 и третьими входами соответствующего блока исключения избыточности, третий управляющий выход подключен к управляющему входу преобразователя параллельного кода в последовательный. Синхронизирующие входы формирователя ортогонального синхросигнала, формирователя ортогонального сигнала разделительного интервала, преобразователя параллельного кода в последовательный и кодирующий блоков подключены к выходам блока управления. На приемной стороне введены селектор информации, цифроаналоговые преобразователи, блок обработки синхросигнала и блок обработки сигнала разделительного интервала. Входы двух последних подключены к выходу приемника, выходы к соответствующим входам коммутатора каналов. Выходы соответствующих блоков восстановления сообщения через цифроаналоговые преобразова-тели подключены ко входам соответствующих блоков регистрации. Выходы блоков обработки сигналов через селектор информации соединены с информационными входами коммутатора каналов, управляющий выход которого подключен к соответствующему входу селектора информации: синхронизирующие входы которого, блока обработки синхросигнала, блока обработки сигнала разделительного интервала и цифроаналоговых преобразователей подключены к выхода 4 блока управления.
В предлагаемой системе длительность кадра Т, (интервал дискретизации источника) определяется, как
Т = 2, где à — верхняя час1
2FS тота спектра уплотняемых источников.
Число уплотняемых источников определяется на основе учета среднестатистической величины числа информа-. ционных разрядов при передаче отсчетов дискретизируемых функций.
На фиг.1 изображено распределение вероятностей появления на выходе адаптивного устройства сжатия различной длины кодовых групп по отношению к общему числу отсчетов при дискретизации по Котельникову.
График, изображенный на фиг.1, получен на основании моделирования алгоритма работы адаптивного устройства сжатия. В качестве исходного сигнала взят случайный процесс с корреляционной функцией речевого сигнала Й = 8 2 fl fo, где f f< параметры канала.
Определенная для речевого сигнала среднестатистическая величина числа информационных разрядов, несущих информацию о поведении передаваемой функции, оказалась равной
2 разрядам при числе уровней и. квантования 256) при полной значи785884
Ч мости кода равной 8 двоичным разря дам. итак, при 256 уровней в этой полосе можно разместить 150 каналов. С данной полосой0fgyp длительность одного символа импульсной посылки определяется 1 как „10 10ь — О, 1 мкс, длительность восьмираэрядной подограммы равна 8 0,1 = 0,8 мкс. Тогда число каналов )" =- 0 8 С учетом среднестатистической величины числа информационных разрядов,рав- 15 ной 2, число разрядов в 150 каналах равно 150к2 = 300 разрядов, так как всего разрядов 1250,то остаются свободными 1250-300=950 разрядов.Следовательно,существует реальная воэмож- Я} ность увеличить число каналов.При этом будем учитывать среднестатистическую величину активности источников в процессе обмена информацией, которая с учетом пауз между отдельными словами составляет 0,25-0,30 (берем по верхнему пределу).В данном устройстве для передачи информации от всех источников, а также для передачи синхросигналов и разделительных интервалов предполагается использовать И-последовательности небольшой длины. При этом синхроимпульсы между отдельными кадрами и интервалами деления кадра между каналами передаются различными сигналами (В„и Q соответственно). Для передачи информационных "0" и "1" от каждого источника используются различные перестановки из оставшихся (M-2) сигналов по 2, при этом даже при неболь- 4Q шой длине М-последовательности число таких перестановок достаточно велико, что позволяет с помощью Й -последовательностей малой длительности передавать информацию от большого числа источников, Структура кадра приведена на фиг.2. В динамическом режиме работы системы может возникнуть ситуация, когда длительность кадра Т может уменьшиться до 0 и наоборот, может "растянуться", что приведет к потере информации некоторых источников.Поэтому с целью более эффективного использования полосы частот миогоканаль-55 ного тракта, приТ„ активных источников меньше Тк допустимого, по многоканальному тракту будут передаваться истинные значения отсчетов каналов (что повысит помехоустойчивость), а приТ >г„ производится дополнительное сжатйе путем изменения заданной % точности (апертуры). При формирований кадра в системах с асинхронным вводом место каж. дого канала в Г< не является строгс( детермированным, что объясняется случайностью появления существенных отсчетов, поэтому с целью различения сигналов на приемной стороне вводится жесткая кадровая синхронизация и разделительные интервалы между отдельными каналами в кадре. На фиг,3 и 4 дана схема предлагаемой многоканальной системы связи, которая содержит на передающей стороне источники информации 1„ — 1» кодирующие блоки 2„ — 2„, блоки исключения избыточности 3„ -3„, коыиутатор каналов 4, блок управления 5, преобразователь параллельного кода в последовательный 6, Формирователь ортогонального сигнала синхроимпульса 7, формирователи ортогональных сигналов 8„ -8, формирователь ортогонального сигнала, разделительного интервала 9, сумматор 10, пере датчик 11, а на приемной стороне (см.Фиг.4} -.приемник 12, блок обработки сигнала синхроимпульса 13, блоки обработки сигНалов 14 -14, блок обработки сигнала разделительного интервала 15, селектор информации 16, коммутатор каналов 17, блок управления 18, блоки восстановления сообщений 19„ -19, цифроаналоговые преобразователи 20„ -20 и блоки регистрации 21„- 21 Система работает следующим образом. Передаваемые сообщения с выходов источников информации в кодирующих блоках 2 преобразуются в цифровую форму (двоичный код Грея),причем опрос источников производится параллельно. Далее инФормация поступает в блохи исключения избыточности 3, которые исключают избыточные отсчеты, а поведение Функции отображается в приращениях отсчетов. Коммутатор каналов 4 определяет число информационных разрядов существенных отсчетов и приращений всей группы активных иСточников и, если Т „ с < T,©р заполняется значениями истинных отсчетов приоритетных источников до величины 1 цц, < > а приТ;д„ ..Ъ >т„ „ коммутатор каналов, увеличивая «.*он. дойустимое значение апертуры неприоритетных источников, поддерживает значением-д„-,4т„ и, кроме этого, изменяет алгоритм работы блоков исключения избыточности, обеспечивая необходимые щ по соответствующим каналам (с учетом приоритетности j при выполнении условия согласования суммарной производительности источников сообщений с пропускной способностью тракта. Далее значения отсчетов или их приращения в порядке активности записываются поочередно в преобразователь 6 (запись производится в параллельном коде),откуда считыва785884 8.ются (последовательно) на Формирователи ортогональных сигналов 8. При этом каждому каналу приводятся в соответствие два формирователя ортогональных сигналов: один для формирс- ания сигнала "1", второй для формирования сигнала "0". Разделительные интервалы между соседними активными каналами в кадре заполняются ортогональным сигналом, сформированным в формирователе ортогонального сигнала разделительных интервалов 9 непосредственно с коммутатора каналов 4.Кадровые синхроимпульсы,подаются на формирователь ортогонального синхроимпульса 7 непосредственно с коммутатора каналов 4.Сигналы с выхода всех формирователей ортогональных сигналов поступают на сумматор 10 и с его выхода на передатчик 11.Общая синхронизация на передающей стороне осуществляется с помощью блока управления 5. На приемной стороне с выхода приемника 12 сигналы поступают в блоки обработки сигналов 13-15, где они разделяются по функциональной принадлежности. Кадровые синхроимпульсы выделяются блоком обработки сигналов синхроимпульсов 13, разделительные интервалы — блоком обработки сигналов разделительных интервалов 15, информационные "1" и "0" всех каналов блоком обработки сигналов 14. Выделенная блоками 14 информация поступает на селектор информации 16, где она разделяется по принадлежности к тому или иному каналу и далее поступает на коммутатор каналов 17. Кадровые синхроимпульсы подаются на коммутатор каналов непосредственно с выхода блока обработки сигнала синхроимпульса 13, а им-. пульсы, соответствующие разделительным интервалам между активными каналами в кадре, поступают на коммутатор с выхода блока обработки сигналов разделительных интервалов 15. Информация с выхода коммутатора каналов 17 выдается в блоки восстановления сообщений 19 в порядке активности каналов. Восстановленные сообщения преобразуются в цифроаналоговых преобразователях 20 и выдаются блоком регистрации информации 21. Общая сиихронизация работы приемной стороны осуществляется с помощью блока управления 18. Прежде чем приступить к оценке количественных характеристик многоканальной системы связи с ортогональными сигналами и временным разделением каналов обобщим кратко основные свойства этой системы. Система обеспечивает свободный доступ источников сообщенкй к линии связи, т.е. используется общий широкополосный тракт многими источника формула изобретения Многоканальная система связи с ортогональными сигналами с временным разделением каналов, содержащая на передающей стороне источники информации, блоки исключения избыточности, коммутатор каналов, Формирователи ортогональных сигналов, синхронизирующие входы которых подключены к выходам блока управления, и передатчик, соединенный через канал связи с приемником на приемной стороне подключенным ко входам блоков обработки сигналов, синхрониэирующие входы последних, коммутатора каналов и блоков восстановления сообщения соединены с выходами блока управления, и блоки регистрации, выходы коммутаторов каналов подключены ко входам блока восстановления сообщейия, о -. л и ч à ю щ а я с я тем, что, 50 65 ми сообщений (система с незакрепленными каналами}. Наличие свободного доступа и адресация канальных сигналов обеспечивают воэможность сопряжения разнотипных источников, т.е. может быть создана система каналов, обслуживающих источники с различными скоростями модуляции, что особенно важно при использовании предлагаемой системы t0 в многоканальных системах сбора и передачи информации, в частности в телеметрических системах и системах связи. Использование широкополосных шумоподобных сигналов для адресации i5 канальных сигналов позволяет повысить помехозащищенность системы от воздействия естественных и преднамеренных помех, повысить структурную скрытность сигналов, радиолинии Щ и испольэовать другие важные достоинства ШШС. Технические решения, положенные в основу данной системы, позволяют бороться с краевыми искажениями. Предлагаемая система позволяет более эффективно использовать пропускную способность многоканального тракта, что в условиях непрерывного роста объемов передаваемой информации особенно важно. Таким образом, предлагаемое техническое решение позволяет увеличить число обслуживаемых источников сообщений без увеличения длительности 35 используемых кодовых форм сигналов I при этом число обслуживаемых источников определяется числом непересекающихся множеств из М по два и определяется выражением = вЂ И 40 где N — число кодовых Форм исходного ансамбля. 785884 10 с целью повышения информационной ем. кости системы путем увеличения пропускной способности канала связи на передающей стороне введены кодирующие блоки, преобразователь параллельного кода в последовательный, формирователь ортогонального синхросигнала, формирователь ортогонального сигнала разделительного интервала и сумматор, выход которого подключен ко входу передатчика, выходы источников информации через соответствующий кодирующий блок соединены с первыми входами соответствующих блоков исключения избыточности, выходы которых подключены ко входам коммутатора каналов, первый и последний выходы коммутатора каналов соответственно через формирователь ортогонального синхросигнала и формирователь ортогонального сигнала разделительного интервала соединены с соответствующими входами сумматора, информационные выходы коммутатора каналов подключены ко входам преобразователя параллельного кода в последовательный, выходы которого через соответствующие формирователи ортогональных сиг, налов соединены со входами сумматора, первые и вторые управляющие выходы коммутатора каналов соединены соответственно со вторыми и третьими входами соответствующего блока исключения избыточности, третий управляющий выход подключен к управляюще му входу преобразователя параллельного кода в последовательный, синхронизирующие входы формирователя ортогонального синхросигнала, формирователя ортогонального сигнала раз делительного интервала, преобразователя параллельного кода в последовательный, кодирующ. х блоков, подключены к выходам блока управления,на приемной стороне введены селектор информации, цифроаналоговые преобразователи, блок обработки синхросигнала и блок обработки сигнала разделит льного интервала, входы двух последних подключены к выходу приемни® ка, выходы — к соответствующим входам коммутатора каналов, выходы соответствующих блоков восстановления сообщения через цифроаналоговые -нреобразователи подключены ко входам 15 соответствующих блоков регистрации, выходы блоков обработки сигналов че, рез селектор информации соединены с информационными входами коммутатора каналов, управляющий выход которого подключен к соответствующему входу селектора информации, синхронизирующие входы которого, блока обработки синхросигнала, блока обработки сигнала разделительного интервала и цифроаналоговых преобразователей подключены к выходам блока управления. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Агаджанов П.A. и др. Основы З теории радиотелеметрии. М., "Энергия", 1973, 422-460. 2. Авторское свидетельство СССР 373892, кл.Н 04 В 7/18, 1973. 3. Авторское свидетельство СССР 35 Р 621298, кл. Н 04 3/04, 1975 (прототип).
