Устройство для передачи двоичного сигнала

(57) Изобрете связи и повьпп электроть перее относится т достоверн ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ ССС ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫ(54) УСТРОЙСТВНОГО СИГНАЛА дачи, Устр-во содержит преобразователь 1 двоичного сигнала, канал 2связи, корректор 4, регенератор 5,обратный преобразователь 8 двоичногсигнала, введены трансверсальныйфильтр 3, эл-т ИЛИ-НЕ 6, синхронныйтриггер 7. Фильтр 3 производит суммирование своего выходного сигналас его задержанной на один тактовыйинтервал копией, Триггер 7 имеетсчетный вход Т, два входа установкиК и 8 и вход синхронизации С,2 ил.2 табл.Изобретение относится к электросвязи и может быть использовано вцифровых системах передачи,Цель изобретения - повьппение до 5стоверности передачи,На Фиг. 1 изображена структурнаяэлектрическая схема устройства дляпередачи двоичного сигнала; на Фиг.2 диаграммы, поясняющие его работу. 10Устройство,для передачи двоичногосигнала содержит преобразователь 1двоичного сигнала, канал 2 связи,трансверсальный Фильтр 3, корректор4, регенератор 5, элемент ИЛИ-НЕ 6, 5синхронный триггер 7 и обратный преобразователь 8 двоичного сигнала.Устройство работает следующим образом.Двоичный сигнал (Фиг. 2 а) с исходной тактовой частотой Р и с посылками в виде прямоугольных импульсовдлительностью Т = 1/Р поступаетна вход преобразователя 1 двоичногосигнала, где он преобразуется в сбалансированньп 3 двоичный сигнал(фиг, 26) сповышенной тактовой частотой Р, причем Р/Рс, = и/щ1,где и и щ - небольшие целые числа(обычно и, щ10) . Наиболее часто 30выбирают Р/Р = - или Р/Р = 6/5.Сигналы на фиг. 2 а-и изображеныдля взятого в качестве примеров преобразователя с п/щ = 4/3. Работа преобразователя определяется табл. 1.До начала работы состояние преобразователя может быть 1 или 11, Преобразователь произвольно разбивает 40 последовательность посылок сигнала (Фиг. 2 а) на блоки длиной три посылки и преобразует каждый такой бпок в блок сигнала (фиг, 26) длиной четыре посылки, после чего меняет свое 45 состояние.Каждая из посылок сигнала (Фиг,26)- прямоугольный импульс длительностью Т = 1/Р. Сигнал (Фиг. 26) на выходе преобразователя 1 двоичного сигнала является сбалансированным, что означает, что в любом отрезке этого сигнала различие количеств положительных и отрицательных посылок не превышает (по модулю) И, причем в,цанном примере Б = 6, При Ы = б, например, в отрезке сигнала (Фиг. 26) длиной восемь посылок не может быть более семи одинаковых посьнок. Величину В называют разбалансом,В энергетическом спектре сигнала (фиг. 26) постоянная составляющая отсутствует, а низшие частоты значительно подавлены. Такой сигнал может быть передан через тракт с низкочастотным срезом беэ значительных искажений. Кроме того, в сигнале (фиг, 26) не может образоваться неограниченно. длинная серия посылок+ + 0,5-0,5 + 0,5-0,5, что предотвращает появление неограниченно длинВ ной серии нулевых посылок в сигнале (Фиг, 2 в). Это обеспечивает надежное выделение сигнала тактовой частоты (фиг. 2 г) из сигнала (фиг. 2 в) в регенераторе 5.Сбалансированный двоичный сигнал (фнг. 26) далее передается через канал 2 связи и обрабатывается в трансверсальном фильтре 3 и в корректоре 4, в результате чего получается сбалансированный троичный сигнал (Фиг, 26), Задержка сигнала (фиг, 2 в) относительно сигналаl (фиг, 26), которая происходит эа счет передачи по каналу 2 связи и обработки в трансверсальном фильтре 3 и корректоре 4 и не влияет на форму сигнала (фиг, 2 в), на Фиг. 2 не отражена.Трансверсальный фильтр 3 производит суммирование своего входного сигнала с его задержанной на один тактовый интервал Т(Т = 1/Р ) коБ пней, в результате чего на выходе Фильтра образуется сбалансированный троичный сигнал с "гой же тактовой частотой. Корректор 4 производит амплитудную и фазовую коррекцию этого троичного сигнала, поэтому спектр посылки троичного сигнала (Фиг. 2 в) является действительной функцией частоты и приближенно удовлетворяет условию отсутствия межсимвольных искажений (условию Найквиста). Поэтому каждая ненулевая посылка сигнала (фиг. 2 в) имеет вид положительного или отрицательного колоколообразного импульса, амплитудой 1 в и с длительностью по основанию 2 Т, Это обеспечивает малый уровень межсимвольных искажений в сигнале (Фиг. 2 в), что необходимо для правильной работы генератора 5.Трансверсальный фильтр 3 и корректор 4 содержат также разделитель 137626120 ные цепи, определяющие низкочастотный срез тракта причем частота. среза обычно имеет величину 0,1-1,0 Х от5Регенератор 5 представляет собой обычный регенератор троичного сигнала, который выдает на своем первом ,или втором выходе единичнур посыпку двоичного сигнала (фиг, 2 д) или (фиг. 2 е) только тогда, когда в момент положительного перепада меандра (фиг. 2 г) на входе регенератора 5 имеется соответственно положительная или отрицательная посылка сигнала (фиг. 2 а).Ошибка при приеме посыпок сигнала (фиг, 2 в) в регенераторе 5 происходит тогда, когда в указанный момент при приеме ненулевой посылки сигнала (фиг. 2 в) эта посылка за счет влияния помехи (в частности, теплового шума) уменьшается по абсолютному значению до величины, меньшей половины своей неискаженной амплитуды, или же когда в указанный момент при приеме нулевой посылки значение помехи превышает половину амплитуды неискаженной ненулевой посылки. Сигнал (мендр) тактовой частоты (фиг. 2 г) выделяется из сигнала (фиг. 2 в) в самом регенераторе 5, причем меандр (фиг. 2 г) сфазирован таким образом, что его. положительные перепады происходят в серединах тактовых интервалов сигнала (фиг. 2 в). Сигнал (фиг. 2 г) используется также в синхронном триггере 7,Сигналы (фиг. 2 д и е) далее преобразуются в переданный сбалансированный двоичный сигнал (фиг. 2 в) эле 40 ментом ИЛИ-НЕ 6 и синхронным триггером 7, имеющим счетный вход Т, два входа установки К и Б и вход синхрони. зации С: Единичная посылка сигнала (фиг. 2 д) устанавливает синхронный45 1триггер 7 в положение 1, и он начинает выдавать единичные посылки сигнала,(фиг. 2 з), а единичная посылка .сигнала (фиг2 е) устанавливает синхронный триггер 7 в положение О, и50 он начинает выдавать нулевые посылки сигнала (фиг. 2 з). Единичные посылки сигнала (фиг. 2 ж) на выходе элемента ИЛИ-НЕ 6 возникают только при одновременном поступлении нулевых посылок сигналов (Фнг, 2 д и е), Сигнал (фиг. 2 ж) поступает на счетный вход синхронного триггера 7, и каждая единичная посылка этого сигнала вызывает изменение вида посылки сигнала(фиг. 2 д) на выходе синхронного триггера 7, причем изменение происходитв момент положительного перепада.меандра (фиг. 2 г), поступающего наС-вход синхронного триггера 7 от регенератора 5.Сигнал (фиг. 2 з) отличается отсигнала (фиг. 26) только видом посылок (вместо посылок -0,5 и +0,5 используются посылки 0 и 1), что незатрудняет его преобразование в переданный двоичный сигнал (фиг. 2 и). 06 ратный преобразователь 8 двоичногосигнала преобразует сигнал (фиг.2 з)в сигнал (фиг. 2 и). В приведенномпримере с кодом ЗВВ преобразованиепроисходит блок за блоком в соответствии с табл. 2, которая полученаобращением табл. 1 с учетом указанного различия посылок сигналов (фиг,26 и з)Для правильной разбивки сигнала(фиг. 2 з) на блоки (границы блоковсигналов (фиг, 2 б.и з) должны соответствовать друг другу) обратный преобразователь 8 двоичного сигналасодержит систему блочной синхронизации (не показана). Ее работа основана на различии статистическихсвойств разбаланса на различных порасположению внутри блока посылкахблока сигналон (фиг. 26), а следовательно, и сигнала (фиг, 2 з),Преимущества предлагаемого устройства передачи двоичного сигнала определяются обработкой сигнала трансверсальным фильтром 3. Амплитудночастотная характеристика (АЧХ) транс"версального фильтра 3 падает до нуляна полутактовой частоте Р/2 сигнала(фиг. 26), на которой АЧХ корректора4 имеет максимум, Вследствие этоготракт (канал 2 связи, фильтр 3 икорректор 4) имеет меньшее максимальное значение АЧХ, и следовательно,обеспечивает на входе регенератора 5меньший уровень теплового шума (источником которого является канал 2связи, чем известные устройства передачи двоичного сигнала без трансверсального фильтра, Это и приводитк повышению достоверности передачидвоичного сигнала. На практике фильтр3 и корректор 4 в устройстве (фиг. 1)реализуются обычно в виде единогочетырехполюсника (возможно включаю1376261 Таблица 1 Блок сигнала Ффиг. 2 в) Блок сигнала (фиг. 2 б) В состоянии 1 В состоянии 11 1 1 + + щего в себя фазовый корректор) с требуемой АЧХ в диапазоне частот О-Р,равной произведению АЧХ фильтра 3 икорректора 4. Другой вариант устройства передачи двоичного сигнала отличается от первого тем, что трансверсальный Фильтр 3 включен между преобразова телем 1 и каналом 2 связи и выполнен в виде чисто цифрового устройства, преобразующего двоичный сигнал Ффиг. 2 б), с прямоугольными посылками в троичный сигнал также с прямо угольными посылками, Энергетический спектр этого троичного сигнала, поступающего в канал связи, сильно подавлен вблизи полутактовой частоты Р/2 сигнала Ффиг. 26), этот вариант 20 устройства передачи целесообразно использовать, например, при использовании в качестве канала связи симметричного кабеля, когда пары проводов встречных направлений передачи 25 размещены в одном кабеле, В этом случае значительно уменьшается переходная помеха между парами кабеля по сравнению с известными устройствами передачи без трансверсального Фильт ра, и, следовательно, повышается доО О О О О 1 О 1 О О 1 1 1 О О.О 1 1 1 0 1 1 1 стоверность передачи двоичного сигнала. Ф о р м у л а и з о б р е т е н и яУстройство для передачи двоичного сигнала, содержащее преобразователь двоичного сигнала, выход которого соединен с каналом связи, корректор, выход которого подключен к входу регенератора, и обратный преобразователь двоичного сигнала, о т л и - ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения достоверности передачи, введены синхронный триггер, элемент ИЛИ-НЕ и трансверсальный фильтр, выход которого соединен с входом корректора, первый выход регенератора соединен с К-входом синхронного триггера и с первым входом элемента ИЛИЯЕ, выход которого подключен к Т- входу синхронного триггера, Б"вход которого соединен с вторым входом элемента ИЛИ-НЕ и с вторым выходом регенератора, третий выход которого подключен к С-входу синхронного триггера, выход которого соединен с вхо-. дом обратного преобразователя двоичного сигнала, при этом вход трансверсального фильтра подключен к каналу связи.