Способ передачи-приема информации и устройство для его осуществления

Способ передачи-приема информации и устройство для его осуществления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к области радиотехники и электросвязи и может использоваться в системах цифровой информации и в системах магнитной и оптической записи. Целью изобретения является повышение эффективности передачи-приема информации . Сущность способа: в способе передачи-приема цифровые сигналы разбивают на пары битовых слоев, каждое из которых по правилам равновесного алфавитного кодирования таблично преобразуют в заданное число символьных элементов, которые передают или записывают модуляцию двух разнополярных уровней попеременно из первого и второго преобразованных слоев. Устройство на передающей стороне содержит 1 шину (2) входных данных, 1 блок (3) задержки, 2 преобразователя (4, 5) кода в интервал времени, 1 триггерный элемент(б), 1 блок (7) согласования с каналом, 1 выходную шину (8) сигналов передачи. На приемной стороне устройство содержит 1 шину входных сигналов, 1 блок приема, 1 блок согласования с каналом, 1 элемент НЕ, 2 преобразователя интервалов времени в код, 1 блок задержки, 1 блок коммутации, 1 блок управления, 1 шину выхода сигналов данных. 2 с.п. ф-лы, 4 ил. С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (яу Н 04 В "4/О

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К AB GPCKGMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Й (21) 4789642/10 (22) 27.11.89 (46) 23.12,92. Бюл. ЬЬ 47 (71) Научно-исследовательский институт бытовой видеотехники (72) В.Н.Козубов (56) Патент CLLIA N 4456905, кл, 340-347. опублик. 1984, Патент США N 4635141, кл.360-44, опублик. 1987. (54) СПОСОБ ПЕРЕДАЧИ-ПРИЕМА ИНФОРМАЦИИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО

"ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к области радиотехники и электросвязи и может использоваться в системах цифровой информации и в системах магнитной и оптической записи.

Целью изобретения является повышенйе эффективности передачи-приема информации. Сущность способа: в способе передаИзобретение относится к области электросвязи и может использоваться в системах цифровой информации и в системах магнитной или оптической записи.

Известен способ передачи двоичной информации, обеспечивающий увеличение.плотности записи на носитель или эффективности передачи информации до 1,5 бит на минимальный интервал длительности импульса (3 бита/с на! ц). эаклк>чающийся в том, что группы из 3 блт входной информации табличным образом перекодируют в 6 бит, при этом минимальное расстояние перехода намагничивания равно 1,5 Т, а максимальное 4,5 Т. где Т вЂ” длительность битового интервала, Для исключения nocto „„5U„„1783630 А1 чи-приема цифровые сигналы разбивают на пары битовых слоев, каждое иэ которых по правилам равновесного алфавитного кодирования таблично преобразуют:в заданное . число символьных элементов, которые пере дают или записывают модуляцию двух разнополярных уровней попеременно из первого и второго преобразованных слоев.

Устройство на передающей стороне содержит 1 шину (2) входных данных, 1 блок (3) задержки, 2 преобразователя (4, 5) кода в интервал времени, 1 триггерный элемент(6), 1 блок (7) согласования с каналом, 1 выходную шину (8) сигналов передачи. На приемной стороне устройство содержит 1 шину входных сигналов, 1 блок приема, 1 блок согласования с каналом, 1 элемент НЕ, 2 преобразователя интервалов времени в код, 1 блок задержки, 1 блок коммутации, 1 блок управления, 1 шину выхода сигналов данных. 2 с.п. ф-лы, 4 ил. 4 янной составляющей, затрудняющей его. Q) формирование и применение в высокоплот- р ной записи, группы входной информации О объединяют в блоки, -при.кодировании. смежные блоки анализируют, т.е. вычисляют в каждом из них возможную величину отклонения постояйнжоуоовня сигнала, и по результатам анализа между ними вставляют группу, обеспечивающую минималь- а ное значение постоянной составляющей s выходном сигнале.

Устройство, реализующее известный, способ, содержит блоки оперативной и постоянной памяти, блок управления, блок анализа кодового блока и блок формирования выравнивающей группы.

1783630

Известные способ и устройство не обеспечивают достаточно высокой плотности записи и в них возникают трудности распознавания групп при декодировании.

Наиболее близким к заявляемому способу по технической сущности является способ передачи информации, заключающийся в том, что цифровые двоичные сигналы распределяют по К-разрядным группам, где К— целое чйсло, большее 1, определяют по произвольно выбранной таблице значение каждЬй группы, затем группы по заданной таблице преобразуют в соответствующие значения длительности символьных элементов, длительность каждого элемента зависит от значения соответствующей группы и равна сумме минимального времени перехода для носителя записи и временного прира щения, пропорционального значению группы, максимальная длительность приращения меньше минимального времени перехода.

Известно устройство. реализующее способ, в котором на приемной стороне блок записи входных данных соединен с первым входом и через блок анализа предысторий комбинаций символов входных данных- с вторым входом блока табличного преобразования в символьные элементы, соединенного выходом с входом "Следующий символ", через первый блок задержки — с выходом "Текущий символ" и далее через второй блок задержки — с входом "Предыдущий символ" блока табличного выравнивания символьных элементов, соединенного выходом со счетным входом счетного триггера, выход которого соединен с каналом передачи символьных элементов, причем вход начальной установки счетного триггера соединен с шиной сброса, на приемной стороне вопроизводящая головка соединена выходом через блок фильтра и усилителя со счетным входом счетного триггера, соединенного выходом с первым входом, через первый блок задержки со вторым входом и далее через второй блок задержки с третьим входом блока проверочного табличного преобразования, соединенного портами (входами-выходами) через магистраль управления с портами блока управления, дополнительный вход которого соединен с выходом блока фильтра и усилителя и с первым входом блока декодера носителя, соединенного вторым входом с выходом блока проверочного табличного преобразования и выходом с выходной шиной воспроизводимых данных, причем вход начальной установки счетного триггера соединен с шиной сброса.

В частности, в устройстве могут быть представлены на передающей стороне блок записи данных и источник предысторий как регистр записи данных и сдвиговый регистр или совместно как оперативный блок памяти, блоки табличного преобразования в символьные элементы и табличного выравнивания символьных элементов — как блоки постоянной памяти с записанными в них табличными данными, блоки задержки — кэк сдвиговый регистр. счетчик — как преобразователь заданного количества импульсов во временной интервал, на приемной стороне блоки воспроизводящей головки и фильтра с усилителем — как блок приема

15 случае колеблется от 3 до 2,2 бита нэ минимальный интервал длительности со средней эффективностью 2,5 бита на минимальный интервал (5 бит/с на Гц по первой гармонике), В известных способе и устройстве необ45 ходимо применять средства для выравнивания длительностей символьных элементов не только на поддержание средней эффек50 тивности передачи 2,5 бита на минимальный интервал длительности, но и для устранения постоянной составляющей, что усложняет их реализацию

Целью изобретения является повышение эффективности передачи (величины отношения длительности минимального интервала передаваемого символьного элемента к длительности битового интервала входной информации) в канале, чувствисигналов, счетчик — как блок преобразования временного интервала в количестве импульсов, блоки задержки — как сдвиговый регистр, блоки проверочного табличного

20 преобразования и декодера носителя — как блоки постоянной памяти с записанными табличными соотношениями значений сигналов, блок.управления — как система логических элементов, выполняющих

25 .логические функции управления преобразо-. ванием символьных элементов, В известных способе и устройстве в конкретном случае входные слова из 15 бит делят на одинаковые группы (5 групп по 3

30 бита в каждой) и преобразуют значения этих групп в определенное количество приращений длительности (от 0 до 7), дополнительных к длительности минимального интервала Т и, присваиваемого каждой

35 двоичной группе при преобразовании. При

5% приращении от Тмин длительность слова меняется от 5Т+ 5х7х0,5Тмин = 6,25 Тмин, т.е, это равносильно модуляции длительности слова, и эффективность передачи (отноше40 ние длительности минимального интервала к длительности битового интервала) в этом

1783630 тельном к постоянной составляющей, или плотности записи на носитель, Поставленная цель достигается тем, что в способе передачи и приема информации, заключающемся в том, что при передаче информации в канал или на носитель цифровые двоичные сигналы распределяют по

К-разрядным группам, где К-целое число, большее 1, затем значение каждой группы по заданной таблице преобразуют в соответствующие символьные элементы с длительностью каждого элемента, зависящей от значения соответствующей группы, равной сумме минимального интервала длительности импульса или перехода для носителя записи и временного приращения, пропорционального значения группы, с максимальной длительностью приращения, меньшей минимального интервала длительности импульса или перехода для носителя записи, цифровые двоичные сигналы (фиг,1,а) предварительно разбивают на пары р-битовых слов, представляющие собой группы длительностью Т каждого слова (фиг.1б,в), затем каждое слово по правилам равновесного алфавитного кодированйя таблично преобразуют в заданное число символьных элементов соответствующей длительности, число которых 0 в преобразованном слове не менее двух (фиг.1г,д), длительность символов изменяют согласно двоичному значению слова от минимальной до максимальной с величиной дискретности (фиг,1е, фиг.2, 1) с условием равенства сумм длительностей в каждом слове длительности Т, независимо от текущей комбинации символьных элементов (фиг.2), передачу или запись сигналов цифровой информации осу- ществляют символьными элементами через канал модуляцией двух разнополярных верхнего и нижнего уровней попеременно из первого (фиг.1е,з) и второго (фиг,1ж,и) преобразованных слов алфавитного кода, по верхнему уровню импульсов нечетными интервалами символьных элементов из первого слова и по нижнему уровню импульсов четными интервалами длительности символьных элементов из второго слова(фиг.1л) за время 2 Т передаваемого сигнала пары слов преобразовываемой входной цифровой информации, на приеме по сформированным (фиг,1д) из импульсов сигнала переходам интервалов длительности символьных элементов (фиг.1м) подсчитывают количество дискретов интервалов прираще- 5 ния длительности At, уменьшающихся а измерениях интервалах длительности символьных элементов, из соответствующих значений раздельно в порядке поступления для нечетных и четных символьных элементов или для верхнего или нижнего уровней импульсов принимаемого сигнала (фиг.1н,п) формируют первые (фиг,1р) и вторые (фиг.1с) слова алфавитного кода и

5 производят обратное табличное преобразование длительностей символьных элемен тов.каждого алфавитного слова (фиг.1т,у) в цифровую двоичную информацию, эквивалентную исходной соответствующей паре

10 входных р-битовых слое (фиг.1ф), Поставленная цель достигается также тем, что в устройство для передачи и приема информации, содержащее на передающей стороне блок задержки, преобразователь

15 кода в интервалы вреМени,"включающий блок записи данных, блок табличного преобразования и блок счетчиков и на приемной стороне блок приема сигналов, блок управления, блок задержки и преобразова20 тель интервалов времени в код, включающий блок счетчиков и блок табличного преобразования, дополнительно введены на передающей сторойе триггерный элемент, блок согласования с каналом и преоб25 разоаатель кода в интервалы времени, аналогичный первОму; в который также введен вентильный элемент, и на приемной стороне блок согласования с каналом, блок коммутации, элемент НЕ и преобразователь

30 интервалов времени в код, аналогичный первому, в который также введен вентильный элемент, причем на передающей стороне шина входных напрямую и через блок задержки соответстаеййо Соединена со вхо35 дами первого и второго преобразователей кода в интервалы времени, выходы которых соединены с соответствующими входами триггерного элемента, инверсный выход которого через блок согласования с каналом

40 соединен с выходной шиной передающей стороны и, аналогично г рямому "выходу, соединен с соответствующим первым входом вентильного элемента первого или второго преобразователя кода в интервалы време45 ни, в каждом из котооых второй вход вентйлЬного элемента соединей со Счетны 4 входом блока счетчиков, выход которого является выходом преобразователя кода в интервалы времейи; yñòÚíîâî÷íûé вход блока

50 счетчиков соединен с шиной начальной установки, а вход записи данных блока счетчиков соединен с выходом блока табличного преобразования, соединенного входом с выходом блока записи данных, вход которо5 го является входом преобразователя кода в интервалы времени, на приемной стороне входная шина последовательно через блок приема сйгналов "и блок согласования с каналом соединена с сигнальным входом блока управления и напрямую и через элемент

1783630

10

20

40

- НЕ соответственно входами первого и второго преобразователей интервалов времени в код, выходы которых напрямую и через блок задержки соответственно соединены с первым и вторым входами блока коммутации, выход которого является выходом приемной стороны, а вход управления соединен с выходом блока управления, соединенного установочным входом с шиной начальной установки и соответствующими входами преобразователей интервалов времени в код, в каждом из которых этот вход является соответствующим входом блока счетчиков, счетный вход которого соединен с выходом вентильного элемента, соединен. ного первым входом с шиной тактовой часToTbE приращений и вторым входом с сигнальным. входом преобразователя интервалов времени в код. выход которого является выходом блока табличного преобразования, соединенного входом с выходом упомянутого блока счетчиков, Сопоставительный анализ заявляемого решения с прототипом показал, что заявляемые способ и устройство отличаются от известного решения принципиально новым преобразованием сигнала для передачи или для записи на носитель через канал, чувствительный к постоянной составляющей, следовательно, соответствует критерию

"новизна".

В известном решении достигаются средняя эффективность передачи около 2,5 бит на минимальный интервал длительности (5 бит/с на Гц) и минимальная полоса передачи сигналов в канале 4,4 бит/с на Гц, однако при этом существуют проблемы наличия постоянной составляющей и непостоянства длительности слова информации в передаваемом в канал сигнале.

Заявляемые способ и устройство при той же величине приращения символьных элементов (5% Т и ) позволяют достичь 3 бита на минимальный интервал длительности или минимальной полосы передачи сигналов в канале 6 бит/с на Гц с равномерной длительностью пар слов и с отсутствием в них постоянной составляющей. Таким образом, предложенная совокупность признаков является новой и,обеспечивает достижение более высокого положительного эффекта, следовательно, заявляемое техническое решение соответствует критерию

"существенные отличия".

На фиг.1 показана последовательность преобразования сигналов, выполняемая при реализации способа, и приведены эпюры сигналов, вырабатываемых в контрольных точках устройства, т.е.: а — эпюра двух р-разрядных слов входного двоичного цифрового сигнала (te — длительность битового интервала, в данном случае является масштабом изображаемых эпюр преобразования двоичных 15-разрядных слов), б — эпюра задержанного слова, в — эпюра первого слова, г, д — эпюры преобразования значений первого и второго входных двоичных слов в значения серии интервалов длительностей, например, изображенных в масштабе с дискретностью битовых интервалов t6: для первого слова — 3; 3.4; 4,6; 4 tg (фиг.1д), для второго — 5; 4; 8; 3 ta (фиг,1г) на шкале времени — 3; 6,4; 11; 15; 20; 24; 27; 30 tg, г — эпюра числовых значений длительностей символов для второго слова, д — для первого слова, г, д, е, ж — диаграмма перемежения ин тервалов длительностей в нечетные из первого слова (в) и в четные из второго слова (б) в результирующие серии интервалов длительностей, например. 3: 5; 3,4: 4; 4; 4,6; 3, 4; 3 te (фиг.1е,ж) на шкале времени — 3; 8;

11,4;.15.4; 20; 23; 27; 30 tg, е — эпюра серий импульсов тактовой частоты приращений для первого слова, ж — для второго слова, з — эпюра сиглов завершения подсчета количества интервалов приращений, уменьшающихся в символьных элементах первого . слова, и — в символьных элементах второго слова, к. — эпюра сигналов управления тактовой частотой приращений символьных элеМентов, л — эпюра преобразованного из символьных интервалов сигнала на передачу, например, с суммой длительностей на временной шкале по верхнему уровню 3; 6,4;

11; 15 и по нижнему — 5; 9; 12; 15, м — эпюра восстановленного из канала сигнала, уп равляющего преобразованием длительности интервалов времени символьных элементов в код, н, и — эпюры преобразования длительностей интервалов в серию длительностей с дискретностью битовых интервалов — аналогично эп юрам (фиг.1е,ж), н — эпюра серий импульсов тактовой частоты приращений. сформированных символьными интервалами верхнего уровня нечетных импульсов принятого сигнала, и — эпюра серий импульсов нижнего уровня четных импульсов принятого сигнала, н, и, р, с -диаграмма обратного перемежения интервалов длительностей нечетных

1783630

10 в первую серию и четных во вторую, анало- перебора возможных комбинаций символьных элементов показан на фиг.2. р — эпюра восстановленных. числовых 3. Соответствующими двоичными сигзначений длительностей импульсов для налами символьных элементов алфавитного упп воздеиствуют на сосимвольных элементов первого алфавитно- 5 кода р-битовых групп "во го слова, ответствующие р-битовым группам счетчис — для второго алфавитного слова, . ки и "подсчитывают" количество импульсов т, у, ф — эпюра обратного преобразова- генератора приращения в символьных элетв которых определено ния символьных интервалов (фиг.1 эпюры р, ментах, количество которы с) в два двоичных слова(эпюры фиг.1т,у) и в 10 значением символьного элемента в алфадвоичную последовательность (эпюра витном коде и соответствуетегодлительнофиг.1ф), эквивалентную двум р-разрядным сти в сигнале (фиг.1е,ж). двоичным словам входной информации 4. На сигналы счетчиков, соответствующих р-битовых групп "воздействуют" переНа фиг,2 показаны эпюры комбинаций 15 межителем символьных сигналов, (фиг, 1 равновесного алфавитного кодирования из г,д,е,ж,з,и) "формируют" модулированный (4000). исходной порождающей комбинации (ЕЗА). по длительности двухуровневый имп импульсный сигнал и попеременное следование в

Вес символьных элементов алфавита а, нем интервалов символьных

ых элементов от, c,, е соответственно равен 0; 1; 2; 3; 4. 20 соответствующих р-битовых групп, симМинимальный интервал Ти, тождественен вольные элементы первой р-битовой г ппы интервалу символа а нты первои р- итовой группы по верхнему уровню сигнала, второй — по

N — количество комбинаций символов нижнему и "направляют" их в канал передаалфавита в равновесном алфавитном коде. чи(фиг.1к,л), причем длительность интерваафиг3показанафункциональнаясхе- 25 ла каждого символьного элемента ма передающей стороны устройства для пе- "определяют" равной сумме минимального интервала и количеству приращений симНа фиг.4 показана функциональная схе- вольных элементов и длительность слова из ма приемной стороны устройства для пере- символьных элементов — равной постояндачи и приема информации.. 30 ной сумме длительности символьных элеСпособ высокоплотной передачи и при- ментов. ема информации включает в себя следую- Например, длительности переходов пощие операции, следовательности перемешанных символьчисловом виде

1, На цифровой поток сигналовданных. ных элементов в числ поступающий от внешних источников с про- 35 соответствуют 3 + 6; 5 + 6; 3,4 - 6; 4 + 6; извольным количеством бит в словах дан- 4 6 + 6 3 + 6; 4 + 6 3 + 6

II — на шкале временых воздействуют" .накопителем ни 3 6; 8+.6; 11,4 6; 154 «-6; 20 6; информации и "устанавливают" соответст- 23,6; 27+ 6; 30 «-6; (иг.1л), из которой вие полученных сиríàëîâ бит информации видно, что длительность первых четы ех двум р-битовым г ппам на пе ио л ру р дследова- 40 символьных элементов может отклоняться ть первых четырех ния двух р-битовых групп, например. на отсерединыдлительнос -б н тидвухр- итовслов фиг. а,, формируют два слова по 15 бит. в зависимости от содержащейся в них информации, однако, сумма длительностей не2. На сигналы накопителя каждой битовой группы параллельно "воздействуют" со- четных переходов символьных элементов ответствующим преобразователем 45 всегда равна сумме длительностей четных двоичных сигналов и "фо ми ют" в и "формируют" двоич- переходов, что исключает появление в сигнале постоянной составляющей. ные сигналы для символьных элементов алфавитного кода. 5, Из переданного сигнала "выделяют"

Например, на фиг.1г,д минимальный приемным устройством верхний и нижний интервал" "ми равентрембитовыминтер- 50 уровни сигнала символьных элементов валам данных(3, а последовательность сим- (фиг.1м) ко ор иг. м), которыми воздействуют" на соотвольных элементов в числовом виде равна ветствующие им счетчики имп им счетчики импульсов генер фавитного слова 3 + 6; ратора приращений символьных элементов

3,4 «+6; 4,6+ 6; 4 6, в сумме равная (фиг.1н,п), "подсчитывают" их количество, 15 +6, и для вто orî 5 6 4 +6 3 "-6 5 р о 5 6; 4 6; 3 6; 55 содержащееся в интервале каждого сим3 6 ° также в сумме разной 15 6, На шка- вольного элемента, и "формируют" двоич- лев емени3 + 6 64 6; -6; +р 6;6, 6;1 6;15+ 6:20+ 6; ный эквивалент каждого символьного

24 + 6 27 и 6; 30 и 6. Упрощенный пример элемента (фиг.1р.с), .

1783630

12 (3) (4) р= ent logz N, tc макс= W At + Тмин = 57 At + Тмин, (5)

Тдс= (Иб= ОТмин + W= (Q+ 1) Тмин, (6) 25

Т« =, +1 =WAt, Р!б (7) а величина приращения длительности At

3 соответственно равна р тб

W(Q+1) (8) 35 или при тб= 1, Q = 4, W = 57

Тдс — тс ,1 (1) 40

Далее, для получения максимальной эффективности передачи при заданном весе и количестве символов Q оптимальный макси- 45 мальный интервал длительности суммы всех приращений выбирают равным или близким минимальному значению длительн Ости сим Вол ОВ Тмин (фи г. 2, 1):

50 (2) ч» At = Тмин, At At 1 л (9) где W — вес равновесного кода, соответствующий количеству всех интервалов прираще-ний относительно Т«н во всех символах 55 слова алфавитного кода, Количество комбинаций N алфавитного слова, например, для фиг.2, определяют как функцию веса W и количества 0 символов в алфавитном слове.

Тмин W At W

6. С соответствующими принятому уровню символьного элемента сигналами счетчиков "воздействуют" на соответствующий преобразователь двоичных сигналов символьным. элементом и "формируют" двоичные сигналы р-битовой группы (фиг,1т,у).

7..Сформированные двоичные сигналы р-битовых групп деперемежителем сигналов "объединяют" и "передают" на выход данных (фиг.1ф).

В предлагаемом способе, как в прототипе, осуществляют преобразование двоичной информации (фиг.1а) и символы длительности переходов сигнала с длительностью, равной сумме длительности минимального интервала и сумме приращений длительности, определяемой значением символа, минимальное значение которого равно минимальному интервалу длительности Тм, выбранного алфавита равновесного кодирования (фиг.1г,д, фиг.2,1). Однако в предлагаемом способе двоичной группой, подлежащей кодированию равновесным алфавитным кодом, является целое двоичное слово, например, 15 бит (фиг,1а), и алфавитное равновесное кодирование осуществляют с условием равенства сумм длительностей символов 2 t, асфавитного

1 кода длительности Тдс кодируемого слова независимо от его значения и результирующего значения комбинации равновесного алфавитного кода (фиг.1г,д, фиг.2), т.е. запрещены все значения длительности символов, входящих в комбинацию алфавитного слова, после первого символа, приводящие к нарушению равенства

N = f (W. Q)/ Й t = const, 1 а количество двоичных разрядов р в кодируемом слове входной информации как где ent — целая часть.

Для случая р = 15; Q - 4, W = 57 максимально возможная длительность символа

По условию (2) максимальная переменная часть приращений символов равна длительности минимального символа Тмин, поэтому длительность двоичного слова

Отсюда минимальный интервал Тмин равен:

5х1

Л1 57(4+1) ""00 — х 100 =5,263

1 т,е. величина приращения A t сравнима с величиной приращения в прототипе, Назовем шагом d величину отношения длительности приращения к длительности минимального интервала и, согласно условию (7), шаг равен обратной величине веса W алфавитного кода, т.е.:

Назовем также разрешающей способностью р отношение половины величины длительности приращения Лt к максимальной длительности символа тсма„, в применяемом равновесном алфавитном коде

13

Лt 1 Ь|

p= — х = — х

2 tcM8Kc 2 Тмин + m Al

Тмин + 1 2 (W +m ,. (10)

ХТ где m — количество дискретов приращения

Лt, укладывающихся в символ максимальной длительности tc кода. В предельном случае

m=W, поэтому

2 (w+w) 4w 4

В конкретном случае т,е, требования к нестабильности скорости воспроизведения или к колебаниям скорости передачи информации соответствуют существующим нормам, Например, в видеомагнитофоне поддерживают нестабильность движения ленты порядка + 0,37. а в специализированных устройствах записи до +0,1 .

Эффективность передачи V, определяемая как отношение длительностей минимального интервала Тмин символа кода к битовому интервалу te входной двоичной информации, в предлагаемом способе из выражения (7) величина стабильная, не зависящая от содержания информации во входном двоичном сигнале, т.е.:

V — —— мин

Q+1 (13) В конкретном случае

4+1 что соответствует скорости передачи йнформации 3 бита на минимальный интервал длительности или минимальной полосе по первой гармонике 6 бит/с на 1 гц (фиг,1а,г,д.л).

Для устранения постоянной составляющей на передающей стороне входную двоичную информацию разбивают на пары одинаковых групп (фиг.1б,в) и производят раздельное преобразование этих групп в- символьные элементы равновесного алфавитного кода (фиг,1г,д), количество которых в каждой группе равно и постоянно. Затем формируют потоки чередующихся значений

5 длительностей последовательностей символьных элементов преобразования первой и второй групп (фиг.1е-к), нечетные символы их первой группы, четные — из второй в общий поток (фиг.1к). из которого формиру10 ют симметричный биполярный выходной сигнал (фиг.1л).

В результате в выходном сигнале длительности импульсов верхнего уровня (нечетные. фиг.1е,к,л) имеют значения

15 символов первой группы, а длительности второй группы. Но по условию (1) суммы длительностей символов преобразования первой и второй групп равны (фиг.1г,д), следовательно, в выходном сигнале при любых

20 комбинациях символов равновесного алфавитного кода постоянная составляющая отсутствует (фиг.1л).

На приемной стороне из принятого сигнала формируют интервалы импульсов

25 (фиг.1м), измеряют их длительность (фиг.1н,п) и приводят их значения в соответствие с символьными элементами равновесного алфавитного кода.

Символьные элементы поочередно рас30 параллеливают, нечетные — в первую группу (фиг.1р), четные — во вторую (фиг. ie) и производят обратное преобразование в двоичные группы (фиг,1т,у), которые объединяют в выходной сигнал, эквивалентный исходно35 му входному двоичному сигналу цифровой информации (фиг.1ф,а).

Основной заявляемого способа является равновесное алфавитное кодирование двоичного слова информации в символьные

40 элементы переменной длительности внутри постоянной длительности Тд (фиг.2) кодируемого слова по условию (1), т.е. осуществляют табличное преобразование значений кодируемых двоичных слов в зна45 чения комбинаций количества Q символьных элементов алфавита а. Ь,;c, ..., i, ... m равновесного алфавитного кода по заданному закону размещений, включающих перестановки и сочетания с повторениями

50 символьных элементов, при длительности слова Тдс, равной сумме длительностей символьных элементов Тд - 3. t, незави1 симо от любой комбинации символов. Для произвольно выбранного алфавита дли-. тельность каждого сймвольного элемента а, b с ...,! ... m выражается как сумма длительности минимального интервала Тмин символьного элемента 4=, ин и произведе15

1783630

10

ЙЛ1

О/ — 1

Лт (15) 25

N > 2Р, (16) 35

45 ния порядкового номера символьного элемента алфавитного равйовесного кода и длительности приращения

ta ta+ 0 Ь t, tb= 1а + 1 Л т;

«= 1а+ 251 t; ... I; 1гп= ta + mh, t, (14) где m — порядковый номер последнего элемента алфавита или его вес.

Каждое алфавитное равновесие кода по условию имеет постоянную длительность

Тдс независимо от изменения порядка и вида элементов в комбинацию, отсюда следует, что сумма количества шагов приращения длительности для каждой комбинации слова алфавитного равновесного кода постоянна и характеризует вес W

Как упоминалось в выражениях (3), количество элементов N в алфавитном коде зависит от величины веса W и количества Q символов и обычно а количество двоичных разрядов определяется из выражения (4) и в общем виде равно

p=ent loge f(W, Q) / 2tc=Тдс. (17)

Однако на практике при заданном количестве разрядов р входной двоичной информации параметры алфавитного равновесного кода, количество комбинаций

N, количество символьных элементов Q u вес W определяют по правилам, приведенным ниже.

Введем понятия исходной порождаюЩей комбинаЦии (Q ...Qb„Qa) и поРожДающей комбинации (р1...qi.. ра)

Комбинацию элементов алфавитного равновесного кода, упорядоченную по максимальному и минимальному весу символьных элементов, подвергающуюся затем операциям размещений, включающим перестановки и сочетания с повторениями элементов с условием равного веса комбинаций, образующих затем матрицу упорядоченных комбинаций, назовем исходной порождающей комбинацией и означим ее в квадратных скобах заглавными буквами алфавита с впереди стоящими цифрами, обозначающими количество элементов одинакового веса. например (ЕЗА), или в развернутом виде только буквами (EAAA), или только цифрами (4000) (табл.1, полученная из символьных элементов, фиг.2), Любую из строк матрицы упорядоченных символьных элементов алфавитного равновесного кода по убывающему весу символьных элементов, порожденных исходной порождающей комбинацией перестановками из элементов алфавита назовем просто порождающей комбина цией, например, см. табл.1, вторая строка матрицы образована из первой строки матрицы (еааа) (в весовой форме (4000) исход ной порождающей комбинации (ЕЗА) путем понижения веса первого элемента "е" с в@сом =4 на единицу, т,е, заменой его на ciaaaвол "а" с весом =3 и рядом стоящего справа второго элемента "а" с весом М/а= 0 на элемент "b" с весом Wb= 1, (3100 — в весовой форме), и т.д, до полного снижения весов элементов с выполнением условия сохранения общего веса W комбинации.

В данном случае при W =4, Q = 4 последняя комбинация в весовой форме соответствует (1111) или (4b) — в алфавитно-цифровой, По условиям данного кода комбинации из элементов алфавита типа (321Р), вес которых Wd+ Wc+ Wb+ В/а= 6 > W = 4, или(2100), вес которых Wc + Wb + Wa+ Wa= 3 < W = 4, запрещены (фиг.2).

Матрица порождающих комбинаций от . исходной ЕЗА приведена в таблице 1.

На фиг.3 показаны эпюры всех возможных комбинаций алфавитного равновесного кода (ЕЗА); 8 приведенном примере количество строк в матрице равно 5, а количество комбинаций N-- 35, Количество комбинаций Nj порождаемых строкой матрицы комбинаций элементов, удобнее находить через произведение

П сочетаний С количества элементов новой группы по суммам количества элементов новой группы и количества элементов предыдущих групп элементов в комбинации.

Если принять алфавитное обозначение элементов, соответствующее количеству этих элементов в группах одноименных элементов, например, три элемента "а" обозначить одной буквой "а", то запись количества элементов, порождаемого строкой матрицы, упрощается, т.е.

П СP = Nj Ce+d + Ce+d+c +

d с

+ Ce+d+c+b + Ce+d+c+b+a

b а (18)

Q где Сз/ — количество комбинаций, порождаемое строкой матрицы, 17

18 (19) (3), (4), (7), (13) (20) Q+1

Некоторые значения веса И/, емкости N при количестве Q символьных элементов от 3

2 до 6 и эффективности передачи от 1 до 3 бит на минимальный интервал длительности приведены в табл.2.

Из табл,2 видно. что оптимальным следует считать вес W= 57 при Q= 4, так как 4 емкость кода N= 34220 еще недостаточно высока, а величины приращения Лt и разрешающей способности р (см, выражения 1012), определяемые весом И/, удовлетворяют условиям стабильности воспроизведения 4 информации р < 0,3%.

В приведенном примере в случае применения в алфавитном равновесном коде веса W = 57 и количества символов Q = 4 при передаче пары слов достигается эффектив- 5 ность передачи информации 3 бита на минимальный интервал длительности импульса и 6 бит на максимальный интервал, т.е, передача информации занимает полосу частот по первой гармонике от 6 до 12 5 бит/с на 1 Гц при длительности приращения

5,263% от битового интервала входной информации и требованиях к стабильности скорости передачи цифрового потока или к разрешающей способности р < 0,438%.

Так как матрица содержит о строк порождающих комбинаций, то общее количество комбинаций N, порождаемых строками исходной порождающей комбинации (в данном случае (E3A)), равно сумме количества комбинаций, порожденных по строкам

Суммирование производят с последней строки с элементами минимального веса, так как при N =2Р возможно ограничение и отбрасывание лишних верхних строк матрицы, Количество N комбинаций, порождаемых исходной порождающей комбинацией, называюттакже емкостью равновесного алфавитного кода, Зная величину емкости алфавитного равновесного кода, из выражения(4) определяют количество разрядов р входной двоичной информации.

Эффективность передачи V (отношение длительности минимального интервала символьного элемента к длительности битового интервала) определяют из выражений

Таким образом, заявляемый способ позволяет повысить эффективность передачи от 3 бит на минимальный интервал и производитьпередачу и прием цифровой

5 информации по каналу передачи или записи-воспроизведения без постоянной составляющей. Потребитель может выбирать эффективность передачи информации от 1 до 3 бит на минимальный ин10 тервал длительности в зависимости от требований и условий в канале передачи информации.

Устройство для высокоплотной передачи и приема цифровой информации (фиг,3)

15 содержит на передающей стороне 1 шину 2 входных данных, блок 3 задержки, преобразователи 4, 5 кода в интервал времени, включающие соответственно каждый блок

4 1 или 5.1 накопления данных, блок 4.2 или

20 5.2 присваивания символьных элементов, блок 4.3 или 5.3 ..счетчиков и элементы 4.4 или 5.4, триггерный элемент 6, блок 7 согласования сигналов передачи. шину 8 выхода сигналов передачи, шину 9 начальной уста25 новки и шину 10 тактовой частоты приращений, на приемной стороне 11 — шину 12 входных сигналов, блок 13 приема сигналов, блок 14 согласования сигналов приема; элемент 15 НЕ, преобразователи 16, 17 интер30 валов времени в код, включающие соответственно каждый элемент И 16.1 или

17.1, блок 16.2 или 17.2 счетчиков и блок 16,3 или 17.3 декодирования символьных элементов, блок 18 задержки, блок 19 коммута5 ции, блок 20 управления, шину 21 выхода сигналов данных, шину 22 начальной установки и шину 23 тактовой частоты приращений..

На передающей стороне 1 шина 2

0 входных данных напрямую и через блок 3 задержки соответственно соединена с информационными входами преобразователей 4 и 5 кода в интервалы времени, выходы которого соединены с соответству5 ющими входами триггерного элемента 6, инверсный выход которого через блок 7 согласования с каналом соединен с шиной

8 выхода сигналов передач