Способ определения частоты передачи цифровой информации и устройство для его осуществления

СООЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 1837344е ( й 3 С 19/16 ОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНЕДОМСТВО СССРОСПАТЕНТ СССР) ной фазовой манипуляцией. Цель изобретения - повышение точности определения частоты передачи цифровой информации. Способ определения ас 1 оты передачи циф роной ин, ормации обеспечивает определение частоты путем последовательного аРелиза длительностей временных интервалов между фазовыми переходами во входном фазоманипулированном сигнале, Устройство для реализации способа содержит элементы И 1-3, одновибраторы 4-7, элементы задержки 8, 9, элемент ИЛИ 10- 12, формирователь 13 ис одного базисного кода, формирователь 14 кода, генератор 15 тактовых импульсов, триггер 16, счетчики 17, 24, коммутатор 18, регистры 19, 20, блок 25 памяти, цифровые компараторы 21-23, 2 ил,ельство ССС19/16, 1976.ельство ССС19/16, 1902цЕЛЕНИ ОЙ ИНЭ ЕГО ОС Я ЧАСТОТЫ ОРМАЦИИ И УЩЕ СТВЛ Е- области переможет найти иема телемет 1 ающей в виде х относитель 7) Изобрете ачи цифрово рименение в ической инф епрерывного нле относится й информации устройствах и ормации, поступотока данн ПИСАНИЕ ИЗОБЕЕТг:Н 5 АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУПредполагаемое изобретение относится к области передачи цифровой информации и может найти применение в устройствах приема телеметрической информации, поступающей в виде непрерывного патака данных с относительной фазавой манипуляцией,Цель изобретения - повышение точности определения частоты передачи цифровой информации.На Фиг.1 приведена функциональная схема устройства для реализации предложенного способа; на фиг,2 - временные диаграммы, иллюстрирующие ега работу,Устройство для определения частоты передачи циФровой инФормации(фиг,1) содержит первый, отарой и третий элементы 1, 2 и 3 И, первый, отарой, третий и четвертый аднаоибратары 4,5, 6, 7, первый и второй элементы 8 и 9 задержки, первый, второй и третий элементы 10. 11 и 12 ИЛИ, формирователь 13 исходного базисного када й, Формираоатель 14 кода порогового значения Р, генератор 15 тактовых импульсао,.триггер 16, счетчик 17 длительности. коммутатор 18, первый регистр 19, второй регистр 20, первый, второй и третий цифровые кампараторы 21, 22 и 23, счетчик 24 числа совпадений Б, блок 25 памяти.Предлагаемый способ определения частоты передачи циФровой информации с относительной фазаоай манипуляцией заключается о следующем.В потоке данных с относительной фазаоай манипуляцией Фззавые переходы совпадают. с тактаоай частотой следования данных перед их фззовай манипуляцией. Появление в потоке данных комбинации вида 00 вызывает появление в оыхаднам сигнале двух фазовых переходов, временный интероал между которыми однозначно саотоетствует периоду тактовой частоты следования данных. Иначе говоря, в потоке данных на любой из возможных частот его передачи имеется несколько фззавых переходов. вызываемых появлением комбинации вида 00, интервал между которыми содержит инфармациа о частоте передаваемых данных, Предлагаемый способ основан на описанной закономерности и представляет собой совокупность операций, позволяющих найти характерные для искомой частоты интервалы между фазаными переходами и идентифицировать полученное значение с одной из возможных частот передачи данных из заранее составленного набора,Для этого во входном фазамзнипулированном сигнале (фиг,2, в) определяют фазооые переходы путем формирования при каждом изменении уровня входного сигнала (например, с уровня логической 1 на уровень лаг.О, и наоборот) одиночногокораткога импульса с длительностью5 . тс тгде т 1 - длительность временного интервала между фазовыми переходами в последовательности элементов входного потокаданных вида 00 на максимальной частоте.При этом образуется импульсная последовательность, состоящая из коротких импульсов, неравномерно расположенных навременной оси (см,фиг,2,г),В полученной импульсной последова 15 тельнасти измеряют временной интервалмежду каждыми двумя соседними импульсами путем подсчета числа импульсов тактовой частоты (фиг.2,б), расположенныхмежду франтами импульсов паследаватель 20 насти г), фиг.2. Таким образом, по существу,измеренный временной интервал преобра. зует в двоичный кад Ть При этом частотутактовых импульсов (см.фиг.2,б) выбираютиз условия:тткрахугде айвах - частота следования символов намаксимальной частоте передачи данных,Непосредственна перед началом определения частоты передзчи запоминают в30 качестве базисного кода Т двоичный кодК= твах, где трах - длительность временно- .го интервала между Фазовыми переходами в последовательности элементоввходного патока вида ОО нз минимальнойЭБ частоте, причем ьЪах измеряют сиспользованием т,Запоминание исходного базисного кода Т обеспечивает правильное определениелюбой из возможных частот передачи.Полученный двоичный код Т сравнивают с хранящимся базисным кодом Т. Приэтом возможны следующие соотношения:ТТТ-Т45 Т,ТВ первом случае измеренное значениеТ отбрасывается, поскольку временной интерозл такой длительности не характеренсдаже для минимально возможной частоты,Если Т=Т, та суммируют число совпадений Я для кода Т во избежание ложногоопределения частоты.И, наконец, если ТТ, то полученныйкад Т запоминают теперь в качестве базис 55 ного кода и осе последующие операциисравнения с полученными Т проводят поотношению к новому базисному коду.Число совпадений 31 двоичного када Тс базисным кодом Т сравнивают с некото 5 1037311рым пороговым значением Р, достаточным для исключения ложного вывода об исти, - ной частоте передачи данных. Б общем случае пороговое значение Р выбираот равнымр - р,т:ргде Р 1 - вероятность появления во входном потокеданных последовательности элементов вида 00, характеризующие ста 1 ические свойства передаваемого потока;Р 2 - вероятность искажения последовательности элементов вида 00 во входном потоке данных из-за воздействия помех в канале связи,Вероятность Р 1 определяется априори на основе анализа системных параметров, обеспечивающих передачу данных(в основном из анализа структуры передавае/ио о потока данных). Учитывая то обстоятельство, что без определения частоты передачи невозможно установление тактовой, а также цикловой синхронизации (привреме,- ном разделении каналов), дацнь:х во многих системах не передаются до уста,овления указанных видов синхронизации, Это означает, что в пинию передаотся непрерывным потоком нули информации и Р 1 при этом равно 1. Однако предложенный способ обеспечивает определение скорости передачи информации и тогда, когда по линли передается ненулевой потокданных, Тем не менее, и в этом случае всегда имеотся цекоторые основные характеристики гОтока данных, позволяющие определить Рь Например, структура синхрокомбинации, которая может быть выбрана такой, чтобы обеспечивать появление нескольких сочетаний элементов вида 00.Вероятность Р 2 является системным параметром, определя/ощим качество канала связи, поэтому использование ее конкрегного значения не вызывает каких-либо тг удн остей,Из анализа соотношения (1) видно, что выражение, заключенное в скобки, всегда практически равно 1, учитывая реальные характеристики каналов связи (Р 2=10 раже-4 Р 2=10 . Отсюда следует, что пороговое зца 3)чение Р определяется значением Р, которое при нулевом потоке данных равно 1. Таким образом, с учетом реальных характеристик и алгоритмов работы каналов передачи данных Р2. Для других значений Р 1 и Р 2, соответственно, измснится и Р. Пап ример, при Р 10,5 и Р 2.=0.5. 1Р О-р п, Р 4 и т,д. Та иобразом, если число совпадеци,ч 1", оО кода с базисным кодом 1, раець ему.,е превышает пороговоо зна сния ) , тс 1рО,есс ОцОде/е/Ия частОТ 15 /ее/: Дан;Ых роОлКае С.К:.:к ольо Для кк/ни-//,:я о Двои /О/Окодаспо его совсдець ; О/ азалосьрп/:ым пороговому зцачеИю Р, то зто озца ат, по О;ределец характерный для дац 10:Ой часОть передачи ьременцой интервал,По значению указанного кода Т (Или, что тоже самое, по последнему базисному коду Т)иден г 4 ф,ц.ру/от частоту передачи данных,цос;:ольку заранее установлено соответст 15 Ги мех:Ду величами коДов Т, и скоростяс,,еэецач 1 /цф /р, ,ациГр:,)и ески проиллюстрировать предлагаемь;й способ можно следующим образом (ск.табл.1),20 Как следует из табл.1, порогового значения Иола совпадений достиг код Ть соо 1 ветствующий часто ге передачи данных /4, Приэгсм в процессе анализа значения базисного кода измени/Ось трижды, было даже пал 25 учено некоторое число совпадений кода Т сбазисным (для частогы пеоедачи )2), По дастИжеци 1 порогового значения Р:=4 былаидентифицирована искомая частота передачи Т 4.30 Для исключения си уации, когда несмотря на полученное овое значение базисного кода Т це удается достигнутьпорогового значения числа совпадений, мокет быть введен некоторый временной ин 35 тервал а ализа, по истечении которого. еслипороовое значение не достигнуто, определение частоты передачи начинается с самогоа гала, Указанный временной иТервал,цаг;ример, может быть выбран исходя из40 возможньх частот передачи, или, исходя изконкретных, реальных харак 1 еристик систем передачи данных, упоминав;ихся вы/ве(при отсутствии синхронизации данных непередаются), может быть о рацичен не 45 сколькими периодами та товой частоты длясамо 1 Изкой частоты ередач/1. сднако такпя Ог/ерац/я це является существенной, поскольку не сообщает никакихдогОлцительцых своис 1 в пг/;:длагае: ому50 способу, хотя при необходимости и можетбыть ис:/Ользована.а фиг.приведена схема у тройсгва,реализуо;цего вьшаогцСарцы 1 способ,Э/емецть устройства могут быть г/олне 55 ны с пр, мецением типовых микросхем. например, сери К 564. (с".Аналогов.е ицифровые интегральные м 1 кросхемы, Справочник под ред,С.В.Лкубовского, У 1065,),шлеметы ,2,3 И - К 564/3 А 7 с /:,к//рочоцию 1 -е вь/хое кажДОго э/емецтэ 1. иЭлементы задержки 8, 9 могут быть выполнены на нескольких последовательносоединенных элементах К 564 ЛА 7 (илиК 564 ЛЕ 5. К 564 ЛН 1) с четным числом элементов в соединении;элементы 1012 ИЛИ - К 564 ЛЕ 5 свключением на выходе инвертора К 564 ЛН 1;формирователь исходного базисногокода 13 может быть выполнен либо в аидераспаянного на краю платы соединениявходов коммутатора 18 с контактами, уровень сигнала в которых соответствуетлог."0" или "1", либо в виде набора переключателей на два положения;формирователь 14 может быть выполнен аналогично формирователю 13;генератор тактовых импульсов можетбыть выполнен как мультивибратор, или какпоследовательное соединение двух элементов типа К 564 АГ 1 с подключением выходавторого элемента ко входу запуска первого;триггер 16 - К 564 ТР 1,счетчик 17 - К 564 ИЕ 10;коммутатор 18 - К 564 ЛС 2;регистры 19 и 20 - К 564 ИР 9;цифровые.компараторы 2123К 564 И П 2;счетчик 24 - К 564 И Е 10;блок 25 памяти - К 573 РФ 20, 3В исходном состоянии триггер 16 находится в положении, при котором на его выходе присутствует нулевой потенциал,закрь 1 вающий элемент 1 И, счетчик 17 длительности выведен из режима счета тактовых импульсов сигналов с выхода своегостаршего разряда, регистры 19 и 20 обнулень 1, счетчик 24 числа совпадений обнулен,на выходах одновибраторов 47 присутствуют нулевые потенциалы, на выходах цифровых компараторов присутствуют нулевыепотенциалы, на выходах элементов 1, 2, 3 И;10, 11, 12 ИЛИ присутствуют нулевые потенциалы, на выходах формирователя 13 присутствует код порогового, числа совпадений,на адресных входах блока 25 памяти присутствует нулевой код, в соответствии с которым на выходах блока 25 памятиприсутствует код, не соответствующий каком-либо коду частоты передачи данных; поостальным адресам блока 25 памяти хранятся коды частот передачи, адреса которыхсоответствуют кодам, пропорциональнымдлительности периода следования тактовойчастоты передачи информации,10.подключение выходов формирователя 13 20 30 . Однако одновибраторы 4 и 5 не запуска 40 с 50 55вертора 564 ЛН 1; одновибраторы 47 - К 564 АГ 1 с подключенными к ним времязадающими цепочками из резисторов типа С 2 - 23 и конденсаторов типа Б(конденсаторные сборки). Устройство для определения частоты передачи цифровой информации работает следующим образом,При подаче сигнал "Пуск" на вход запуска одновибратора 6 на его выходе формируется одиночный импульс, переключающий выход триггера 16 в состояние лог. "1" и устанавливающий коммутатор 18 в положение. обеспечивающее исходного базисного кода ко входам параллельной записи регистра 19, Этот же импульс, задержанный посредством элемента 9 задержки во времени, проходит через элемент 11 ИЛИ на тактовый вход регистра 19. записывая в него исходный базисный код. По спаду импульса с выхода одновибратора 6 коммутатор 18 переключается в положение, обеспечивающее подключение выхода счетчиков 17 ко входам регистра 19,При появлении на втором входе элемента 1 И высокого (низкого) потенциала входного фазоманипулированного (ФМ) сигнала, на его выходе также возникает высокий низкий) потенциал, запускающий одновибраторы 4 или 5 (одновибратор 4запускается фронтом импульса, одновибратор 5 - спадом импульса). ются до тех пор; пока присутствует импульс на выходе одновибратора 6, т.е. пока не будет завершена начальная установка устройства, Одновибраторы 4 и 5 формируют импульсы в моменты фазовых переходов вовходном ФМ-сигнале с длительностьюгде та - длительность временного интервала между фазовыми переходами в последовательности элементов входного потока данных вида 00 максимальной частоте.Эти импульсы через элемент 10 ИЛИ поступают на вход элемента 8 задержки и на первые входы элементов 2 и 3 И, На вторые входы элементов 2 и 3 И поступают сигналы с выходов цифровых компараторов 21 и 22, соответственно. На выходе компаратора 21 высокий потенциал появляется в том случае, если код, полученный на выходах счетчика 17 меньше, чем код, хранящийся в регистре 19. На выходе компаратора 22 высокий потенциал появляется в том случае, если код, полученный на выходах счетчика 17 длительности, равен коду, хранящемуся в регистре 19, Таким образом, с помощью цифровых компараторов 21 и 22 производится сравнение измеренной длительности между фазовыми переходами во входном ФМ-сигнале с базисной величиной, 1837344Задержанный импульс с выхода элеента 8 задержки воздействует на вход с роса счетчика 17 длительности, которыйсле каждого импульса сброса начинаетакапливать импульсы с выхода генератора 1 тактовых имлульсов (фиг.2,б). При кажом фазовом переходе во входном ФМ-сигале(фи.2,в) на выходе элемента 8 задержки оявляется импульс (фиг,2, г), после которог счетчик 17 длительности накалливает неоторое число тактовых импульсов (фиг.2,д),Если к моменту появления следующего азового перехода код на выходе счетчика 7 длительности оказывается меньше, чем од, хранящийся в регистре 19, то на выходе омпаратора 21 возникает высокий потениал, разрешающий прохождение импульса выхода элемента 10 ИЛИ через элемент 2 (фиг.2,е), В этом случае в момент фазового ерехода в регистр 19 записывается код с ыхода счетчика 17 длительности, т.е. код, еньший базисного, (Фиг.2.з). Содержимое четчика 24 при этом обнуляется (фиг.2,и), .е. обнуляется результат накопления числа овладений для прежнего базисного кода.Если к моменту появления базисного ерехода двоичный код на выходе счетчика 7 длительности окажется равным коду, ранящемуся в регистре 19, то высокий поенциал появляется на выходе цифрового омпаратора 22, разрушая прохождение мпульса с выхода элемента 10 ИЛИ через лемент 3 И (фиг.2, ж). Этот импульс постуает на тактовый вход счетчика 24, изменяя го содержимое в сторону накопления числа овпадений измеренной длительности межу двумя соседними фазовыми переходами базисной величиной.Выходной код счетчика 24 поступает на ыходы цифрового компаратора 23, где равнивается с кодом порогового числа совадений, поступающего с выхода формироателя 14; При равенстве сравниваемых начений на выходе цифрового компаратоа 23 появляется высокий потенциал, запукающий одновибратор 7, Выходной мпульс одновибратора 7 (фиг,2,к), проходя ерез элемент 12 ИЛИ, обнуляет счетчик 24 и оздействует на тактовый вход регистра 20, аписывая в него двоичный код, пропорцинальный минимальной длительности межу фазовыми переходами во входномМ-сигнале (фиг.2,л), При этом на выходах лока 25 памяти появляется код. соответстующий двоичному ходу искомой частоты, оторый является выходным сигналом устойства (фиг.2 м).Импульс с выхода одновибратора 7 возействует на вход установки триггера 16 вных вида 00 на минимальной частоте.50 выделение фазовых переходов во входном,55 5 10 15 20 25 30 35 40 45 нулевое состояние, т.е, приводот уср во в исходное состояние.Выходной сигнал одновбратора 7 (спад импульса) можно использова 1 ь для запуска одновибратора 6, т,е. для организации цикличной работы устройства, При этом выход однавибратора 7 должен быть подключен ко входу запуска спадом одновибратора 6,Вход запуска одновибратора 6 можно испольэовать для периодической установки устройства в исходное состояние по времени, по истечении которого формируется импульс "ПУСК". Таймер может быть выполнен в виде кольцевого счетчика, один из разрядов которого подключен к входу запуска одновибратора 6, а на тактовый вход счетчика подключен дополнительный генератор тактовых импульсов, частота которых меньше частоты следования символов информации на самой низкой скорости передачи информации.Технико-экономические преиму.цества предполагаемого изобретения по сравнению с прототипом заключаются в повышении точности определения частоты передачи цифровой информации,Повышение точности определения скорости обусловлено тем, что исключается по сравнению с прототипом возможность ложного определения скорости при различных сочетаниях двоичных элементов во входном информационном потоке.Формула изобретения 1. Способ определения частоты передачи цифровой информации, заключающийся в преобразовании цифровой информации в фазоманипулированные сигналы, выделении фазовых переходов в фазоманипулированном сигнале и идентификации частоты передачи по результатам анализа, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности определения, перед вьделением фазовых переходов запоминают в качестве базисного кода двоичный код й=. г, где г - длительность временного интервала между фазовыми переходами в последовательности элементов входного потока данфазоманигулированном сигнале осуществляют путем формирования при каждом изменечии уровня входного сигнала импульса с длительностью т (т, где ти - длите .ность временного интервала между фазовыми переходами в последовательности элементов входного потока данных вида 00 на мд;симальной частоте, измеряют временной интервал между каждыми двумя со 1837344 1210 тельности элементов вида 00 во входном потоке данных из-за воздействия помех илипоявления сбоев. 2. Устройство для определения частоты передачи цифровой информации, содержа30 35 40 седними импульсами, преобразуют измеренный временной интервал в двоичный код Ть сравнивают двоичный код Т с.базисным кодом Т, запоминают двоичный код Т в качестве базисного кода Т при условии Т Т, суммируют число совпадений 3 двоичного кода Т при условии Т=Т, сравнивают число совпадений Я двоичного кода Т с пороговым значением Р, идентификацию скорости передачи данных осуществляют по коду Т, для которого Я-Р, причем пороговое значение Р выбирают равным1-р,г=р,1 где Р - вероятность появления во входном потоке данных последовательности элементов вида 00, характеризующая статистические свойства передаваемого потока, Р 2 - вероятность искажения последоващее генератор тактовых импульсов, счетчик длительности, первый регистр и блок памяти, о т л и ч а ю ще е с я тем, что. с целью повышения точности определения скорости передачи, в него введены первый, второй и третий элементы И, коммутатор, первый, второй, третий и четвертый одновибраторы, первый и второй элементы задержки, первый, второй и третий элементы ИЛИ, формирователь исходного базисного кода, формирователь кода порогового значения, триггер, второй регистр, первый, второй и третий цифровые компараторы и счетчик числа совпадений, при этом входы запуска первого и второго одновибраторов объединены и подключены к выходу первого эле. мента И, первый вход которого является входом всего устройства, а второй вход соединен с выходом триггера, 3-вход которого подключен к входам запрещения запуска первого и второго одновибраторов и соединен с выходом третьего одновибратора, вход запуска которого является входом запуска всего устройства, выходы первого иФ 45 50 второго одновибраторов подключены к соответствующим входам первого элемента ИЛИ, выход которого через первый элемент задержки соединен с входом сброса счетчика длительности, тактовый вход которого соединен с выходом генератора тактовых импульсов, выход переполнения счетчика длительности соединен с его входом разрешения, информационные выходы счетчика длительности. подключены к первым группам входов коммутатора, первого и второго цифровых компараторов, выходы формирователя исходного базисного кода подключены к второй группе входов коммутатора, выходы которого подключены к информационным входам параллельной записи первого регистра, информационные выходы которого подключены к вторым группам входов первого и второго цифровых компараторови информационным входам параллельной записи второго регистра, информационными выходами подключенного к адресным входам блока памяти,.выходы которого являются выходом всего устройства, выход третьего одновибратора подключен к управляющему входу коммутатора и через второй элемент задержки к первому входу второго элемента ИЛИ, выхо дом подключенного к тактовому входу первого регистра, выходы первого и второго цифровых компараторов подключены к первым входам второго и третьего элементов И, вторые входы которых обьединены и подключены к выходу первого элемента ИЛИ, выход второго элемента И соединен с вторым входом второго элемента ИЛИ и с первым входом третьего элемента ИЛИ, выходом подключенного к входу сброса счетчика числа совпадений, тактовый вход которого соединен с выходом третьего элемента И, а информационные выходы подключены к первой группе входов третьего цифрового компаратора, вторая группа входов которого соединена с выходами формирователя кода порогового значения, а выход через четвертый одновибратор подключен к Я-входу триггера, второму входу третьего элемента ИЛИ и тактовому входу второго регистра.а 1О- нет соответствия коду частоты ШШШШШШШШШШ