Стартстопная система связи

Стартстопная система связи

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к электро- и радиосвязи и может быть использовано в проводных, радиорелейных и космических системах связи.

Известна стартстопная система связи (З.М.Каневский, В.И.Ледовских «Передача дискретных сообщений по каналам с обратной связью», Электросвязь, 1970, №8, стр.6-8), в которой перед посылкой сообщения передается «зондирующий ключ», представляющий собой амплитудно-манипулированный сигнал, состоящий из нескольких элементов. Однако эта система предназначена специально для каналов с прерываниями (замирающих каналов), имеет низкую помехоустойчивость в общем случае и большой уровень вероятности ложной тревоги.

Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемой является стартстопная система связи, приведенная в [1], принятая за прототип.

Функциональная схема устройства-прототипа приведена на фиг.1, где обозначено:

на передающей стороне

1 - источник информации;

2 - регистр сдвига;

3 - мультиплексор;

4 - относительно фазовый манипулятор;

5 - передатчик;

6 - первый генератор тактовых импульсов (ГТИ);

7 - генератор псевдослучайной последовательности (ГПСП);

8 - перемножитель;

9 - двоичный счетчик;

10 - генератор несущей частоты (ГНЧ);

11 - ключ;

на приемной стороне

12 - приемник;

13 - согласованный фильтр;

14 - синхроблок

15 - демодулятор;

16 - запоминающий блок;

17 - второй генератор тактовых импульсов (ГТИ);

18 - линия задержки;

19 - линия связи.

Устройство-прототип содержит на передающей стороне последовательно соединенные источник информации 1, регистр сдвига 2, мультиплексор 3, относительно фазовый манипулятор 4 и передатчик 5. Кроме того, последовательно соединенные первый ГТИ 6, ГПСП 7, перемножитель 8 и двоичный счетчик 9, выход которого шиной соединен со вторым входом мультиплексора 3. Последовательно соединенные ГНЧ 10 и ключ 11, выход которого соединен с сигнальным входом относительно фазового манипулятора 4. При этом синхровыход источника информации 1 соединен с входом первого ГТИ 6, второй выход которого соединен с тактовым входом регистра сдвига 2, а третий выход первого ГТИ 6 соединен со вторыми входами ГПСП 7 и перемножителя 8, выход которого соединен с управляющими входами относительно фазового манипулятора 4 и ключа 11. Первый выход первого ГТИ 6 соединен с установочным входом двоичного счетчика 9. На приемной стороне содержит последовательно соединенные приемник 12, согласованный фильтр 13, синхроблок 14, демодулятор 15 и запоминающий блок 16, выход которого является выходом устройства, а также второй ГТИ 17, первый выход которого соединен со вторым входом запоминающего блока 16, а второй выход - с соответствующими входами демодулятора 15 и запоминающего блока 16. Кроме того, выход согласованного фильтра 13 через линию задержки 18 соединен с третьим входом демодулятора 15. Передающая и приемная стороны соединены посредством линии связи 19.

Устройство-прототип работает следующим образом.

В случайный момент времени на выходе источника информации 1 создаются n информационных символов («0» или «1») длительности τ.

При t=0 на втором выходе первого ГТИ 6 формируются n тактовых импульсов, которые записывают информационные символы в регистре сдвига 2, на его первом выходе создается короткий импульс, по переднему фронту которого производится начальная установка ГПСП 7 и установка всех разрядов двоичного счетчика 9 в единичное состояние, а на третьем выходе - меандр, состоящий из (n+1+S) длительности τ/2, который в блоке 8 перемножается с псевдослучайной последовательностью той же длины, поступающей с выхода ГПСП 7.

Положительная часть результирующего сигнала, поступающая с выхода блока 8, используется для управления работой блоков 9, 4 и ключа 11. В момент действия переднего фронта его первого импульса блок 9 устанавливается в нулевое состояние, открывается ключ 11, который запускает колебания несущей частоты в блоке 4, а с выхода мультиплексора 3 на вход блока 4 поступает нулевой сигнал. В результате этого на выходе блока 4 формируются колебания несущей частоты с произвольной начальной формой в течение интервала времени τ/2. При поступлении второго положительного фронта сигнала в блоке 9 устанавливается двоичное число, равное единице, и мультиплексор 3 считывает из регистра сдвига 2 значение первого информационного символа. При этом начальная фаза несущей частоты на выходе блока 4 остается прежней, если первый символ имеет значение единицы, и изменяется на противоположную в противном случае. Таким образом, на выходе блока 4 создается относительно фазоманипулированный сигнал, в котором первый радиоимпульс информации не несет, а служит опорным для второго уже информационного радиоимпульса.

На приемной стороне относительно фазоманипулированный сигнал после общей фильтрации в приемнике 12 и согласованной в фильтре 13 для однозначного радиоимпульса длительности τ/2 поступает на синхроблок 14, на выходе которого формируется короткий импульс в момент времени, соответствующий моменту окончания сигнала при приеме Т.

В блоке 15 осуществляется демодуляция поступающего с выхода фильтра 13 и задержанного в линии задержки 18 на время Т сигнала. Если соседние радиоимпульсы имеют одинаковые начальные фазы, то на его выходе формируется символ «1», в противном случае - «0». Начало работы блока 15 определяет импульс, поступающий с синхроблока 14, а моменты сравнения фаз соседних радиоимпульсов - передние фронты импульсов, поступающих со второго выхода генератора 17. По задним фронтам этих импульсов выносится решение о приеме символов и фиксация их в запоминающем блоке 16. Считывание информации с блока 16 на выход системы осуществляется импульсами, поступающими с первого выхода генератора 17.

Недостатком устройства-прототипа является низкая пропускная способность.

Для устранения указанного недостатка в устройство, содержащее на передающей стороне последовательно соединенные источник информации, регистр сдвига, мультиплексор, относительно фазовый манипулятор (ОФМ) и передатчик, а также последовательно соединенные генератор несущей частоты (ГНЧ) и ключ, выход которого соединен с сигнальным входом ОФМ, последовательно соединенные генератор псевдослучайной последовательности (ГПСП) и перемножитель, выход которого соединен с управляющими входами ОФМ, ключа и двоичного счетчика, выход которого соединен с управляющим входом мультиплексора, кроме того, второй выход источника информации соединен с входом генератора тактовых импульсов (ГТИ). первый выход которого соединен с установочным входом двоичного счетчика, второй выход ГТИ соединен с тактовым входом регистра сдвига, а третий выход ГТИ - с тактовым входом ГПСП и вторым входом перемножителя, выход которого соединен с установочным входом ОФМ, на приемной стороне последовательно соединенные приемник, согласованный фильтр и первый синхроблок, а также последовательно соединенные линия задержки, демодулятор и запоминающий блок, кроме того, генератор тактовых импульсов, первый выход которого соединен с третьим входом запоминающего блока, второй вход которого соединен со вторым входом демодулятора и первым выходом генератора тактовых импульсов, при этом передающая и приемная стороны соединены посредством линии связи, согласно изобретению введены на передающей стороне первая и вторая схемы «И», выходы которых соединены с соответствующими входами ГПСП, первые входы обеих схем «И» подсоединены к первому выходу ГТИ, а вторые входы первой и второй схем «И» соединены с соответствующими выходами регистра сдвига, на приемной стороне последовательно соединенные схема «ИЛИ», формирователь импульсов и ключ, выход которого является выходом устройства, а также последовательно соединенные второй синхроблок и RS-триггер, выход которого соединен со вторым входом ключа, третий вход которого соединен с выходом запоминающего блока, кроме того, выход согласованного фильтра соединен с входами линии задержки и второго синхроблока, выход которого соединен со вторыми входами схемы «ИЛИ» и второго ГТИ, первый вход которого соединен с выходом первого синхроблока и вторым входом RS-триггера, при этом выход схемы соединен со вторым входом демодулятора.

На фиг.2 представлена функциональная схема предлагаемого устройства, где обозначено:

на передающей стороне

1 - источник информации;

2 - регистр сдвига;

3 - мультиплексор;

4 - относительно фазовый манипулятор (ОФМ);

5 - передатчик;

6 - первый генератор тактовых импульсов (ГТИ);

7, 13 - первая и вторая схема «И»;

8 - генератор псевдослучайной последовательности (ГПСП);

9 - перемножитель;

10 - двоичный счетчик;

11 - генератор несущей частоты (ГНЧ);

12 - ключ;

на приемной стороне

14 - приемник;

15 - согласованный фильтр;

16, 21 - первый и второй синхроблок;

17 - схема «ИЛИ»;

18 - демодулятор;

19 - запоминающий блок;

20 - ключ;

22 - второй генератор тактовых импульсов (ГТИ);

23 - линия задержки;

24 - RS-триггер;

25 - формирователь импульсов;

26 - линия связи.

Предлагаемое устройство содержит на передающей стороне последовательно соединенные источник информации 1, регистр сдвига 2, мультиплексор 3 ОФМ 4 и передатчик 5, кроме того, последовательно соединенные первый ГТИ 6, первая схема «И» 7, ГПСП 8, перемножитель 9 и двоичный счетчик 10, выход которого шиной соединен с управляющими входами мультиплексора 3, а также последовательно соединенные ГНЧ 11 и ключ 12, выход которого соединен с сигнальным входом ОФМ 4. При этом второй выход ГТИ 6 соединен с тактовым входом регистра сдвига 2, второй и третий выходы которого соединены со вторыми входами первой 7 и второй 13 схем «И» соответственно, причем первые входы первой 7 и второй 13 схем «И» соединены между собой и с установочным входом двоичного счетчика 10. Третий выход ГТИ 6 соединен с тактовым входом ГПСП 8 и вторым входом перемножителя 9, выход которого соединен с управляющими входами ОФМ 4 и ключа 12. Выход второй схемы 13 соединен со вторым входом ГПСП 8. Вход ГТИ 6 соединен с синхровыходом источника информации 1.

На приемной стороне содержит последовательно соединенные приемник 14, согласованный фильтр 15, первый синхроблок 16, схему «ИЛИ» 17, демодулятор 18, запоминающий блок 19 и ключ 20, выход которого является выходом устройства. Кроме того, последовательно соединенные второй синхроблок 21 и RS-триггер 24, выход которого соединен со вторым входом ключа 20. Выход согласованного фильтра 15 соединен с входами второго синхроблока 21 и линии задержки 23, выход которой соединен с третьим входом демодулятора 18, второй вход которого соединен со вторым входом запоминающего блока 19 и вторым выходом ГТИ 22, первый выход которого соединен с третьим входом запоминающего блока 19.

Предлагаемая стартстопная система связи работает следующим образом.

В случайный момент времени на выходе источника информации 1 создается n+1 информационных символов («0» или «1») длительности τ. При t=0 на втором выходе ГТИ 6 формируются n+1 тактовых импульсов, которые записывают информационные символы в регистре сдвига 2, прямой и инверсный выходы первого разряда которого подключены соответственно к вторым входам первой и второй схем «И» 7 и 13, а выходы остальных n разрядов соединены шиной с информационными входами мультиплексора 3. На первом выходе ГТИ 6 через интервал времени τ/2 после последнего тактового импульса создается короткий импульс. Если (n+1)-й информационный символ источника имеет значение «1», то этот импульс поступает через схему «И» 7 на первый вход ГПСП 8, где по его переднему фронту производится установка последнего в первое начальное состояние, если же (n+1), символ источника имеет значение «0», то второй выходной импульс блока 6 поступает через вторую схему «И» 13 на второй вход ГПСП 8, и он устанавливается в другое начальное состояние. По этому же переднему фронту производится начальная установка всех разрядов двоичного счетчика 10 в единичное состояние. На третьем выходе блока 6 формируется меандр длительности Т, состоящий из (n+1+S) импульсов длительности τ/2, который в блоке 8 перемножается с первой (или второй) псевдослучайной последовательностью той же длины, поступающей с выхода ГПСП 8.

Положительная часть результирующего сигнала, поступающего с выхода перемножителя 9, используется для управления работой блоков 4, 10 и ключа 12. В момент действия переднего фронта его первого импульса блок 10 устанавливается в нулевое состояние, открывается ключ 12, который пропускает колебания несущей частоты в блок 4, а с выхода мультиплексора 3 на вход блока 4 поступает нулевой сигнал. В результате этого на выходе последнего действуют колебания несущей частоты с произвольной начальной фазой в течение интервала времени τ/2. При поступлении второго положительного фронта в счетчике 10 устанавливается двоичное число, равное единице, и мультиплексор 3 считывает из регистра сдвига 2 значение первого информационного символа. При этом начальная фаза несущей частоты на выходе блока 4 остается прежней, если первый символ имеет значение единицы, и изменяется на противоположную в противном случае. Т.е. на выходе блока 4 создается относительно фазоманипулированный сигнал, в котором первый радиоимпульс информации не несет, а служит опорным для второго, уже информационного радиоимпульса.

Таким образом, отличие здесь от устройства-прототипа состоит в том, что в зависимости от значения (n+1)-го информационного символа на выходе ГПСП 8 формируется первая или вторая (отличная от первой) псевдослучайная последовательность.

На приемной стороне относительно фазоманипулированный сигнал после общей фильтрации в приемнике 14 и согласованной в фильтре 15 для одиночного радиоимпульса длительности τ/2 обрабатывается в синхроблоках 16 и 21, первый из которых оптимален первой псевдослучайной последовательности, а второй - другой псевдослучайной последовательности, отличной от первой. В зависимости от значения переданного (n+1)-го информационного символа в момент времени Т на выходе одного из синхроблоков формируется короткий синхроимпульс, который через схему «ИЛИ» 17 поступает на первый вход демодулятора 18 и вход формирователя импульса 25, а на втором входе ГТИ 22 формируется та или иная последовательность коротких импульсов.

В блоке 18 осуществляется демодуляция поступающего с выхода фильтра 15 и задержанного в линии задержки 23 на время Т сигнала. Импульс на первом входе блока 18 определяет начало его работы, а передние фронты импульсов, поступающих со второго выхода ГТИ 22, - моменты сравнения фаз соседних радиоимпульсов. Если соседние радиоимпульсы имеют одинаковые начальные фазы, то на его выходе формируется символ «1», а в противном случае - «0». По задним фронтам этих импульсов выносится решение о приеме символов и фиксации их в запоминающем блоке 19. Считывание информации с блока 19 на выход системы осуществляется импульсами, поступающими с первого выхода ГТИ 22 через открытый нулевым сигналом на выходе блока 25 ключ 20.

После прохождения n информационных символов через ключ 20 к его входу положительным импульсом длительности τ, поступающим с выхода формирователя импульсов 25, подключается выходной сигнал RS-триггера 24. Последний имеет уровень логической единицы, если в момент времени Т действовал импульс на выходе первого синхроблока 16, и логического нуля, если он был на выходе второго синхроблока 21. Таким образом, без увеличения длительности переданного сигнала осуществляется передача дополнительного (n+1)-го информационного символа, что приводит к увеличению пропускной способности системы связи.

В качестве псевдослучайных последовательностей в системе связи могут быть использованы, например, М-последовательности [2]. Для генерации определенной низ них может быть использована схема, приведенная на рис.3.17. Получить другую последовательность можно, подключив к сумматорам другие отводы регистра сдвига.

Источники информации

1. Патент РФ №2168867, Н04L 25/00.

2. Вараксин Л.Е. Системы связи с шумоподобными сигналами. - М., Радио и связь, 1985, с.49-56.

Стартстопная система связи, содержащая на передающей стороне последовательно соединенные источник информации, регистр сдвига, мультиплексор, относительно фазовый манипулятор (ОФМ) и передатчик, а также последовательно соединенные генератор несущей частоты (ГНЧ) и ключ, выход которого соединен с сигнальным входом ОФМ, последовательно соединенные генератор псевдослучайной последовательности (ГПСП) и перемножитель, выход которого соединен с управляющими входами ОФМ, ключа и двоичного счетчика, выход которого соединен с управляющим входом мультиплексора, кроме того, синхровыход источника информации соединен с входом генератора тактовых импульсов (ГТИ), первый выход которого соединен с установочным входом двоичного счетчика, второй выход ГТИ соединен с тактовым входом регистра сдвига, а третий выход ГТИ - с тактовым входом ГПСП и вторым входом перемножителя, на приемной стороне последовательно соединенные приемник, согласованный фильтр и первый синхроблок, а также последовательно соединенные линия задержки, демодулятор и запоминающий блок, кроме того, второй генератор тактовых импульсов, первый выход которого соединен с третьим входом запоминающего блока, второй вход которого соединен со вторым входом демодулятора и вторым выходом генератора тактовых импульсов, при этом передающая и приемная стороны соединены посредством линии связи, отличающаяся тем, что введены на передающей стороне первая и вторая схемы И, выходы которых соединены с соответствующими входами ГПСП, первые входы обеих схем И подсоединены к первому выходу ГТИ, а вторые входы первой и второй схем И соединены с соответствующими выходами регистра сдвига, на приемной стороне к первому синхроблоку последовательно подключены схема ИЛИ, формирователь импульсов и ключ, выход которого является выходом устройства, а также последовательно соединенные второй синхроблок и RS-триггер, выход которого соединен со вторым входом ключа, третий вход которого соединен с выходом запоминающего блока, кроме того, выход согласованного фильтра соединен с входами линии задержки и второго синхроблока, выход которого соединен со вторыми входами схемы ИЛИ, и второго ГТИ, первый вход которого соединен с выходом первого синхроблока и вторым входом RS-триггера, при этом выход схемы ИЛИ соединен со вторым входом демодулятора.