Устройство для передачи и приема информации

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к технике проводной связи. Цель - повышение помехозащищенности при связи с подвижными объектами. Устройство содержит источник 1 информации, предыскажающий фильтр 2, прямой и обратный каналы 3 и 10 связи, корректирующий фильтр 4, приемник 5 информации , анализатор Р спектра помехи, среднеквадратичный детектор 7, блок 8 деления , блок 9 регулируемой задержки, первый блок 11 вычитания, второй и третий блоки 12 и 13 вычитания, блок 14 экстраполяции , блок 15 интерполяции, сумматор 16, преобразователь 17 напряжения : в частоту. Цель достигается тем, что с помощью блоков 12-16 формируется управляющее напряжение , амплитуда которого пропорциональна разности между значением принятого сигнала и его предсказанным значением, причем, если пренебречь ошибкой предсказания, гта разность определяется сдвигом во времени, связанным с изменением длины канала за время, прошедшее с момента передачи предсказанного значения до момента передачи самого сигнала. Сформированное таким образом напряжение поступает на дополнительный вход блока 9 для коррекции задержки. 4 ил. СО с

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 Н 04 В 1/62

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ "м

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) 1555868 (21) 4825206/09 (22) 24.05.90 (46) 07,01.93. Бюл, ¹ 1 (71) Севастопольский приборостроительный институт (72) B.Ê, Маригодов и Е,П, Иськив (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 1555868, кл. Н 04 В 1/62, 1988. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРЕДАЧИ И ПРИЕМА ИНФОРМАЦИИ (57) Изобретение относится к технике проводной связи. Цель — повышение помехозэщищенности при связи с подвижными объектами. Устройство содержит источник 1 информации, предыскажающий фильтр 2, прямой и обратный каналы 3 и 10 связи, корректирующий фильтр 4, приемник 5 информации, анализатор 6 спектра помехи,, !Ы 1786668 А2 среднеквадратичный детектор 7, блок 8 деления, блок 9 регулируемой задержки, первый блок 11 вычитания, второй и третий блоки 12 и 13 вычитания, блок 14 экстраполяции, блок 15 интерполяции, сумматор 16, преобразователь 17 напряжения: в частоту.

Цель достигается тем, что с помощью блоков 12 — 16 формируется управляющее напряжение, амплитуда которого пропорциональна разности между значением принятого сигнала и его предсказанным значением, причем, если пренебречь ошибкой предсказания, =-та разность определяется сдвигом во времени, связанным с изменением длины канала за время, прошедшее с момента передачи предсказанного значения до момента передачи самого сигнала, Сформированное таким образом напряжение поступает на дополнительный вход блока 9 для коррекции задержки. 4 ил, 1786668

Изобретение относится к области электросвязи, в частности к передаче сигналов изображения по каналам связи с аддитивными и мультипликативными помехами, и может найти применение в системах передачи информации в космическом и подводном телевидении, по радиорелейным линиям.

Известны аналогичные устройства передачи и приема информации, в которых повышение помехозащищенности переда C ваемой информации обеспечивается путем увеличения мгйовенной спектральной плотности мощности сигнала на участке эффективной полосы пропускания канала, где отношение игнал — шум относительно невелико, с последующим восстановлением первоначальной формы спектра сигнала и ослаблением уровня помехи. В этих устройствах имеется на передающей стороне источник сигнала, адаптивный предыскажающий фильтр, выход которого соединен с анализатором мгновенного спектра сигнала, выходной сигнал которого подается на управляющий вход предыскажающего фильтра, и через канал управления — на управляющий вход адаптивного корректирующего фильтра приемника.

Известно также устройство для передачи и приема информации, содержащее последовательно соединенные источник сигнала, предыскажающий фильтр, канал связи, корректирующий фильтр и приемник информации; при этом вход корректирующего фильтра соединен с входом анализатора спектра помехи, выход которого соединен с управляющим спектром корректирующего фильтра и через канал обратной связи — с управляющим входом предыскажающего фильтра, Известные устройства обладают относительно низкой помехоустойчивостью, поскольку устройства первого типа предназначены для борьбы с помехами типа белого шума, а второе устройство работает при передаче одного сюжета информации, так как не учитывает изменений спектра сигнала, кроме того, это устройство предназначено для борьбы с медленно изменяющимися помехами.

Наиболее близким к изобретению является устройство для передачи.и приема информации, содержащее последовательно соединенные источник информации, предыскажающий фильтр, <анал связи, корректирующий фильтр, приемник и канал обратной связи, выход которого соединен с управляющим входом предыскажающего фильтра, и анализатор спектра помехи, вход которого подключен к выходу канала связи и к информационному входу корректирующего фильтра, а также среднеквадратичный детектор, вход которого совместно с входом анализатора спектра помехи подсоединен K выходу канала связи, а выходы анализатора спектра помехи и среднеквадратичного детектора соединены соответственно с первым и вторым входами блока деления, выход которого соединен с первым управляющим входом блока регулируемой задерж5

10 ки и управляющим входом корректирующего фильтра, причем выходы блока регулируемой задержки подключены к первому и второму входам блока вычитания, а его выход соединен с входом канала обратной связи. Это устройство обладает помехоустойчивостью к быстрым изменениям спектров сигнала и помехи и при увеличении дальности связи.

Однако данное устройство требует регу15

20 лировки при изменении протяженности линии связи, в связи с чем происходят потери информации при непрерывном изменении дальности связи и снижается помехоустойдержка установления режима требуемой регулировки АЧХ компенсирующего фильтра не позволяет эффективно использовать данную систему на нестационарных объектах, Цель изобретения — повышение помехоустойчивости при непрерывном изменении протяженности линии связи и быстром изменении помеховой обстановки и исключение потери строк изображения, Указанная цель достигается путем автоматической регулировки времени задержки в блоке регулируемой задержки, осуществляемой путем подачи управляющего напряжения, пол30

45 ученного путем вычитания восстановленного и экстраполированного значений сигнала. Для этого в устройство передачи и приема информации, содержащее последовательно соединенные источник информации, предыскажающий фильтр, канал связи, корректирующий фильтр и приемник информации, а также канал обратной связи, выход которого соединен с управляющим входом предыскажающего фильтра, и ана50 лизатор спектра помехи, вход которого подключен к выходу канала связи и к информацион ному входу корректирующего фильтра, а также среднеквадратичный детектор, вход которого совместно с входом анализатора спектра помехи подсоединен к выходу канала связи, а выходы анализатора спектра помехи среднеквадратичного детектора соединены соответственно с первым и вторым входами блока деления. выход которого соединен с первым управля25 чивость системы. Постоянная временная за1786668

45

55 ющим входом блока регулируемой задержки и управляющим входом корректирующего фильтра, причем выходы блока регулируемой задержки подключены к первому и второму входам блока вычитания, а его выход соединен с входом канала обратной связи, дополнительно введены последовательно включенные блок экстраполяции и второй блок вычитания, причем выход источника информации соединен с входом блока экстраполяции и вторым входом второго блока вычитания, выход которого соединен с вторым входом канала обратной связи, второй выход которого соединен с включенными последовательно блоком сложения и третьим блоком вычитания, выход которого подключен ко второму управляющему входу блока регулируемой задержки, а второй вход соединен с выходом корректирующего фильтра, при этом второй вход блока сложения соединен с выходом блока интерполяции, вход которого соединен с выходом блока сложения.

Сравнительный анализ предлагаемого устройства и прототипа показывает, что заявляемое устройство отличается наличием новых блоков; двух блоков вычитания, блока сложения и блоков экстраполяции и интерполяции. Перечисленные блоки с их связями характеризуют новизну предлагаемого устройства, Предлагаемое устройство обладает также следующими признаками существенного отличия: предсказанием передаваемого сигнала и непрерывной регулировкой времени задержки управляющего сигнала при изменении протяженности линии связи.

Первое достигается в результате соединения второго блока вычитания, двух блоков предсказания и блока сложения; второе— комбинацией связей третьего блока вычитания, При введении новых блоков в указанной взаимосвязи проявляются новые свойства, приводящие к повышению помехоустойчивости устройства при быстром изменении помеховой обстановки и протяженности линии связи и автоматизации работы устройства с целью исключения потерь информации, На фиг. 1 изображена структурная схема предлагаемого устройства для передачи и приема информации; на фиг. 2 — принципиальная электрическая схема блока регулируемой задержки; на фиг, 3 — схема блока сложения; на фиг. 4 — принципиальная схема блока экстраполяции.

Устройство для передачи и приема информации (фиг, 1) содержит источник 1 информации, предыскажающий фильтр 2, канал 3 связи, корректирующий фильтр 4, 5

35 приемник 5 информации, анализатор 6 спектра помехи, среднеквадратичный детектор 7, блок 8 деления, блок 9 регулируемой задержки, канал 10 обратной связи, блоки 11, 12, 13 вычитания, блоки 14 экстраполяции и 15 интерполяции, блок 16 сложения. Блок регулируемой задержки (фиг. 2) содержит генератор, управляемый преобразователем 17 напряжения в частоту на микросхеме К531ГГ1: конденсаторы 19-21;

IK-триггер 22 на микросхеме 133ТВ1; логические элементы 2И вЂ” kE на микросхеме

К155ЛАЗ 23; резисторы 24-30; транзисторы

31 — 33; диоды 34 — 36; активную схему 37 задержки аналоговых сигналов на микросхеме 5285Р1, Блок сложения (фиг, 3) содержит резисторы 38 — 41; операционный усилитель

42 на микросхеме К153 УД 2; конденсаторы

43 и 44. Блок предсказания (фиг. 4) содержит резисторы 45-57; диод 58; конденсаторы

59 — 64; операционные усилители 65 — 67 на микросхемах К153 УД 2; активную схему 68 задержки аналоговых сигналов на микросхеме 528БР1.

Источник 1 информации служит для получения сигнала, который с его выхода поступает на первый вход предыскажающего фильтра и входы первого блока предсказания и второго блока вычитания.

Предыскажающий фильтр 2 предназначен для преобразования спектра сигнала с целью приближения его к оптимальному.

Его первый вход соединен с выходом источника сигнала, второй вход соединен с первым выходом канала обратной связи, а выход связан с входом канала связи.

Канал связи 3 служит для передачи сиг.нала на приемную сторону системы. Его вход соединен с выходом предыскажающего фильтра 2, выход — с входом корректирующего фильтра 4, а также с входами анализатора 6 спектра помехи и среднеквадратичного детектора 7.

Корректирующий фильтр служит для преобразования спектра принятого сигнала к исходному виду. Первый вход его соединен с выходом канала связи 3, второй вход подключен к выходу блока 8 деления, а выход соединен с входом приемника 5 информации и входом третьего блока 13 вычитания, Приемник информации является оконечным устойством системы и служит для отображения принятого сигнала. его вход соединен с выходом корректирующего фильтра.

Анализатор 6 спектра помехи предназначен для получения сигнала, пропорционального мощности помехи в полосе частот канала P„, его вход соединен с выходом канала 3 связи и входами корректирующего

1786668 фильтра 4 и среднеквадратичного детектора

7, а выход соединен с первым входом блока

8 деления, Среднеквадратичный детектор служит для получения сигнала, пропорционального мощности смеси сигнала и помехи. Его вход соединен с выходом канала 3 связи, выход подключен ко второму входу блока 8 деления.

Блок деления предназначен для формирования управляющего сигнала, пропорционального выражению Рг /(Рс+Рп), Его первый вход соединен с выходом анализатора 6 спектра помехи, второй вход соединен с выходом среднеквадратичного детектора 7, а выход подключен к первому входу блока 9 регулируемой задержки и ко второму входу корректирующего фильтра 4, Блок 9 регулируемой задержки предназначен для формирования двух задержанных во времени сигналов управления, Его первый вход соединен с выходом блока

8 деления, второй вход- с выходом третьего блока 13 вычитания, а выходы соединены соответственно с первым и вторым входами первого блока 11 вычитания, Блок вычитания 11 предназначен для формирования сигнала, управляющего работой предыскажающе о фильтра, его входы соединены соответственно с первым и вторым выходами блока 9 регулируемой задержки, выход соединен с первым входом канала 10 обратной связи.

Канал 10 обратной связи предназначен для передачи сигналов, управляющих работой предыскажающего фильтра 2 и блока 9 регулируемой задержки. Его первый вход соединен с выходом первого блока 11 вычитания, второй вход — с выходом второго блока 12 вычитания, первый выход соединен со вторым входом предыскажающего фильтра, а второй — с первым входом блока 16 сложения, Второй блок 12 вычитания предназначен для получения сигнала ошибки предсказания, Его первый вход соединен с выходом первого блока 14 экстраполяции, второй вход соединен с выходом источника 1 информации, а выход подключен ко второму входу каанала 10 обратной связи.

Третий блок 13 вычитания служит для получения управляющего сигнала, перестраивающего линии задержки в блоке 9 регулируемой задержки. Его первый вход соединен с выходом блока 16 сложения, второй вход — с выходом корректирующего фильтра, а выход — со вторым управляющим входом блока регулируемой задержки.

Блоки 14 экстраполяции и 15 интерполяции предназначены для формирования

10

20

25, фильтра 4, поскольку АЧХ предыскажающе55

50 предсказанного, значения сигналов из предыдущих коррелированных значений, Вход блока 14 экстраполяции соединен с выходом источника информации, а его выход — с первым входом блока 12 вычитания, Вход блока 15 интерполяции соединен с выходом блока 16 сложения, а его выход — co вторым входом блока 16 сложения.

Блок 16 сложения предназначен для формирования сигнала информации из сигнала ошибки предсказания, передаваемого по каналу 10 обратной связи, Его первый вход соединен с выходом канала 10 обратной связи, второй вход — с выходом блока 15 интерполяции, а выход с входом блока 13 вычитания и входом блока 15 интерполяции, Устройство работает следующим образом. Сигнал от источника информации поступает через адаптивный предыскажающий фильтр 2 в канал связи 3, где подвергается воздействию аддитивных и мультипликативных помех, после чего восстанавливается его первоначальная форма с помощью адаптивного корректирующего го и корректирующего фильтра взаимообратны. С выхода корректирующего фильтра сигнал поступает на вход приемника 5 информации. Одновременно с выхода канала связи смесь оптимально предыскаженного сигнала и помехи поступает на входы анализатора 6 спектра г,омехи и среднеквадратичного детектора 7. Эффективные полосы пропускания их совпадают, и на выходе анализатора спектра помехи присутствует сигнал, пропорциональный мощности помехи, а на выходе среднеквадратичного детектора — пропорциональный мощности смеси сигнала и помехи. В блоке 8 деления происходит деление этих сигналов и формируется низкочастотный управляющий сигнал, пропорциональный выражению Рл/(Рс+Рп), равному (1-(Pc+P<))), где Р,, P> — соответственно мощности сигнала и помехи. При этом среднеквадратичные детекторы в блоке 6 работают в малосигнальном режиме, Отношение Р /(Р,+Рп) в полосе частот канала отображает усредненный коэффициент передачи оптимального линейного фильтра

Винера-Колмогорова (корректирующего фильтра 4). Управляющий сигнал, пропорциональный значению 1-(Pc/(Pc+Pn)) характеризует оптимальный закон управления адаптивными корректирующим и предыскажающим фильтрами и прямо пропорционален отличию передаточных функций адаптивных фильтров от прямоугольных в рабочей полосе частот, Управляющий сигнал с выхода блока 8 деления подается одновременно на управ1786668

10 ляющий вход адаптивного корректирующего фильтра 4 и блока 9 регулируемой задержки (фиг, 2). В этом блоке перестраиваемая линия задержки аналоговых сигналов формирует два задержанных во времени сигнала. 5

Один из них f (t- тз) задержан на время, необходимое для согласования Во времени процессов предыскажения и корректирования для одинаковых участков строк изображения: тз =г — т — т«, гдето, — длитель- 10 ность строки; г, — воемя прохождения сигнала по каналу 10 обратной связи (фиг, 1); r« — время прохождения информационного сигнала по каналу 3 связи, Второй сигнал fz(t- тз — т ) задержан на время, равное 3 + с = 2 гс - гос - «

Время задержки z«è t«зависит от длины канала связи. Для того, чтобы менять время задержки линии задержки в блоке 9 при изменении длины каналов связи осуществляется предсказание сигнала с помощью блоков 14 экстраполяции и 15 интерполяции, после чего предсказанный и восстановленный сигналы вычитаются в блоке 13 и разностный сигнал поступает на преобразователь 17 напряжения в частоту в блоке регулируемой задержки (фиг, 2). С выхода преобразователя из полученного сигнала с помощью триггера 22, схемы 2И вЂ” Н Е 23, конденсаторов 19 — 21, резисторов 24 — 30, тран30 зисторов 31 — 33 и диодов 34 — 36 формируется трехфазная последовательность тактовых импульсов, управляющих работой схемы 37 задержки и определяющих время задержки, При соответствии времени задержки схемы 37 значениям, требуемым для сигналов f< и fz, разностный сигнал на выходе блока 13 уменьшается и таким образом осуществляется непрерывное регулирование системы. По каналу обратной связи при этом передается сигнал ошибки предсказания. получаемый на выходе блока 13. Для его получения вычитаются сигналы с выхода источника информации и предсказанный в блоке 14. который представляет собой сумму задержанных видеосигналов f(t-t) и f(t-2i), получаемых с выхода схемы задержки 68 (фиг, 4). На входе блока экстраполяции находится усилитель-ограничитель, реализуемый с помощью операционных усилителей 65 и 66, резисторов

45-48, конденсаторов 59-61 и диода 58. Задержанные сигналы суммируются в сумматоре, выполненном на операционном усилителе 67, резисторах 49 — 52, конденсаторах 62 — 63, Задержан н ые на требуемое время си гналы с выходов блока 9 подаются на входы блока 11, где происходит вычитание удвоенного по амплитуде первого сигнала со вторым сигналом, Сигнал с выхода блока 11, равный fa(t)= 2f1(t-Q) — 4(t — хз tc) линейно экстраполирует сигнал управления во времени, упреждая предыскажение сигнала на строку относительно времени корректирования информационного сигнала в соответствующем участке строки изображения.

Таким образом, при воздействии выходного сигнала блока 11 через канал 10 обратной связи происходит упреждающее предыскажение телевизионного сигнала. .Для формирования временных задержек в блоках 9, 14 и 15 используется микросхема типа 528 БР1 — активная схема задержки аналоговых сигналов (поз. 37 на фиг, 2, поз. 68 на фиг. 4). Применены операционные усилители типа К154 УД 2 в типовой схеме включения (поз. 42 на фиг. 3, поз.

65 — 67 на фиг. 4), преобразователь напряжения в частоту типа 531ГГ1 (поз, 17 на фиг. 2), токоограничительные резисторы в блоке 9 (поз. 24 — 29 на фиг. 2) подбираются в процессе настройки, так же, как и резисторы 53 — 57 (фиг. 4).

В заключение приведем расчет эффективности предлагаемого устройства. Суммарное время задержки сигнала, управляющего перестройкой активной линии 37 задержки в блоке регулируемой задержки составляет не более 50 мкс при использовании быстродействующих операционных усилителей. Время, прошедшее между анализом состояния канала связи и приходом скорректированного в предыскажающем фильтре сигнала, составляет

2l

Т=,КТ где — длина канала связи; с — скорость распространения сигнала в канале; Т вЂ” длительность элемента сигнала (определяется сложностью сюжета); К вЂ” коэффициент, характеризующий длительность последовательности, Суммарное время, необходимое для анализа состояния канала связи и перестройки АЧХ адаптивного предыскажающего фильтра, для прототипа составляет

Т <100 ??????. ?????????? ??????????????, ??????????????, ?????? ?????????????????????????? ???????????????? ?????????????????? ???? ?????????????? ?????? ???????????????? ???????????????? ?????????????????? ???????????????????? ?????????? 500 ??>

Формула изобретения

Устройство для передачи и приема информации по авт, св, N. 1555868, о т л и ч а1786668

40 ю щ е е с я тем, что, с целью повышения помехоустойчивости при связи с подвижными объектами, введены последовательно соединенные блок экстраполяции и второй блок вычитания, последовательно соеди- 5 ненные сумматор и блок интерполяции, а также третий блок вычитания и дополнительный канал связи, причем вход блока экстраполяции соединен с выходом источника информации и вторым входом второ- 10 го блока вычитания, выход которого соединен с входом дополнительного канала связи, выход которого соединен с первым входом сумматора, выход которого соединен с первым входом третьего блока вычитания, выход которого соединен с дополнительным входом блока регулируемой задержки, а второй вход третьего блока вычитания соединен с выходом корректирующего фильтра, причем выход блока интерполяции соединен с вторым входом сумматора.

1786668

Составитель В.Маригодов

Техред М.Моргентал Корректор Н.Ревская

Редактор Т,Федотов

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 257 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5