Дуплексная система передачи данных с временным разделением сигналов

)5 Н 04 ) 5/16 ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОВЕДОМСТВО СССРГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ Юру(56) Авторское свидетельство СССРМ 1258340, кл, Н 04 1 5/14, 1985.(54) ДУПЛЕКСНАЯ СИСТЕМА ПЕРЕДАЧИДАННЫХ С ВРЕМЕННЫМ РАЗДЕЛЕНИЕМСИГНАЛОВ(57) Изобретение относится к системам передачи данных с временным разделениемсигналов и может быть использовано в электросвязи. Сущность изобретения; системасостоит из главного терминала, состоящегоиз генератора 1, содержащего выходной регистр 2, коммутатор 3 и первый и второй генераторы запросных сигналов 4 и 5, блока синхронизации 6, блока сопряжения 7, блока обнаружения ответного сигнала 8 и селектора сигналов 9, содержащего триггер 10 и входной регистр 11, и периферийного терминала, содержащего блок сопряжения 12, блок различения запросных сигналов 13, блок синхронизации 14, состоящий из трех одновибрэторов 15, 16 и 17, блок выделения циклового сигнала 18, генератор 19, состоящий из выходного регистра 20. блока разре-" шения 21 и генератора ответных сигналов 22 и селектор сигналов 23, состоящий из блока различения запросных сигналов 24;блока задержки 25 и двух регистров 26 и 27.1-7-8-9, 1-6-8, 2-3-4-5, 8-9, 12-19-14-23, 12-13- 15-23, 20-21-22, 15-16-17, 24-25-26-27. 8 ил.Изобретение относится к технике электрической связи и может использоваться для двусторонней передачи данных йо двухпроводной линии, например, для передачи управляющей информации между коммутационнымцентром и абонентскими приборами.Известны устройства для дуплексной передачи сигналов. Однако укаэанные устройства характеризуются недостаточным уровнем помехозащищенности,Наиболее близким по технической сущности является устройство, взятое в качестве прототипа, содержащее главный терминал, состоящий из генератора сигналов, блока синхронизации, приемопередатчика (блока сопряжения), блока запрета и дискриминатора, а также периферийный терминал, состоящий из приемопередатчика (блока сопряжения), блока запрета, дискриминатора, блока выделения синхронизирующего импульса, блока синхронизации и генератора, и предназначено для осуществления двусторонней дуплексной связи. Сигнал от периферийного терминала управляется синхронйэирующим сигналом, выделенным из сигнала, посланного от главного терминала. Это устройство также имеет низкий уровень помехозащищенности, Защита от помех, поступающих с линии, недостаточна, если последняя имеет достаточно большую длину, а передача данных осуществляется импульсами низкого уровня, Кроме того, недостаточна защита от сбоев, обусловленных переходными процессами в периферийном терминале приформировании ответных импульсов.Целью изобретения является повышение помехоустойчивости.Сущность изобретения заключается в том, что в дуплексной системе передачи данных с временным разделением сигналов, содержащей главный терминал, состоящий из генератора, дискриминатора, блока синхронизации, блока сопряжения, блока обнаружения ответного сигнала, причем выход генератора соединен со входом блока сопряжения, вывод которого соединен с линией связи, а выход блока сопряжения соединен с первым входом блока обнаружения ответного сигнала, со вторым его входом соединен первый выход блока синхронизации, а выход блока обнаружения ответного сигнала соединен с первым входом дискриминатора, второй вход которого связан со вторым выходом блока синхронизации, третий выхрд которого соединен с генератором, и периферийный терминал, состоящий из генератора, дискриминатора, блока синхронизации, блока сопряжения и блока обнаружения запросных сигналов, причем выход генератора соединен со входом блока сопряжения, вывод которого соединен с линией связи, а выход - с первым 5 входом блока обнаружения запросных сигналов, первый выход блока синхронизации соединен с первым входом генератора, в главном терминале генератор содержит выходной регистр, коммутатор, два генерато ра запросных сигналов, дискриминаторсодержит последовательно соединенные ВЯ-триггер и входной регистр, блок обнаружения ответного сигнала содержит последовательно соединенные детектор, 15 накопитель и компаратор и ключ, в периферийном терминале введен блок выделения циклового сигнала, генератор содержит последовательно соединенные выходной ре гистр, блок разрешения и генератор 20 ответных сигналов, дискриминатор содержит последовательно соединенные блок различения запросных сигналов, линию задержки, два входных регистра, блок синхронизации выполнен в виде последовательно 25 соединенных трех одновибраторов, блок обнаружения запросных сигналов выполнен так же, как и блок обнаружения ответного сигнала. В главном терминале вход выходного регистра соединен с третьим выходом 30 блока синхронизации, выход выходного регистра соединен с первым входом коммутатора, второй и третий входы которого соединены соответствующим образом с выходами первого и второго генераторов за просных сигналов, входы которыхсоединены соответственно с четвертым выходом блока синхронизации. а выход коммутатора соединен со входом схемы сопряжения, первый вход ВЯ-триггера сое динен с выходом блока обнаружения ответного сигнала, второй вход - с первым выходом блока синхронизации, а тактовый вход входного регистра соединен со вторым выходом блока синхронизации, в блоке об наружения ответного сигнала выход ключасоединен со вторым входом накопителя, вход детектора - с выходом блока сопряжения, выход компаратора - с первым входом ВЯ-триггера, а вход ключа - с первым выхо дом блока синхронизации, выводы ключа инакопителя соединены с землей. В периферийном терминале выход генератора ответных сигналов соединен со входом блока сопряжения, тактовый вход первого регист ра дискриминатора соединен со вторымвходом блока различения запросных сигналов, первый вход которого соединен с выходом блока сопряжения, выход блока выделения циклового сигнала соединен со стробирующим входом второго входного регистра и со стробирующим входом выходного регистра. Выход последнего одновибратора блока синхронизации соединен со вторым входом блока разрешения, а выход первого одновибратора соединен со вторым входом блока различения запросных сигналов, с входом блока выделения циклового сигнала, с тактовым входом выходного регистра, со вторым входом блока обнаружения запросных сигналов, выход которого соединен со входом первого одновибратора,Отличие предлагаемой системы заключается. в форме выполнения генераторов и дискриминаторов в обоих терминалах, блока обнаружения ответного сигнала в главном, блока синхронизации и блока обнаружения запросного сигнала в периферийном терминалах и введении в последний блока выделения циклового сигнала; что в совокупности обеспечивает взаимосвязанную и согласованную работу терминалов и уменьшает вероятность ложного приема и пропуска сигналов от генераторов, Заявитель при проведении патентных исследований не обнаружил систем, имеющих в наличии подобные отличительным заявляемого устройства признаки, Все это позволяет судить о существенности отличий предлагаемой системы,. На фиг. 1 приведена структурная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - временные диаграммы; на фиг, 3 - 8 - варианты выполнения отдельных блоков: фиг. 3 - блок синхронизации главного терминала, фиг. 4 - генератор запросных сигналов, фиг. 5 - блок обнаружения ответного сигнала, фиг, 6 - блок сопряжсния, фиг. 7 - блок различения запросных сигналов, фиг. 8 - блок выделения циклового сигнала.Дуплексная система передачи данных с временным разделением сигналовв главном терминале содержит генератор, состоящий из. выходного регистра 1, коммутаТора 2 и генераторов запросных сигналов 3, 4, блок синхронизации 5, блок сопряжения 6, блок обнаружения ответного сигнала 7 и дискриминатор, имеющий последовательно соединенные ВЯ-триггер 8 и входной регистр 9, Выход регистра 1 соединен с управляющим входом коммутатора 2, два сигнальных входа которого подключены к выходам генераторов 3,4, а выход- ко входу блока 6. Сигнальный вывод блока 6 соединен с линией, а выход - с первым входом блока 7, выход которого соединен с первым входом триггера 8, второй вход которого соединен со вторым (управляющим) входом блока 7 и первым выходом блока синхронизации 5. Второй выход блока 5 соединен с51015 20 25303540455055 периферийного терминала выполнен аналогичным образом, Только применен компаратор с гистерезисом.Блок 6 (10) сопряжения с линией (фиг, 6) состоит из разделительных резисторов 34,регистром 9, третий выход - со входом регистра 1, а четвертый - с объединенными входами генераторов 3 и 4, В периферийном терминале система содержит блок сопряжения 10, блок обнаружения запросных сигналов 11, блок синхронизации, состоящий из последовательно соединенных одновибраторов 12, 13, 14, блок выделения циклового сигнала 15, генератор, состоящий из последовательно соединенных выходного регистра 16, блока разрешения 17 и генератора ответных сигналов 18, и дискриминатор, состоящий из последовательно соединенных блока различения запросных сигналов 19,линии задержки 20 и двух входных регистров 21, 22, Сигнальный вывод блока 10 сопряжения соединен с линией, Вход схемы 10 соединен с выходом генератора 18, а выход- с объединенными первыми входами блока 11 и блока 19, Вторые объединенные входы блока 11 и блока 19 соединены с тактовыми входами регйстров 16, 21, выходом одновибратора 12 и входом блока 15. Выход блока 15 соединен со стробирующими входами регистров 16 и 22, Выход одновибратора 14 соединен с блоком разрешения 17.Вариант реализации блока 5 синхронизации главного терминала (фиг. 3) выполнен в виде последовательно соединенных тактоваго генератора 23, и-разрядного счетчика 24, комбинационной схемы 25 и буферного регистра 26, тактовый вход которого соединен с выходом генератора 23. При этом переключение счетчика 24 и записьинформации в регистр 26 происходит поразным фронтам тактовых импульсов, Выходы блока 5 синхронизации образованы выходами регистра 26.Генераторы запросных 3, 4 и ответного18 сигналов(фиг. 4) выполнены в виде последовательно соединенных импульсного генератора 27, блока 28 разрешения иполосового фильтра 29, При этом второй вход блока 28 и выход фильтра 29 образуютсоответственно управляющий вход и выходгенератора 3 (4, 18),Блок обнаружения 7 ответного сигнала главного терминала(фиг. 5) выполнен в виде последовательно соединенных амплитудного детектора 30, накопителя 31, второй входкоторого соединен с ключом 32, и компаратора 33. Вход детектора 30, управляющийвход ключа 32 и выход компаратора 33 образуют соответственно входы и выход блока7, Блок 11 обнаружения запросных сигналовТ - х 1 ) х ) хи+хз,одним концом соединенных с первым и вторым входами дифференциального усилителя 35, нечувствительного к синфазным помехам, и схемы согласования 36, напри мер, трансформатора. Вторые концы резисторов 34, выход усилителя 35 и вывод схемы 36 образуют соответственно вход, выход и вывод блока 6 (10),. Блок 19 различения запросных сигналов (фиг. 7) состоит из схемы 37 разделения входного сигнала, первый и второй выходы которой соединены с параллельнымиС- контурами 38 и 39, настроенными соответственно на частоту генераторов 4 и 3, и, кроме того, с первыми входами схем 40 и 41, выходы которых в свою очередь соединены с прямым и инверсным входами схемы 42 сравнения. Вторые входы схем 40, 41 объединены, При этом каждая из схем 40 и 41 образована в соответствии с фиг. 5 из элементов аналогичных 30, 31 и 32. Первый и второй входы и выход блока 19 совпадают соответственно со входом схемы 37, вторыми входами схем 40 и 41 и выходом схемы 42.Блок 15 выделения циклового сигнала (фиг, 8) состоит из интегрирующей ВЯ-цепи 43, соединенной с ключевым элементом 44 и входом кампаратора 45. Вход и выход блока 15 совпадают соответственно с управляющим входом ключевого элемента 44 и выходом компаратора 45.В конкретном варианте система выполнена на микросхемах серий 140, 1401, 564 и 590. В качестве запросных и ответных сигналов используются радиоимпульсы с параметрами: х 1 =х 2 =0.5 мс (х 1 равно длительности сигнала на четвертом выходе блока 5, а х 2 равно длительности сигнала на выходе одновибратора 14), частота заполнения запросных импульсов Ъ 102 и 113,7 кГц и ответных - 108 кГц, амплитуда , =200 мВ, Период следования запросных сигналов Т=4 мс, разрядность информационного слова И=31 и длительность цикла передачи - 128 мс. Цикловая синхронизация осуществляется по отсутствию запросного сигнала на И+1=32 позиции. Блоки 11 и 7 обнаружения запросного и ответного сигналов и блок 19 различения запросных сигналов, осуществляя обработку входной смеси полезного сигнала и помехи, обеспечивают увеличение помехоустойчивости передачи данных. Увеличение помехоустойчивости способствует также ВВ-триггер 8, линия 20 задержки и способ соединения адновибратаров 12, 13 и 14 между собой и с астальной частью схемы периферийного терминала. При этом одновибраторы 12 и 14 запускаются па заднему,а 13 - по переднему фронтам и выполняетсянеравенство где х 1 иТ - длительностьи периодследования запросных сигналов главного терминала; .х 2, х з и х 4 - длительности импульсовна выходах одновибраторов соответственно 14, 13 и 12 ( х з = 1.25 мс, х 4 = 2,5 мс).Система работает следующим образом.По переднему фронту тактового сигнала02 с блока синхронизации 5(фиг, 2) на выходе регистра 1 устанавливается подлежащий передаче бит информации, обеспечивая подключение через коммутатор 2 входа блока 6 к выходу генератора 3 или 4; в эависи мости от наличия на выходе регистра 1логического нуля или единицы. По сигналу Оз с блока синхронизации 5 на выходах генераторов 3 и 4 формируются радиоимпульсы (запросные сигналы) с различной 25 частстой заполнени По сигналу Оа с блокасинхройизации 5. перекрывающему Оз, осуществляется установка в исходное состояние блока 7 и ВЯ-триггера 8. Сигнал генератора 3 или 4 с выхода коммутатора 2 30 01, через блок 6 01 в, линию и блок 10 поступает на первые входы блока обнаружения 11 и блока 19 017, На выходе блока 11 формируется видеоимпульс Оъ, а на выходе блока 19 - логический уровень Ов, соответствующий состоянию коммутатора 2 (передаваемому биту информации), задержка в появлении которых относительно запросного сигнала 01 обусловлена его (01) обработкой в целях повышения отношения 40 сигнал/шум, Дополнительная задержка сигнала Ов относительно Ов, вносимая линией задержки 20, обеспечивает гарантированную запись принятого логического уровня 01 в в регистр 21 по переднему фронту вы ходного импульса Ов одновибратара 12. Одновибратор 12, запускаемый по заднему фронту импульса От, формирует защитный интервал длительйостью х 4, в течение которого обеспечивается установка в исходное состояние блока 11 и блоков 15 и 19. По переднему фронту импульса Ов (по заднему От) запускается однавибратор 13. В свою очередь, одновибратар 14 запускается по заднему фронту выходного-импульса одновибратора 13 (череэ время х з ). Выходной импульс Оэ длительностьа х 2 одновибратора,14 поступает на второй вход блока 17 и при условии, что на выходе регистра 16 присутствует уровень логической единицы, за5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 пускает генератор 18 ответного сигнала (формирует ответный сигнал), В противном случае, при наличии на выходе регистра 16 уровня логического нуля, формирование ответного сигнала не происходит, Выходной импульс Ов одновибратора 12, перекрывая импульс 09, исключает возможность сбоев в работе периферийного терминала из-за переходных процессов, связанных с фронтами запросных и ответных сигналов, и, кроме того, повышает помехоустойчивость приема за счет временной селекции входного сигнала. Ответный сигнал 011 генератора 18 через блок 10, линие и блок 6 Оы поступает на первый вход блока 7, На выходе блока 7 формируется видеоимпульс 012, задержка в появлении которого относительно ответного сигнала О;1 обусловлена его (011) обработкой в целях повышения отношения сигнал/шум, Указанный видеоимпульс 012 включает триггер 8 (при наличии ответного сигнала), выходной сигнал 01 з которого по переднему фронту сигнала 05 блока 5 записывается в регистр 9 непосредственно перед установкой в исходное состояние блока 7 и триггера 8 (по сигналу 04). Наличие триггера 8 позволяет не предъявлять жестких требований к временному положению ответного сигнала 01 и характеристикам (по задержке выходного сигнала) блока 7, что, в итоге, повышает помехоустойчивость при ема ответного сигнала, Повышению йомехоустойчивости приема указанного сигнала способствует также временная селекция; обеспечиваемая сигналом 04 блока 5, По заднему фронту импульса Ов одновибратора 12 на выходе регистра 16 устанавливается информация, подлежащая передаче"в следующем такте работы системы, Сигнал 01 о на выходе схемы 15 появляется только при увеличении интервала междузапросными сигналами 01 до определенной величины, например, при пропуске одного (32-го) импульса, По сигналу 01 о обеспечивается запись в параллельном коде принятой и подлежащей передаче информации соответственно в регистры 22 и 16, т,е, обеспечивается цикловая синхронизация, Тактовые сигналы 02, "., 05 блока 5 формируются (см, фиг. 3) путем выделения состояния и-разрядного счетчика24 комбинационной схемой 25, Выходные сигналы последней. с целью исключения помех, стробируются посредством записи в регистр 26, Переключение счетчика 24 и запись в регистр 26 происходит по разным фронтам тактовых импульсов генератора 23, Запросный сигнал 014 формируется при наличии разрешающего сигнала Оз на втором входе блока 28 (см. фиг. 4). При этом фильтр 29 выделяет первую гармонику выходного сигнала генератора 27, В блоке 7 (см, фиг. 5) ответный сигнал после прохождения через детектор 30 и накопитель 31. при условии, что ключ 32 разомкнут, приводит к срабатыванию компаратора 33, Установка блока 7 в исходное состояние обеспечивается по сигналу 04 на управляющем входе ключа 32 (при замыкании последнего), Компаратор 33 с гистерезисом в блоке 11 периферийного терминала исключает дробление его выходных импульсов, Запросный сигнал 01(см, фиг, 6) через резисторы 34 поступает на первый и второй входы (дифференциальный вход) усилителя 35,.на входы схемы 36 и далее на линию 01 ь, Ответный сигнал 01; через схему 36 поступает нэ дифференциальный вход усилителя 35 и далее на его выход 016. Величина входного сопротивления блоков 6 и 10 по выводам, соединенным с линией, определяется резисторами 34, входным сопротивлением усилителя 35 и характеристиками схемы 36. При этом в диапазоне частот сигнала данных указанное сопротйвление должно быть равно волновому сопротивлению линии, Выполнение этого условия обеспечивает неискаженную передачу запросных и ответных сигналов, Запросный сигнал по цепи 01 т (см. фиг, 7) через схему 37 поступает на первые входы схем 40 и 41 и. одновременно. на контуры 38 и 39. При этом устанавливающаяся на них амплитуда сигнала зависит от частоты заполнения запросных импульсов. Радиоимпульсы, вырабатываемые генератором 3, обеспечивают большую амплитуду сигнала на контуре 39, чем на 38, а вырабатываемые генератором 4 - наоборот(на контуре 38 больше, чем на 39), Выходные напряжения схем 40 и 41, пропорциональные (при отсутствии сигнала Ов) указанным амплитудам, поступают на прямой и инверсный входы схемы 42 сравнения и обеспечивают соответствующий логический уровень 01 в. Установка блока 19 в исходное состояние осуществляется сигналом Ов, поступающим на вторые входы схем 40 и 41. При увеличении интервала между импульсами Ов, связанного с интервалом между запросными сигналами, и увеличении времени нахождения ключевого элемента 44 в разомкнутом состоянии конденсатор цепи 43 (см, фиг. 8) успевает зарядиться до напряжения срабатывания компараторэ 45. В остальных случаях конденсатор цепи 43 до указанной величины зарядиться не успевает и сигнал Ою не появляется,Предлагаемая дуплексная система связи позволяет повысить помехоустойчивостьпередачи данных более, чем на 20 дБ посравнению с прототипом. Формула изобретения Дуплексная система передачи данных с временным разделением сигналов, содержащая главный терминал, состоящий из ге. нератора, селектора сигналов, блока синхронизации, блока сопряжения и блока обнаружения ответного сигнала, причем выход генератора соединен с входом блока сопряжения, первый выход которого соединен с линией связи, а второй выход блока сопряжения соединен с первым входом блока обнаружения ответного сигнала, с вторым входом которого соединен первый выход блока си) ронизации, выход блока обнаружения отв: ного сигнала соединен с первым входом селектора сигналов, второй вход которого подключен к второму выходу блока синхронизации, третий выход которого соединен с генератором, и периферийный терминал, состоящий из генератора, селектора сигналов, блока синхронизации, блока сопряжения и блока обнаружения запросных"сигналов, причем выход генератора соединен с входом блока сопряжения, первый выход которого соединен с линией связи, а второй выход подключен к первому входу блока обнаружения запросных сигналов, первый выход блока синхронизации соединен с первым входом генератора, о тл и ч а ю щ а я с я тем, что в главном терминале генератор содержит выходной регистр, коммутатор; первый и второй генераторы запросных сигналов, причем вход выходного регистра соединен с третьим выходом блока синхронизации, выход выходного регистра подключен к первому входу коммутатора, второй и третий входы которого соединены с выходами соответственно первого Й второго генераторов запросных сигналов, входы которых соединены с четвертым выходом блока синхронизации, а выход коммутатора является выходом генератора; селектор сигналов содержит последовательно соединенные триггер и входной регистр, причем первый вход триггера соединен с выходом блока обнаруженйя ответ 510 15 20 25 30 блока сопряжения, выход блока выделения циклового сигнала соединен со стробирую 35 40 45 50 ного сигнала, второй вход триггера соединен с первым выходом блока синхронизации, а тактовый вход входного регистра соединен с вторым выходом блока синхронизации, блок обнаружения ответного сигнала содержит последовательно соединенные детектор, накопитель и компаратор. а также ключ, выход которого подключен к второму входу накопителя, причем вход детектора соединен с выходом блока сопряжения, выход компаратора соединен с первым входом триггера, а вход ключа соединен с первым выходом блока синхронизации, дополнительные выходы ключа и накопителя объединены и подключены к нулевой шине, в периферийном терминале введен блок выделения циклового сигнала, а генератор содержит последовательно соединенные выходной регистр, блок разрешенияи генератор ответных сигналов, причем выход генератора ответных сигналов соединен с входом блока сопряжения, селектор сигналов содержит последовательно соединенные блок различения запросных сигналов, блок задержки, первый и второй входные регистры, тактовый вход первого из которых соединен со вторым входом блока различения запросных сигналов, первый вход которого соединен с вторым выходом щим входом второго входного регистра и со стробирующим входом выходного регистра, блок синхронизации состоит из последовательно соединенных трех одновибраторов выход последнего из которых подключен к второму входу разрешения, а выход первого одновибратора подключен к первому входу блока различения запросных сигналов, к входу блока выделения циклового сигнала, к тактовому входу выходного регистра и ко второму входу блока обнаружения запросных сигналов, выход которого соединен с входом первого одновибратора, причем блок обнаружения запросньх сигналов содержит последовательно соединенные детектор, накопитель и компаратор, а также ключ, выход которого соединен с вторым входом накопителя,1782336 оставитель В.ЕрмолаевТехред М,Моргентал Корректор М,Максимишине Ред Заказ 4292 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5