Устройство для цикловой синхронизации

Устройство для цикловой синхронизации

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

Зависимое от авт. свидетельства № 217705

Заявлено 23.Х.1969 (№ 1369467/18-24) с присоединением заявки ¹

Приоритет

Опубликовано 19.Х1.1971. Бюллетень ¹ 35

Дата опубликования описания 7.II.1972

МПК G 06f 1/04

Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров

СССР

УДК 681.327.8:681.326..35 (088.8) Авторы изобретения

В. К. Георгиев и Б. П. Крысин

Заявитель

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЦИКЛОВОЙ СИНХРОНИЗАЦИИ

Изобретение относится к области вычислительной техники и может быть использовано в системах для передачи данных при наличии помех.

При передаче речевых сообщений выходные (канальные) сигналы вокодера представляют собой двоичные последовательности определенной статистической структуры, разделенные на циклы. Для достоверного приема информации необходима жесткая цикловая синхронизация оконечных аппаратов.

Существующие методы синхронизации вокодеров обычно строятся на принципах, не учитывающих статистических характеристик выходных сигналов, и основаны на выделении для нужд синхронизации специального частотного или временного канала за счет заметного сокращения объема передаваемых данных собственно вокодера. В таких устройствах объем передаваемых синхроданных обычно выбирают из условия обеспечения заданной степени надежности синхронизации при работе по каналам с определенными характеристиками. Если же в ходе работы эти характеристики претерпевают изменения, то объем синхроданных может оказаться либо недостаточным, либо излишне большим, т. е. параметры устройства синхронизации и характеристики канала связи в таких устройствах не являются согласованными в статистическом смысле.

В ряде случаев применяют автономную синхронизацию, когда после первоначального пу5 ска синхронная работа обеспечивается за счет стабильности датчика опорных частот.

Однако автономные методы синхронизации не применимы в сетях связи с оперативной автоматической коммутацией каналов и ис10 точников информации, поскольку каждая новая коммутация требует нового фазового пуска.

Указанные недостатки в значительной мере устранены изобретением по основному

15 авт. св. ¹ 217705, где предложено устройство для цикловой синхронизации датчиков двоичной информации, в котором основные параметры: время вхождения в синхронизм („и время удержания синхронизма 1-д,—

20 могут быть согласованы с характеристиками каналов связи. Достигается это путем введения в цикловую последовательность маркера и применения метода многократного логического умножения символов одного и того же

25 разряда различных циклов принимаемого сигнала в сочетании с применением устройств повышения достоверности (УПД). Это устройство позволяет, в принципе, обеспечить сколь угодно большое впемя удержания син30 хронизма в каналах с любой величиной по321809

3 терь достоверности. При этом поиск и выделение синхроимпульса осуществляются в ходе всего сеанса работы, так что при потере синхронизации последняя восстанавливается за время, равное времени вхождения в синхронизм.

Однако для работы такого устройства синхронизации требуется выделять определенную долю емкости канала связи для передачи маркера.

Цель, изобретения — увеличение пропускной способности канала связи.

Цель достигается использованием для цикловой синхронизации особенности импульсного сигнала вокодера, который, как и обычная речь, имеет естественные паузы между звуками, словами, фразами. В отсутствие акустических шумов у передающего абонента паузе речевого сигнала соответствует определенная

N-разрядная комбинация. При наличии шумов в линейном сигнале вокодера в паузах речевого сигнала наблюдаются цикловые комбинации, в которых устойчивы лишь символы (N — k) разрядов, причем номера разрядов в цикле, соответствующие им символы и величина k определяются для данного вокодера только уровнем и природой входных акустических шумов. Такая (N — k) -р азрядная комбинация устойчива в определенной области уровней шумов. При этом весь возможный диапазон изменения уровня шума может быть разбит на L перекрывающихся областей, каждой из которых соответствует своя (N — k;)-разрядная устойчивая комбинация в пределах каждого цикла выходной двоичной последовательности (i=1, 2,..., L).

Комбинации эти могут быть обнаружены приемной частью устройства цикловой синхронизации. В предлагаемом устройстве нет надобности определять момент появления паузы и ее длительности, поскольку появившаяся в речевом сигнале пауза автоматически влечет за собой возможность осуществления синхронизации по циклам. В результате вся информационная емкость канала связи используется только для передачи собственно речевого сообщения.

При работе предлагаемого устройства происходит непрерывное наложение периодической кодовой комбинации на .информационную последовательность в передающей части с целью уменьшения вероятности регистрации анализируемых (N — k;)-разрядных комбинаций с ложной фазой и устранение этого наложения в приемной части устройства.

Приемная часть устройства обеспечивает возможность преобразования двоичной последовательности, поступившей на вход устройства для цикловой синхронизации, к виду, допускающему ее обработку с помощью основного устройства.

На чертеже приведена блок-схема передающей и приемной частей устройства для цикловой синхронизации вокодера. Устройство для синхронизации вокодера условно разде5

15 го

25 зо

5О

4 лено на пять частей: передатчик 1; приемник, состоящий из анализирующего блока 2 и блока поиска синхроимпульса 8; блок повышения достоверности и хронизатор 4 и блок

5 устранения наложения кодовой комбинации на информационную последовательность вокодера.

Передатчик устройства состоит из генератора кодовой комбинации б н схемы сложения по модулю два 7, На вход 8 последней поступает кодовая комбинация с числом N двоичных разрядов, равным числу двоичных разрядов в цикле выходного сигнала, а на вход 9 поступает информационная последовательность с импульсного выхода вокодера.

С выхода 10 информационная последовательность с наложенной на нее в каждом цикле кодовой комбинацией поступает в канал связи. С выхода 11 синхроимпульс, вырабатываемый генератором кодовой комбинации, поступает на запись в хронизатор передающей части вокодера.

Приемник 2 содержит линию задержки 12 на N двоичных разрядов, на вход 18 которой поступает двоичная последовательность из канала связи, анализаторы устойчивых комбинаций 14, 15, lб, подключенные к выходу

17 линии задержки 12, с количеством анализируемых разрядов в каждом, определяемым экспериментально при действии на вход вокодера акустических шумов различной интенсивности, и схему «ИЛИ» 18, на входы которой поступают сигналы с выходов анализаторов 14, 15, lб.

Блок поиска синхроимпульса 8 содержит линию задержки 19, двоичный счетчик 20, триггер 21, составляющий вместе с выходом

22 счетчика 20 и выходом 28 линии задержки 19 логическую цепь для перевода блока поиска синхроимпульса из режима заполнения в режим поиска синхроимпульса; ячейку

«И» 24, через которую из блока 2 со входа

25 заполняется линия задержки 19; ячейку

«И» 2б, предназначенную для операции поиска синхроимпульса, и разделительную ячейку

КИЛИ» 27.

Блок повышения достоверности выделения синхроимпульса содержит логическую ячейку «И» 28 с тремя выходами: 29 для переключения всего устройства из режима поиска синхроимпульса в режим заполнения после выделения на выходе 80 счетчика 20 первого импульса; выход 81 для записи выделенного синхроимпульса в устройство 82; выход 88, импульс с которого в логической ячейке «И»

84 сравнивается по фазе с импульсом, выделенным в результате предшествующего анализа; устройства 82 и 85, запоминающие фазу выделенных импульсов; ячейки «И» 84 и 36, соединенные последовательно и сравнивающие фазы импульсов, записанных в устройствах памяти 82 и 85, с фазой вновь выделенного импульса; хронизатор 87, выполненный в виде двоичного регистра сдвига с числом N разрядов и устройством гашения

321809 ранее записанного в регистр синхроимпульса вновь выделенным, который переписывается в регистр и может быть снят с выхода 88 с любой необходимой для оконечного аппарата фазой.

Блок устранения наложения кодовой комбинации на информационную последовательность содержит генератор кодовой комбинации 39, запускаемый выделенным синхроимпульсом с выхода 40 ячейки «И» 86, и схему сложения по модулю два 41, на вход 42 которой поступает двоичная последовательность из канала связи непосредственно, а на вход

48 — кодовая комбинация с выхода re»epa опа 89.

Работает предлагаемое устройство следующим образом, Генератор кодовой комбинации 6 передатчика вырабатывает периодическую последовательность двоичных знаков с периодом, равным длительности цикла, которая поступает на вход 8 схемы 7 сложения по модулю два, на другой вход 9 которой поступает ин" фоомационная двоичная последовательность.

Эта схема осуществляет непрерывное наложение символов кодовой комбинации на информационную последовательность. При отсутствии акустических шумов на входе (практически при уровнях шумов 65 дб и ниже) в паузах речевого сигнала вокодер может генерировать цикловые комбинации, допускающие их регистрацию анализаторами приемника с ложной фазой. Наложением на них спецально выбранной N-разрядной комбинации увеличивают кодовое расстояние между анализируемыми при приеме «устойчивыми» комбинациями (соответствующими речевым паузам) и комбинациями, получаемыми из них же за счет фазовых сдвигов. Количество символов в этих «устойчивых» комбинациях определяют экспериментально для оазличных уровней акустического шума. Количество

«устойчивых» комбинаций выбирают так, чтобы обеспечить перекрытие всего диапазона уровней акустических ш мов, воздействующих на вход вокодера. Генератор 6 выоабатывает также синхроимпульсы, поступающие в каждом цикле с выхода 11 в передающую часть вокодера.

Поинцип работы приемной части устройства (блоки 2, 3, 4, 5) сводится к такому преобразованию входной последовательности в анализирующем блоке 2, которое обеспечивает выделение последующей схемой (блоки 8 и 4) синхроимпчльсов из поступающего на ее вход сигнала. Поступающая из канала связи на вход 18 последовательность заполняет линию задержки 12 и с ее отводов 17 подается на анализаторы 14, 15, 16. При возникновении в линии задержки одной из «устойчивых» комбинаций на выходе соответствующего анализатора вырабатывается импульс. Импульсы с выходов анализаторов 14, 15, 16 объединяются схемой «ИЛИ» 18 и далее поступают на вход 25 блока поиска синхроимпульса 8.

В сигнале, поступившем с выхода анализирующего блока, наблюдаются серии импульсов на позиции синхронизации. Одновременно импульсы присутствуют и на остальных позициях цикла за счет случайного набора анализируемых комбинаций из входного сигнала, но вероятность появления этих импульсов много меньше вероятности появления импульса на позиции синхронизации, В дальнейшем импульсы, выделенные анализаторами с ложной фазой, устраняются блоками 8 и 4.

Преобразованная в блоке 2 последовательность через схему «И» 24, на второй вход которой с тактовой частотой поступают импульсы с выхода 44 динамического триггера

21, и схему «ИЛИ» 27, заполняет линию задержки 19, число разрядов N которой равно числу разрядов в цикле передачи.

Первым импульсом с выхода 28 линии задержки 19 динамический триггер 21 опрокидывается, и с его выхода 45 импульсы с тактовой частотой поступают на вход схемы «И»

26. На два других ее входа поступают информационная последовательность из канала связи и та же последовательность, задержанная на цикл передачи в линии задержки 19.

Схема 26 производит операцию логического умножения символов, разнесенных на цикл.

Поскольку в импульсной последовательности, поступающей с выхода анализирующего блока 2, появление «единиц» наиболее вероятно на позиции синхронизации, то по истечении определенного количества циклов, определяемого статистикой преобразованного блоком 2 сигнала, в линии задержки 19 остается только одна «единица», соответствующая позиции синхоонизации.

Выход 28 линии задержки 19 соединен с циклическим счетчиком «нулей» 20 емкостью

N+1 двоичных знаков. Каждый импульс с выхода 28 устанавливает счетчик 20 в начальное состояние. Когда в линии задержки

19 остается только одна «единица», счетчик .чосчитывает до значения N, и íà его выходе

30 появляется импульс, о фазе которого делается предположение, что она соответствует фазе синхроимп льса. В том случае, если это подтверждается импульсом на выходе 46 схемы «И» 26, на выходе «И» 28 появляется импульс. Импульсом с выхода 29 стирается последняя «единица» в линии задержки 19.

Одновременно импульс с выхода 31 синхронизирует рекуррентную линию задепжки 82 и поступает на вход 88 схемы «И» 84. Так как в линии задержки 19 после стирания не остается «единиц», то циклический счетчик 20 насчитывает Лг+1 «нулей», и на его выходе

22 пои этом возникает импульс, опрокидывающий триггер 21. В результате ячейка «И»

26 закрывается, а через ячейку «И» 24 инАо лапия из канала связи начинает поступать плинию задержки 19, и блок 3 снова пегехочит в режим поиска синхроимпульса.

Поскольку на выходе 47 рекуррентной линии задержки 82 за каждый цикл формируется

321809 импульс, фаза которого определяется фазой ранее выделенного синхроимпульса, то в случае совпадения с ней фазы импульса, выделяемого в процессе анализа, на выходе схемы «И» 84 появляется импульс, который уже с большей достоверностью, чем импульс на выходе схемы «И» 28, может быт синхроимпульсом. Для его выделения необходимо, чтобы за два следующих подряд элементарных процесса анализа на выходе схемы «И» 28 выделялся импульс с одной и той же фазой.

Синхронизируемая рекуррентная линия задержки 82 и схема «И» составляют устройство повышения достоверности. Для еще большего повышения достоверности выделения синхроимпульса такие устройства могут быть включены последовательно друг за другом (на чертеже показаны два таких устройства) .

Выделенный схемой «И» 84 импульс синхронизирует по входу 48 рекуррентную линию задержки 85 и одновременно поступает на вход 49 схемы «И» 86. При появлении на выходе схемы 84 следующего импульса, в случае его совпадения по фазе с импульсом, генерируемым в каждом цикле рекуррентной линией задержки 85 и поступающим на вход

50 схемы «И» 86, на выходе 51 последней выделяется импульс. Этот импульс синхронизирует хронизатор (кольцевой регистр) 87, откуда необходимый для работы приемной части вокодера синхроимпульс может быть снят в любой требуемой фазе.

Импульс с выхода 40 схемы «И» 86 синхронизирует также генератор кодовой комбинации 89 блока устранения наложения кодовой комбинации на информационную последовательность вокодера. Последовательность, вырабатываемая генератором 89, тождественна последовательности, вырабатываемой генератором 6 в передатчике устройства. Эта последовательность с выхода генератора 89 поступает на вход 48 схемы 41 сложения по модулю два; на другой вход 42 схемы 41 поступает двоичная последовательность из канала связи. Благодаря двойному сложению символов информационной последовательности с одними и теми же символами кодовой комбинации в передающей и приемной частях

10 устройства восстанавливается исходная информационная последовательность, которая с выхода 52 подается в приемную часть собственно вокодера.

Предмет изобретения

Устройство для цикловой синхронизации по авт. св. № 217705, отличающееся тем, что, с

20 целью увеличения пропускной способности канала связи, оно содержит генераторы кодовой комбинации, вокодер, схемы сложения по модулю два, линию задержки, анализаторы устойчивых комбинаций и схему «ИЛИ», 25 первый вход первой схемы сложения по модулю два подключен к выходу первого генератора кодовой комбинации, второй вход первой схемы сложения по модулю два подключен к выходу вокодера, вход линии за30 держки подключен ко входу канала связи, а выходы линии задержки соединены со входами анализаторов устойчивых состояний, выходы анализаторов соединены со входами схемы «ИЛИ», а выход схемы «ИЛИ» соеди35 нен со входом блока поиска синхроимпульса, первый вход второй схемы сложения по модулю два соединен с выходом второго генератора кодовой комбинации, а второй вход второй схемы сложения по модулю два под40 ключен ко входу канала связи, 321809 цЧ

Составитель В. Шумский

Техред 3. Тараненко

Корректоры: О. Тюрина и И. Шматова

Редактор И. Орлова

Заказ 30710 Изд, № 1737 Тираж 473 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4(5

Типография, пр. Сапунова, 2

I !

1

iI