УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЦИКЛОВОЙ СИНХРОНИЗАЦИИ Российский патент 1994 года по МПК H04L7/08 

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в качестве приемника циклового синхросигнала, предназначенного для работы в составе системы цифровой служебной связи и телемеханики.

Цель изобретения - расширение области применения за счет возможности работы с неравномерно распределенной по циклу синхрогруппой.

На фиг. 1 приведена электрическая функциональная схема устройства; на фиг. 2 и 3 - временные диаграммы, поясняющие его работу.

Устройство для цикловой синхронизации содержит первый и второй регистры сдвига 1 и 2, четыре счетчика импульсов 3-6, пять элементов совпадения 7-11, семь элементов НЕ 12-19, два элемента ИЛИ-НЕ 20 и 21, элемент ИЛИ 22, дифференцирующую цепь 23, шесть триггеров 24-29.

Прямой выход первого триггера 24 соединен с первым входом первого элемента 7 совпадения и с первым входом второго элемента 8 совпадения, инверсный выход второго триггера 25 соединен с первым входом третьего элемента 9 совпадения. Первый вход четвертого элемента 10 совпадения соединен с выходом четвертого разряда первого регистра сдвига 1, второй вход - с выходом первого разряда второго регистра сдвига 2, третий вход - с выходом второго разряда второго регистра сдвига 2, выход третьего разряда которого соединен с четвертым входом четвертого элемента 10 совпадения, выход которого соединен с первым входом первого элемента ИЛИ-НЕ 20, второй вход которого соединен с выходом второго разряда первого регистра сдвига 1, выход третьего разряда которого соединен через первый элемент НЕ 12 с третьим входом первого элемента ИЛИ-НЕ 20, выход которого соединен со вторым входом первого элемента 7 совпадения и через второй элемент НЕ 14 с первым входом второго элемента ИЛИ-НЕ 21, четвертый вход - с выходом четвертого разряда второго регистра сдвига 2, установочный вход которого соединен с общей шиной и с установочным входом первого регистра сдвига 1, информационный вход которого соединен со входной шиной информации 30, счетный вход - со счетным входом второго регистра сдвига 2, с выходной шиной 31 и с прямым выходом третьего триггера 26, D-вход которого соединен с шиной логической единицы, С-вход - через третий элемент НЕ 15 с выходом первого разряда первого счетчика импульсов 3, R-вход - с R-входом первого триггера 24 и с выходом первого разряда второго счетчика импульсов 4, вход синхронизации которого соединен с шиной тактовых импульсов 32 и через четвертый элемент НЕ 16 со вторым входом второго элемента совпадения 8 и с R-входом четвертого триггера 27, вход разрешения - с выходом третьего элемента 9 совпадения, установочный вход - с установочными входами первого, третьего и четвертого счетчиков импульсов 3, 5 и 6, с выходом пятого элемента НЕ 17, с S-входами второго и пятого триггеров 25 и 28 и с первым входом элемента ИЛИ 22, выход четвертого разряда - со счетным входом первого счетчика импульсов 3, выход четвертого разряда которого соединен со счетным входом третьего счетчика импульсов 5, выход третьего разряда которого через шестой элемент НЕ 18 с С-входом первого триггера 24, D-вход которого соединен с шиной логической единицы, причем инверсный выход четвертого триггера 27 соединен со входом пятого элемента НЕ 17, D-вход - с шиной логической единицы, С-вход - с выходом второго элемента ИЛИ-НЕ 21, второй вход которого соединен с прямым выходом второго триггера 25, D- и R-входы которого соединены с общей шиной, С-вход - с выходом пятого элемента совпадения 11, первый вход которого соединен со вторым входом третьего элемента совпадения 9, с С-входом шестого триггера 29 и с прямым выходом пятого триггера 28, С-вход которого соединен с выходом второго элемента совпадения 8 и через седьмой элемент НЕ 19 со вторым входом пятого элемента совпадения 11 и с третьим входом третьего элемента совпадения 9, инверсный выход - со своим D-входом, R-вход - через дифференцирующую цепь 23 с выходом второго разряда четвертого счетчика импульсов 6 и непосредственно со вторым входом элемента ИЛИ 22, выход которого соединен с R-входом шестого триггера 29, D-вход которого соединен со своим инверсным выходом и с третьим входом пятого элемента совпадения 11.

Устройство для цикловой синхронизации работает следующим образом.

Суммарный поток сигналов телемеханики и служебной связи со скоростью передачи 32 кбит/с поступает по входной шине 30 цифрового сигнала (фиг. 2а). По шине 32 тактовых импульсов подается сигнал тактовой частоты 32 кГц (фиг. 2б), выделенная из этого суммарного потока. При этом на прямом выходе триггера 26 формируется последовательность импульсов, длительность которых равна длительности одного бита суммарного потока, а частота равна частоте следования бит в суммарном потоке. Эти импульсы подаются далее на входы синхронизации первого и второго регистров 1 и 2. Регистры 1 и 2 образуют приемный регистр выделяемого цифрового потока. На информационный вход этого регистра поступают суммарный цифровой поток (например, сигналов телемеханики и служебной связи), а на счетные входы - тактовые импульсы выделяемого цифрового потока. Элементы 10 и 20 образуют дешифрацию сигналов, поступающих с семи нижних выходов регистров 1 и 2. С прямого выхода триггера 24 поступает последовательность импульсов (фиг. 2д), частота которых равна частоте следования синхрогруппы в суммарном потоке. При этом с выхода триггера 24 эти импульсы подаются на элементы И-НН 8 и 7.

Устройство находится в состоянии синхронизма, если последовательность импульсов записи бит телемеханики (фиг. 2г) совпадает по фазе с расположением бит телемеханики в суммарном потоке (фиг. 2а), а поступление импульсов на прямом выходе триггера 24 (фиг. 2д) совпадает по фазе с подачей на входную шину 30 цифрового сигнала седьмого (последнего) бита синхрогруппы. В начальный момент работы устройства синхронизм отсутствует. При этом на выходе элемента И-НЕ 7 (фиг. 2е) отсутствуют импульсы отрицательной полярности, свидетельствующие об отсутствии подтверждения синхронизма, а на выходе элемента И-НЕ 8 (фиг. 2ж) присутствуют импульсы отрицательной полярности, свидетельствующие о наличии рассинхронизма. При этом также в моменты появления на выходе триггера 24 положительных импульсов на выходе элемента И-НЕ 8 (фиг. 2з) присутствует потенциал логического "0".

Импульсы с выхода элемента И-НЕ 8 подсчитываются триггерами 28 и 29. С приходом на С-вход триггера 28 четвертого импульса рассинхронизации происходит опрокидывание триггера 25, на инверсном выходе которого появляется потенциал логической "1" (фиг. 3л). Если после этого в течение времени, равного удвоенному интервалу между синхрогруппами, на выходе элемента ИЛИ-НЕ 20 будет зафиксировано появление синхрогруппы, то на выходе элемента И-НЕ 9 появится первый отрицательный импульс подстройки (фиг. 3м). Эти импульсы будут затем повторяться через каждые два интервала следования синхрогрупп до тех пор, пока на выходе элемента ИЛИ-НЕ 20 не будет зафиксировано появление синхрогруппы (фиг. 3н).

Предположим, что первый положительный импульс на выходе элемента ИЛИ-НЕ 20 соответствует "ложной" синхрогруппе, т. е. комбинации, которая случайно совпадает по виду с синхрогруппой ("0111110"). При этом триггеры 25, 28 и 27 будет установлены в единичное состояние (фиг. 3о, фиг. 3и, фиг. 3л), счетчики 4, 3 и 5 будут установлены в нулевое состояние, а с прямых выходов триггеров 26 и 24 будут поступать импульсы положительной полярности. При этом также с выхода элемента И-НЕ 7 поступает импульс отрицательной полярности (фиг. 3п). Если после этого, спустя промежуток времени, равный интервалу между синхрогруппами, на выходе элемента И-НЕ 7 не появится отрицательный импульс, а на выходе элемента И-НЕ 8 (фиг. 3з) появится "ложная" синхрогруппа, то на инверсном выходе триггера 25 (фиг. 3л) вновь формируется уровень логической "1" ("разрешение подстройки"). Спустя два интервала следования синхрогрупп на выходе элемента И-НЕ 9 появится новый импульс подстройки (фиг. 3м), а устройство снова войдет в режим подстройки.

Подстройка фазы импульсов записи бит телемеханики в первый и второй регистры 1 и 2 будет продолжаться до тех пор, пока на выходе элемента ИЛИ-НЕ 20 не будет зафиксировано появление синхрогруппы, регулярно повторяющееся (не менее двух раз) через интервал следования синхрогрупп. При повторном появлении синхрогруппы, совпадающей по фазе с появлением импульса положительной полярности на прямом выходе триггера 24, на выходе второго разряда счетчика 6 появится импульс подтверждения синхронизма, который после дифференцирования устанавливает в нулевое состояние триггеры 29 и 28. При этом устройство будет входить в состояние устойчивого синхронизма, из которого оно может быть выведено в режим подстройки только после фиксации четырех подряд импульсов наличия рассинхронизма на выходе элемента И-НЕ 8.

Данное устройство предназначено для выделения тактовых импульсов одного из цифровых потоков из суммарного цифрового потока с неравномерно распределенной синхрогруппой. Однако в частном случае оно может быть использовано в качестве приемника циклового синхросигнала, предназначенного для работы в составе системы цифровой служебной связи и телемеханики, отличительными чертами которой является следующее.

Сигналы служебной связи для передачи по линейному тракту преобразуются в цифровой поток со скоростью 32 кбит/с.

Для упрощения структуры всей системы в целом сигналы телемеханики передаются не отдельным цифровым потоком со скоростью 1 кбит/с, а путем вторичного временного уплотнения цифрового потока служебной связи. Это позволяет использовать на приеме вместо сложного и дорогого устройства разделения разноскоростных (32 и 1 кбит/с) цифровых потоков служебной связи и телемеханики более простое устройство выделения сигналов телемеханики из суммарного цифрового потока сигналов служебной связи и телемеханики.

Вторичное временное уплотнение цифрового потока служебной связи при этом производится посредством замены каждого 32-го бита этого потока на бит телемеханики. Дополнительные искажения сигналов служебной связи, возникающие вследствие этого, являются незначительными, поэтому в качестве цифрового потока сигналов служебной связи может использоваться весь суммарный (уплотненный) цифровой поток сигналов телемеханики и служебной связи.

Каждые 64 бита телемеханики образуют законченный цикл опроса одного контролируемого пункта (длительностью 64 ˙ 1 мс = = 64 мс). Первые семь позиций (бит) каждого цикла при этом отводятся под семизначную кодовую комбинацию (0111110), используемую в качестве циклового синхросигнала потока телемеханики.

Необходимость сосредоточения бит цифрового синхросигнала на семи первых позициях цикла опроса контролируемого пункта вызвана тем, что ответы контролируемого пункта (т. е. сигналы о его состоянии) должны вписываться в последующие биты того же цикла, а также необходимостью избежать появления в следующих один за другим циклах опроса контролирумого пункта регулярно повторяющихся на других местах цикла кодовой комбинации того же вида, что и цифровой синхросигнал (это достигается соответствующей структурой цикла опроса контролируемого пункта). Эти факторы препятствуют произвольному размещению бит цифрового синхросигнала внутри цикла опроса контролируемого пункта (например, их равномерному размещению по всей длине цикла).

Данное устройство может быть использовано при выделении сигналов телемеханики из суммарного потока сигналов телемеханики и служебной связи, обеспечивая на выходе формирование синхронизирующих импульсов телемеханики, т. е. импульсов записи бит телемеханики в приемный регистр. При этом регулярная кодовая синхрогруппа, с помощью которой осуществляют эту операцию, является неравномерно распределенной внутри суммарного потока сигналов телемеханики и служебной связи.

Несмотря на то, что в частном случае предлагаемое устройство предназначено для цифрового потока сигналов телемеханики и служебной связи, однако, в общем случае оно предназначено для выделения тактовых импульсов одного из цифровых потоков из суммарного потока с неравномерно распределенной синхрогруппой. (56) Авторское свидетельство СССР N 944137, кл. Н 04 L 7/08, 1981.

Устройство для цикловой синхронизации содержит: два регистра сдвига, четыре счетчика импульсов и пять элементов совпадения, семь элементов НЕ, два элемента ИЛИ - НЕ, элемент ИЛИ, дифференцирующую цепь, шесть триггеров, выходную шину , шину тактовых импульсов. 3 ил.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЦИКЛОВОЙ СИНХРОНИЗАЦИИ, содержащее первый триггер, прямой выход которого соединен с первыми входами первого и второго элементов совпадения, второй триггер, инверсный выход которого соединен с первым входом третьего элемента совпадения, первый и второй регистры сдвига, первый и второй счетчики импульсов, входную шину информации, шину тактовых импульсов и выходную шину, отличающееся тем, что, с целью расширения области применения за счет возможности работы с неравномерно распределенной по циклу синхрогруппой, в него введены четвертый и пятый элементы совпадения, семь элементов НЕ, два элемента ИЛИ - НЕ, элемент ИЛИ, третий, четвертый, пятый и шестой триггеры, третий и четвертый счетчики импульсов, дифференцирующая цепь, причем первый вход четвертого элемента совпадения соединен с выходом четвертого разряда первого регистра сдвига, второй вход - с выходом первого разряда второго регистра сдвига, третий вход - с выходом второго разряда второго регистра сдвига, выход третьего разряда которого соединен с четвертым входом четвертого элемента совпадения, выход которого соединен с первым входом первого элемента ИЛИ - НЕ, второй вход которого соединен с выходом второго разряда первого регистра сдвига, выход третьего разряда которого соединен через первый элемент НЕ с третьим входом первого элемента ИЛИ - НЕ, выход которого соединен с вторым входом первого элемента совпадения и через второй элемент НЕ с первым входом второго элемента ИЛИ - НЕ, четвертый вход - с выходом четвертого разряда второго регистра сдвига, установочный вход которого соединен с общей шиной и с установочным входом первого регистра сдвига, информационный вход которого соединен с входной шиной информации, счетный вход - со счетным входом второго регистра сдвига, с выходной шиной и с прямым выходом третьего триггера, D-вход которого соединен с шиной логической единицы, C-вход через третий элемент НЕ - с выходом первого разряда первого счетчика импульсов, R-вход - с R-входом первого триггера и с выходом первого разряда второго счетчика импульсов, вход синхронизации которого соединен с шиной тактовых импульсов и через четвертый элемент НЕ с вторым входом второго элемента совпадения и с R-входом четвертого триггера, вход разрешения - с выходом третьего элемента совпадения, установочный вход - с установочными входами первого, третьего и четвертого счетчиков импульсов, с выходом пятого элемента НЕ, с S-входами второго и пятого триггеров и с первым входом элемента ИЛИ, выход четвертого разряда - с входом разрешения первого счетчика импульсов, выход четвертого разряда которого соединен с входом разрешения третьего счетчика импульсов, выход третьего разряда которого соединен через шестой элемент НЕ с C-входом первого триггера, D-вход которого соединен с шиной логической единицы, причем инверсный выход четвертого триггера соединен с входом пятого элемента НЕ, D-вход - с шиной логической единицы, C-вход - с выходом второго элемента ИЛИ - НЕ, второй вход которого соединен с прямым выходом второго триггера, D- и R-входы которого соединены с общей шиной, C-вход - с выходом пятого элемента совпадения, первый вход которого соединен с вторым входом третьего элемента совпадения, с C-входом шестого триггера и с прямым выходом пятого триггера, C-вход которого соединен с выходом второго элемента совпадения и через седьмой элемент НЕ с вторым входом пятого элемента совпадения и с третьим входом третьего элемента совпадения, инверсный выход - со своим D-входом, R-вход - через дифференцирующую цепь с выходом второго разряда четвертого счетчика импульсов и непосредственно с вторым входом элемента ИЛИ, выход которого соединен с R-входом шестого триггера, D-вход которого соединен со своим инверсным выходом и с третьим входом пятого элемента совпадения, а выход первого элемента совпадения соединен с третьим входом второго элемента совпадения и с входом синхронизации четвертого счетчика импульсов.