Способ передачи и приема двоичных сигналов и устройство для его осуществления

( 9) (11) 4 (5 О ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯИ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕНКЬ(Й КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙе(56) Коган С, С, Параметры многоуров невых цифровых систем передачи с корреляционным кодированием по уровню, "Вопросы радиоэлектроники. Сер. Техника проводной связи" (ТПС) МРП, СССР, 1973, вып. 10, с. 68-79.Данилов В. С. Устройство преобразования сигналов передачи данных, М,: Связь, 1979, с, 119, рис. 8.4.Авторское свидетельство СССР У 270797, кл. Н 04 Ь 25/49, 1966.Мизин И, А., Уринсон Л. О. и др. Основы теории информационньм систем. Ч. П,МИРЭиА, 1971, с. 76, рис. 417. (54) СПОСОБ ПЕРЕДАЧИ И ПРИЕМА ДВОИЧНЫХ СИГНАЛОВ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ .(57) 1.Способ передачи и приема двоичных сигналов, при котором на передаче осуществляют корреляционное преобразование полярности импульсов исходной двоичной последовательности и преобразованную последовательность передают, а на приеме принятую последовательность стробируют в отсчетные моменты времени через тактовые интервалы, амплитуду каждого сигнала, полученного после стробирования, сравнивают с заданным порогом и восстанавливают исходную двоичную последовательность, о т.л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повьппенияпомехоустойчивости, перед передачей перед каждым импуль" сом преобразованной последовательности формируют дополнительный импульс, полярность которого устанавливают в соответствии с корреляци- онным преобразованием полярности импульсов исходной двоичной последовательности, а на приеме перед сравнением каждого сигнала, полученного после стробирования, с заданным порогом определяют его полярность и формируют сигнал, соответствую- (" щий полярности данного сигнала,е полученного после стробировайия, и сигнал предсказания полярности последующего сигнала, полученногофщф после стробирования в последующий Взвой отсчетный момент времени в соответ- фф ствии е корреляционным преобразова- Д 3 ь нием, осуществляемым на передаче, О 0 который сравнивают с сигналом, соответствующим полярности последующего сигнала, полученного после стробировання, и при их несовпадении увеличивают заданный порог.11642. Способ по п. 1, о т л и ч а ю щ и й; ся тем, что для каждого импульса преобразованной двоичной последовательно.сти формируют дополнительные импульсы, отстающие от соответствующегоимпульса преобразованной двоичнойпоследовательности, а на приемеперед сравнением каждого сигнала,полученного после стробировання,с заданным, порогом вычитают иэ амплитуды соответствующего сигнала, полученного после стробирования, амплитуды соответствующих дополнительныхимпульсов преобразованной двоичнойпоследовательностй в соответствиис ранее принятыми импульсами преобразованной двоичной последовательности,3. Устройство для передачи иприема двоичных сигналов, содержащее на передающей стороне.последовательно соединенные кодер и форми 892рователь выходного сигнала, а на приемной: стороне - последовательно соединенные формирователь входного сиг. нала, решающий блок и регистр сдвига, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что введены последовательно соединенные инвертор, элемент совпадения, блок предсказания полярности и блок сравнения, при этом выход первого разряда регистра сдвига подключен к другому входу элемента совпадения, выход блока сравнения подключен к входу инвертора и к управляющему входу решающего блока, допол".нительный выход которого подключен к другому входу блока сравнения,4. Устройство по и, 3, о т л и - ч а ю щ е е с я тем, что выход последующего разряда регистра сдви.- га подключен к дополнительному управляющему входу решающего блока.25 1Изобретение относится к передаче данных, в частности к способам синхронной передачи и приема дискретньм сигналов через частотно"ограниченные каналы связи с использованием корреляционного преобразователя (кодирования) сигналов по уровню.Цель изобретения - повышение поме. хоустойчивости.Сущность способа передачи и при" 1 О ема двоичньм сигналов заключается в следующем,На передающей стороне исходные .двоичные сигналЬ 1 преобразуют в последовательность разнополярньм импульсов и .пауз, синхронизированных тактовым сигналом, Полярность каждого очередного импульса устанавливают относительно одного из ранее переданных импульсов в. соответствии с выбранным длл данной системы передачи законом корреляционного преобразования.Преобразованный соответствующим образом сигнал передают через непрерывный канал передачи, включающий помимо частотно-ограниченного канала связи формирователи сигнала на передающей и приемной сторонах. 2Принятый на приемной стороне непрерывный сигнал стробируют в отсчетные моменты времени, задаваемые тактовым сигналом, н восстанавливают исходную двоичную последовательность, .сравнивая импульсы, полученные после стробирования,.отсчеты сигнала с заданным порогом.Результирующий сигнал формируют так, что каждому переданному импульсу соответствует не один, а несколько импульсов (ненулевые от счеты сигнала), один из которых основной, несущий информацию, и один или несколько дополнительных, и импульсы нулевых отсчетов (с точностью до погрешностей формирования, искажений и помех в канале связи).Причем на передающей стороне перед основным импульсом (основной ненулевой отсчет сигнала) формируют хотя бы один дополнительный импульс (опережаеиций), относительную полярность устанавливают в соответствии с выбранным на передаче корреляционным преобразователем, а именно в зависимостй от выбранного закона корреляционного преобразо1164892 вания указанные. импульсы должны иметь одинаковые полярности (или противоположные полярности).формирование дополнительных импульсов сокращает полосу частот, 5 занимаемую сигналом, но вызывает межсимвольные искажения, препятствующие восстановлению исходного двоичного сигнала.Межсимвольные искажения, вызывае мые дополнительными импульсами,поступающие после основного импульса, несущего информацию, могут быть .устранены известным способом с использованием ранее восстановленных дво ичных сигналов (так называемый "прием с обратной связью по.решению").Восстановление исходной двоичной последовательности по данному способу (устранение межсимвольных иска жений, вызываемых дополнительньы импульсом, опережающим основной импульс) осуществляется благодаря введению соответствия между относительным знаком опережающего допол нительного имйульса и выбранным законом корреляционного преобразования. В результате такого согласования ,формы сигнала на передаче результи" рующий сигнал на приеме обладает следующими свойствами: для каждого от счетного времени можно с. высокой вероятностью предсказать разрешенную полярность основного импульса, .если на приемной стороне известны полярно-Ысти ранее принятых импульсов и эаквнг..корреляционного преобразования, выполненного на передающей стороне; если данный отсчетный момент соответ- ствует передаче паузе, то знак по лярности опережающего импульса последующего отсчетногомомента противоположен разрешенному для данного отсчет- . ного момента знаку полярности основ,ного импульса; если данный отсчетный 45 момент соответствует передаче импуль" са, то знак полярности опережающего; импульса последующего отсчетного момента совпадает с разрешенным знаком полярности для данного отсчетного момента и, следовательно, увеличивает принимаемый основной импульс. Эти свойства сигнала позволяют, несмотря на сильную межсимвольную интерференцию из-за некоипенсируемых опережающих импульсов, осуще 4ствлять восстановление исходногосигнала следующим образом,На приемной стороне фиксируют нетолько амплитуду, но и знак полярности каждого импульса и по ранее декодированным импульсам с учетомзнака их полярности и корреляционного преобразования вырабатывают сигнал предсказания знака полярностиосновного импульса последующегоотсчетного момента.Перед сравнением амплитуды каждогоимпульса с порогом сравнивают его.фактический знак полярности с предсказанным знаком полярности и принх несовпадении: увеличивают первона-.чально установленный порог,Несовпадение знаков полярностипри правильном восстановлении ранеепринятого сигнала свидетельствует,что принятый импульс с:высокой вероятностью не является основным.. Увеличение в этом случае порогаобеспечивает отстройку от, ложногодекодирования двоичной единицы вмоментпоступления опережающегоимпульса последующегоотсчетногомомента. Суммирование опережающегоимпульса с основным импульсом даетотсчет, суммирующий увеличенныйпорог, что обеспечивает быстроевосстановление устойчивой работыприемника. после возникновения ошибки при декодировании.Яа чертеже приведена структурнаяэлектрическая схема устройства, реализующего данный способ,Устройство для приема дискретныхсигналов с корреляционным кодирова- .нием по уровню содержит кодирующийблок 1 и формирователь 2 сигнала,на передающей стороне и на приемнойстороне - формирователь 3 входногосигнала, решающий блок 4, регистр 5сдвига, блок 6 предсказания знака,блок 7 сравнения, элемент 6 совпадения и инвертор 9. Устройство, реализующее способ, работает следующим образом.Двоичный информационный сигнал,подлежащий передаче, поступает на вход кодирующего блока 1, с выхода которого кодированный сигнал поступает на формирователь 2 сигнала, в котором двоичный сигнал преобразуется в раэнополярный сигнал таким образом, чтобы, нулевым символам соответствовало нулевое значениесигна1164892 5 г 0 15 20 25 30 50 55 3ла (пауза), а единичным - положительный или отрицательный импульс. Выработка пауз и импульсов синхрони" зирована тактовым колебанием передатчика. Знак очередного импульса устанавливается в соответствии с выбранным.знаком корреляционного преобразования.Переданные информационные сигналы в виде разнополярных единич" ных импульсов (т.е, импульсов, соответствующих единичному информацион" ному символу) через формирователь 3 входного сигнала поступают в решающий блок 4. Передаточные функции формирователя 2 сигнала напередаче и формирователя 3 входного сигнала на приеме выбираются, исходя из желаемой Формы спектра на входе решающего блока 4 и условия оптимальности системы передачи.Кроме выполнения основной функции - формирования спектра, формирователь 2 сигнала и формирователь 3 входного сигнала могут в эивисимости от.конкретных условий передачи осуществлять также перенос спектра в полосу пропускания связи и обратно, согласование сигнала с каналом связи, компенсацию линейных искаженийсигнала в канале связи.В решающем блоке 4. абсолютные величины отсчетов входного сигналавзятых в моменты, определяемые так- .товым колебанием, сравниваются с по- рогом, величина которого измеряется от управляющих воздействий посоответствующим входам решающегоблока 4. Если абсолютная величинаотсчета превышает порог, то на выходе решающего блока формируетсяи записывается в регистр 5 сдвигаинформационная единица, в противномслучае записывается информационныйнуль, Информация, записанная врегистр 5 сдвига, продвигается стактовой частотой, равной частотевзятия отсчетов сигнала в решающемблоке 4, С выхода первого разрядарегистра 5 сдвига информация черезэлемент 8 совпадения поступает вблок 6 предсказания знака, который,анализируя ранее принятые и декоди- . ,рованные информационные символы, предсказывает для каждого такта разрешенный знак основного отсчета,который может быть передан в данномтактев соответствии с корреляцион; 6ным преобразованием, выполненным на передачеВ блоке 7 сравнения выходной сигнал блока 6 предсказания знака, предсказывающий знак основного отсчета импульса, сравнивается с сигналом, соответствующим Фактическому знаку текущего отсчета, который поступает с соответствующего выхода решающего блока 4.При совпадении Фактического знака отсчета с предсказанным знаком на выходе блока 7 сравнения и на управляющем входе решающего блока 4 устанавливается логический нуль, а на выходе инвертора 9 - логическая единица При этом в решающем блоке 4 используется исходное (нормальное) значение порога, на элемент 8 совпадения поступают информационные символы из регистра 5 сдвига в блок 6 предсказания знака. При несовпадении сравниваемыхзнаков на выходе блока 7 сравненияустанавливается логическая единица,которая, поступая на. управляющийвход решающего блока 4, изменяетв нем соотггошение между абсолютнойвеличиной отсчета сигнала и порогомсравнения, увеличивая порог. Этотже сигнал с выхода блока 7 сравнениячерез инвертор 9 поступает на второй вход элемента 8 совпадения, запрещаяпередачу логических единиц из регистра 5 сдвига. через элемент 8совпадения в блок 6 предсказаниязнака. Тем самым процесс чередованияпредсказьваемых знаков, проходящихв блок 6 предсказания знака под действием информационных символов, приводится в соответствие с фактическимзнаком отсчета, превысившего по абсолютной величине увеличенный порог и декодированного решающим блоком4 в логическую единицу. Таким образом,при декодировании информационногосигнала в решающем блоке 4 используется два порога срабатывания:один для отсчета предсказаний полярности, другой увеличенный для противоположной, В результате при соответствующем выборе нормального иувеличенного порогов ненулевые опережающие отсчеты единичных импульсов, переданных вслед за декодируемым символом, не оказьвают мешаю"щего влияния на декодирование, поскольку их знак полярности согласован,. с корреляционным преобразованием,. ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул, Проектная, 4 7 11648Если единичный импульс на выходерешающего блока 4. имеет, кроме того,ненулевой отсчет, отстающий от основного на 1 п тактов, то этот отсчетнакладывается на основной отсчетсимвола, декодируемого на п тактовпозднее. Это мешающее влияние устраняется путем вычитания из декодируемого отсчета отстающих отсчетовфранее декодированных единичных 1 Оимпульсов с учетом их знака.Для этого второй управляющийвход решающего блока 4 соединен свыходом е -разряда регистра 5 сдвига,а в решающем блоке 4 определяется изапоминается знак единичного импульса, принятого на в тактов ранее,Если используется единичный импульс снесколькими ненулевыми отстающими отсчетами,то испольэуютсянесколько раз Орядов регистра сдвига 5. В случае, еслииспользуется единичный импульс безотстающих отсчетов, то выход а-горазряда регистра сдвига не используется, а в качестве одноразрядного 25регистра 5 сдвига может применяться триггер. Требуемая последовательвость выполнения процесса. работы. устройства и необходимые задержкиобеспечиваются соответствующими ЗО1 92 8временными сдвигами тактовых импульсов, подаваемых в регистр сдвига5, решающий блок 4 и блок 6 предсказания знака. Применение предлагаемого способа передачи и приема двоичных сигналов и устройства для его осуществления дают возможность использовать в системах передачи дискретных сигналов такие формы информационных импульсов и соответствующие им формы спектра сигнала, которые не находили применения на практике при известных способах передачи и приема из-за значительных потерь помехоустойчивости.,Это, в свою очередь, позволяет использовать полосу пропускания канала связи в более широких участках спектра, перераспределять энергию сигнала внутри занимаемой полосы передачи для существенного ослабления влияния наиболее искажающих участков полосы пропускания канала связи напри" мер, крайних участков полосы пропускания в стандартных каналах тональной частоты или центральных участков первичного широкополосного канала ЕАСС).