СТАРТСТОПНАЯ СИСТЕМА СВЯЗИ Российский патент 2004 года по МПК H04L25/38 H04J11/00 

Изобретение относится к электросвязи и может использоваться в проводных, радио-, радиорелейных и космических системах связи.

Известна стартстопная система связи (З.М. Каневский, В.И. Ледовских "Передача дискретных сообщений по каналам с обратной связью с прерываниями", "Электросвязь", 1970, №6, с. 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 к предлагаемой является стартстопная система связи [1], принятая за прототип.

Блок-схема системы-прототипа приведена на фиг.1.

Она содержит на передающей стороне последовательно соединенные источник информации 1, регистр 2, мультиплексор 3, относительно-фазовый манипулятор 4 и передатчик 5. Кроме того, последовательно соединенные первый генератор тактовых импульсов 6, генератор псевдослучайной последовательности 7, перемножитель 8 и двоичный счетчик 9, последовательно соединенные генератор несущей частоты 10 и ключ 11, выход которого соединен с сигнальным входом относительно-фазового манипулятора 4. Вход генератора тактовых импульсов 6 соединен с синхровыходом источника информации 1, второй выход генератора 6 соединен с тактовым входом регистра сдвига 2, а третий выход генератора 6 - со вторыми входами генератора псевдослучайной последовательности 7 и перемножителя 8, выход которого также соединен с управляющими входами блока 4 и ключа 11. Причем первый выход генератора 6 соединен с установочным входом двоичного счетчика 9, выходы которого соединены шиной с управляющими входами мультиплексора 3. На приемной стороне содержит последовательно соединенные приемник 12, согласованный фильтр 13, амплитудный детектор 14, накопитель 15, пороговый блок 16, дифференцирующую цепочку 17, прерыватель 18, формирователь импульса 19, второй генератор тактовых импульсов 20 и запоминающий блок 21, выход которого является выходом устройства. Причем, выход формирователя импульса 19 также соединен с управляющими входами прерывателя 18 и демодулятора 22. Второй выход второго генератора тактовых импульсов 20 соединен с вторыми входами демодулятора 22 и запоминающего блока 21, третий вход которого соединен с выходом демодулятора 22. Кроме того, выход согласованного фильтра 13 через линию задержки 23 соединен с первым входом демодулятора 22. Передающая и приемная стороны соединены посредством линии связи 24.

Однако данная стартстопная система связи имеет низкую пропускную способность.

Изобретение направлено на повышение пропускной способности системы без увеличения энергетических затрат.

Для устранения указанного недостатка в стартстопную систему связи, содержащую на передающей стороне последовательно соединенные источник информации, регистр сдвига, мультиплексор, относительно-фазовый модулятор и передатчик, причем выход регистра сдвига соединен с входом мультиплексора шиной, последовательно соединенные первый генератор тактовых импульсов и генератор псевдослучайной последовательности, а также генератор несущей частоты, первый двоичный счетчик и первый ключ, причем второй выход первого генератора тактовых импульсов соединен с тактовым входом регистра сдвига, а третий выход - с вторым входом генератора псевдослучайной последовательности, при этом первый выход первого генератора тактовых импульсов соединен с установочным входом первого двоичного счетчика, выход которого шиной соединен с управляющим входом мультиплексора, кроме того, счетный вход первого двоичного счетчика и управляющие входы первого ключа и относительно-фазового модулятора соединены, выход первого ключа соединен с сигнальным входом относительно-фазового модулятора, синхровыход источника информации соединен с входом первого генератора тактовых импульсов, на приемной стороне последовательно соединенные приемник, согласованный фильтр, амплитудный детектор, накопитель, пороговый блок, дифференцирующую цепочку, прерыватель, формирователь импульсов, второй генератор тактовых импульсов и демодулятор, при этом выход согласованного фильтра соединен с входом линии задержки, выход формирователя импульсов соединен с управляющими входами прерывателя и демодулятора, выход которого соединен с третьим входом запоминающего блока, второй выход второго генератора тактовых импульсов соединен с вторыми входами демодулятора и запоминающего блока, передающая и приемная стороны соединены посредством линии связи, введены на передающей стороне последовательно соединенные схема НЕ, схема И, ждущий мультивибратор и второй ключ, выход которого соединен с входом первого ключа, кроме того, последовательно соединенные сумматор по модулю два и схема ИЛИ, выход которой соединен с управляющим входом первого ключа, а также дифференцирующий блок и первый фазовращатель, на приемной стороне последовательно соединенные второй фазовращатель и третий ключ, а также второй двоичный счетчик и дешифратор. При этом на передающей стороне выход первого фазовращателя соединен с третьим входом второго ключа, а вход - с вторым входом второго ключа и выходом генератора несущей частоты.

Синхровыход источника информации соединен с входом схемы НЕ, Выход генератора псевдослучайной последовательности соединен с третьим входом схемы И и входом дифференцирующего блока, выход которого соединен с вторым входом схемы И, выход которой соединен с третьим входом сумматора по модулю два, второй вход которого соединен с вторым входом генератора псевдослучайной последовательности. Выход ждущего мультивибратора соединен с вторым входом схемы ИЛИ.

На приемной стороне выход второго двоичного счетчика шиной соединен с входом дешифратора, выход которого соединен с управляющим входом третьего ключа, второй вход которого соединен с входом второго фазовращателя и выходом линии задержки. Выход третьего ключа соединен с входом демодулятора. Второй выход второго генератора тактовых импульсов соединен с входом второго двоичного счетчика.

На фиг.2 представлена функциональная схема предлагаемой стартстопной системы связи, где обозначено:

1 - источник информации;

2 - регистр сдвига;

3 - мультиплексор;

4 - относительно-фазовый манипулятор;

5 - передатчик;

6, 27 - первый и второй генераторы тактовых импульсов (ГТИ);

7 - генератор псевдослучайной последовательности (ПСП);

8 - сумматор по модулю два;

9, 33 - первый и второй двоичные счетчики;

10, 11, 30 - первый, второй и третий ключи;

12 - схема ИЛИ;

13 - схема НЕ;

14 - схема И;

15 - ждущий мультивибратор;

16 - дифференцирующий блок;

17 - генератор несущей частоты (ГНЧ);

18, 32 - первый и второй фазовращатели;

19 - приемник;

20 - согласованный фильтр;

21 - амплитудный детектор;

22 - накопитель;

23 - пороговый блок;

24 - дифференцирующая цепочка;

25 - прерыватель;

26 - формирователь импульсов;

28 - запоминающий блок;

29 - линия задержки;

31 - демодулятор;

34 - дешифратор;

35 - линия связи.

Предлагаемая система связи содержит последовательно соединенные источник информации 1, регистр сдвига 2, мультиплексор 3, относительно-фазовый манипулятор 4 и передатчик 5. Кроме того, последовательно соединенные первый ГТИ 6, генератор ПСП 7 и сумматор "по модулю два" 8, схему ИЛИ 12, выход которой соединен с управляющими входами относительно-фазового манипулятора 4, первого ключа 10 и счетным входом первого двоичного счетчика 9, выход которого шиной соединен с управляющим входом мультиплексора 3, При этом выход первого ГТИ 6 соединен с установочным входом первого двоичного счетчика 9. А также последовательно соединенные схема НЕ 13, схема И 14, ждущий мультивибратор 15, второй ключ 11 и первый ключ 10, выход которого соединен с сигнальным входом относительно-фазового манипулятора 4. При этом выход мультивибратора 15 соединен с вторым входом схемы ИЛИ 12. Выход схемы И 14 соединен с третьим входом сумматора по "модулю два" 8. Выход генератора ПСП 7 соединен с третьим входом схемы И 14 и через дифференцирующий блок 16 - с вторым входом схемы И 14. Второй выход первого ГТИ 6 соединен с тактовым входом регистра сдвига 2, третий выход первого ГТИ 6 - с вторыми входами генератора ПСП 7 и сумматора по "модулю два" 8. Синхровыход источника информации 1 соединен с входами схемы НЕ 13 и первого ГТИ 6. Причем, выход ГНЧ 17 соединен с вторым входом второго ключа 11 и через первый фазовращатель 18 - с третьим входом второго ключа 11.

На приемной стороне содержит последовательно соединенные приемник 19, согласованный фильтр 20, амплитудный детектор 21, накопитель 22, пороговый блок 23, дифференцирующую цепочку 24, прерыватель 25, формирователь импульсов 26, второй ГТИ 27 и запоминающий блок 28, выход которого является выходом приемной стороны системы связи. При этом выход согласованного фильтра 20 через последовательно соединенные линию задержки 29, второй фазовращатель 32, третий ключ 30 соединен с первым входом демодулятора 31, выход которого соединен с третьим входом запоминающего блока 28. Кроме того, выход линии задержки 29 соединен с вторым входом третьего ключа 30. Выход формирователя импульсов 26 соединен с управляющими входами прерывателя 25 и демодулятора 31. Второй выход второго ГТИ 27 соединен с вторыми входами демодулятора 31 и запоминающего блока 28 и входом второго двоичного счетчика 33, выход которого шиной соединен с входом дешифратора 34, выход которого соединен с управляющим входом третьего ключа 30.

Передающая и приемная стороны соединены посредством линии связи 35.

Стартстопная система связи работает следующим образом.

В случайный момент времени на выходе источника информации 1 создаются n информационных символов ("0" или "1") длительности τ (фиг.3а). При t=0 на втором выходе генератора тактовых импульсов 6 формируются n тактовых импульсов (например, n=4, фиг.3б), которые записывают информационные символы в регистр сдвига 2, на его первом выходе создается короткий импульс (фиг.3в), по переднему фронту которого производится начальная установка генератора псевдослучайной последовательности 7 и установка всех разрядов двоичного счетчика 9 в единичное состояние, а на третьем выходе - меандр, состоящий из (n + 1) имцульсов длительности τ/2 (фиг.3г), который в блоке 8 складывается логически с псевдослучайной последовательностью той же длины, поступающей с выхода генератора 7 (фиг.3д). Положительная часть результирующего сигнала, поступающая с выхода блока 8 (фиг.3е), используется для управления (через блок 12) работой блоков 9, 4 и ключа 10. В момент действия переднего фронта его первого импульса блок 9 устанавливается в нулевое состояние, открывается ключ 10, 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 блока 4 формируются колебания несущей частоты с произвольной начальной фазой в течение интервала времени τ/2. При поступлении второго положительного фронта сигнала в счетчике 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. В момент положительного перепада напряжения на выходе блока 7 (фиг.3д) на второй вход схемы И 14 поступает положительный импульс, сформированный в блоке 16, на первый - положительный с выхода схемы 13 НЕ, а на третий - сигнал с выхода генератора 7. Положительный фронт импульса, получающегося при этом на выходе блока 14, запускает на время τ/2 ждущий мультивибратор 15, выходной сигнал которого подключает к выходу ключа 11 сигнал генератора 17, смещенный фазовращателем 18 на τ/2. В этот же момент времени выходной сигнал блока 14 обнуляет выход сумматора 8, а выходной сигнал мультивибратора 15 через блок 12 переводит счетчик 9 в следующее состояние и на выходе мультиплексора появляется очередной (n-й) информационный символ, который используется в блоке 4 для манипуляции несущей, смещенной по фазе на π/2 относительно ее первоначального значения. Таким образом на выходе блока 4 создается относительно фазоманипулированный сигнал, в котором первый радиоимпульс информации не несет, а служит опорным для второго уже информационного импульса (фиг.3ж).

На приемной стороне относительно фазоманипулированный сигнал после общей фильтрации в приемнике 19 и согласованной - в фильтре 20 для одиночного радиоимпульса длительности τ/2 поступает на амплитудный детектор 21 с выходной разделительной емкостью. Его выходной двуполярный сигнал с треугольными импульсами оптимально накапливается в блоке 22 и на его выходе формируется сигнал, имеющий вид автокорреляционной функции колебания на выходе амплитудного детектора 21, с максимальным значением в момент времени Т. Сигнал, превысивший порог V в блоке 23, затем дифференцируется. В момент прохождения результата дифференцирования через ноль в формирователе импульса 26 формируется короткий импульс, который, действуя на прерыватель 25, запрещает поступление сигнала на свой вход в течение интервала времени Тc. В блоке 31 осуществляется демодуляция поступающего с выхода фильтра 20 и задержанного в линии задержки 29 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 31 определяет импульс, поступающий с формирователя импульса 26, а моменты сравнения фаз соседних радиоимпульсов - передние фронты импульсов, поступающих с первого выхода генератора 27 (фиг.3и). По задним фронтам этих импульсов выносится решение о приеме символов и фиксация их в запоминающем блоке 28. Считывание информации с блока 28 на выход системы осуществляется импульсами, поступающими со второго выхода генератора 27 (фиг.3к).

Если на передающей стороне в определенный момент времени имелся положительный перепад сигнала (фиг.3д) и изменялась начальная фаза несущей на π/2, то на приемной стороне в генераторе 27 в этот же момент создается дополнительный импульс (последний импульс фиг.3и). Его временное положение определяется счетчиком 33 и дешифратором 34. Выходной сигнал последнего подключает к выходу ключа 30 сигнал блока 29 через фазовращатель 32, в котором его начальная фаза смещается на - π/2. Таким образом устраняется фазовый сдвиг, внесенный в сигнал на передающей стороне.

Таким образом, применение предлагаемой стартстопной системы связи позволяет повысить пропускную способность системы без увеличения энергетических затрат.

В отличие от известной в предлагаемой системе для передачи информации используются все элементы синхросигнала (то есть обеспечивается повышение пропускной способности примерно на треть), не только разнесенные по времени, но и смежные (фиг.3е).

Для исключения внеполосных излучений и межсимвольных искажений второй из смежных элементов передается на несущей частоте, смещенной по фазе на π/2 относительно фазы первого из них. На приемной стороне этот фазовый сдвиг устраняется. Эти процедуры действительно позволяют получить указанный эффект (см., например, стр. 91-92 в книге М.С. Немировского "Цифровая передача информации в радиосвязи", М.: Связь, 1970).

Все устройства, входящие в систему связи, являются известными. Принципы и устройства ОФМ приведены в книге Н.Т. Петровича "Передача дискретной информации в каналах с фазовой манипуляцией", М.: Сов. Радио, 1965. Накопитель 15 согласован с огибающей принимающего сигнала и может быть выполнен на линии задержки с отводами с соответствующими фазовращателями в них и сумматоре (см. книгу Л.Е. Варакина "Система связи с шумоподобными сигналами", М.: Радио и связь, 1985, рис. 21.4).

Источник информации

1. Патент РФ №2168867, Н 04 L 25/00.

Изобретение относится к электросвязи и может использоваться в проводных, радио-, радиорелейных и космических системах связи. Достигаемый технический результат - повышение пропускной способности системы без увеличения энергетических затрат. Стартстопная система связи содержит источник информации (1), регистр сдвига (2), мультиплексор (3), относительно-фазовый манипулятор (4), передатчик (5), генераторы тактовых импульсов (6, 27), генератор псевдослучайной последовательности (7), генератор несущей частоты (17), ключи (10, 11, 30), двоичные счетчики (9, 33), приемник (19), согласованный фильтр (20), амплитудный детектор (21), накопитель (22), пороговый блок (23), дифференцирующую цепочку (24), прерыватель (25), формирователь импульсов (26), запоминающий блок (28), линию задержки (29), демодулятор (31), линию связи (35), схему НЕ (13), схему И (14), ждущий мультивибратор (15), сумматор по модулю два (8), схему ИЛИ (12), дифференцирующий блок (16), фазовращатели (18, 32), дешифратор (34). 3 ил.

Стартстопная система связи, содержащая на передающей стороне последовательно соединенные источник информации, регистр сдвига, мультиплексор, относительно-фазовый модулятор и передатчик, причем выход регистра сдвига соединен с входом мультиплексора шиной, последовательно соединенные первый генератор тактовых импульсов и генератор псевдослучайной последовательности, а также генератор несущей частоты, первый ключ и первый двоичный счетчик, причем второй выход первого генератора тактовых импульсов соединен с тактовым входом регистра сдвига, а третий выход - со вторым входом генератора псевдослучайной последовательности, при этом выход первого генератора тактовых импульсов соединен с установочным входом первого двоичного счетчика, выход которого шиной соединен с управляющим входом мультиплексора, кроме того, счетный вход первого двоичного счетчика и управляющие входы первого ключа и относительно-фазового модулятора соединены, выход первого ключа соединен с сигнальным входом относительно-фазового модулятора, синхровыход источника информации соединен с входом первого генератора тактовых импульсов, на приемной стороне последовательно соединенные приемник, согласованный фильтр, амплитудный детектор, накопитель, пороговый блок, дифференцирующую цепочку, прерыватель, формирователь импульсов, второй генератор тактовых импульсов и запоминающий блок, выход которого является выходом устройства, а также линию задержки и демодулятор, при этом выход согласованного фильтра соединен с входом линии задержки, выход формирователя импульсов соединен с управляющими входами прерывателя и демодулятора, выход которого соединен с третьим входом запоминающего блока, второй выход второго генератора тактовых импульсов соединен с вторыми входами демодулятора и запоминающего блока, передающая и приемная стороны соединены посредством линии связи, отличающаяся тем, что введены на передающей стороне последовательно соединенные схема НЕ, схема И, ждущий мультивибратор и второй ключ, выход которого соединен с входом первого ключа, кроме того, последовательно соединенные сумматор по модулю два и схема ИЛИ, выход которой соединен с управляющим входом первого ключа, а также дифференцирующий блок и первый фазовращатель, выход которого соединен с третьим входом второго ключа, а вход - с вторым входом второго ключа и выходом генератора несущей частоты, синхровыход источника информации соединен с входом схемы НЕ, выход генератора псевдослучайной последовательности соединен с третьим входом схемы И, с входом сумматора по модулю два и входом дифференцирующего блока, выход которого соединен с вторым входом схемы И, выход которой соединен с третьим входом сумматора по модулю два, второй вход которого соединен с вторым входом генератора псевдослучайной последовательности, выход ждущего мультивибратора соединен со вторым входом схемы ИЛИ, на приемной стороне последовательно соединенные второй фазовращатель и третий ключ, а также второй двоичный счетчик, выход которого шиной соединен с входом дешифратора, выход которого соединен с управляющим входом третьего ключа, второй вход которого соединен с входом второго фазовращателя и выходом линии задержки, выход третьего ключа соединен с входом демодулятора, при этом второй выход второго генератора тактовых импульсов соединен с входом второго двоичного счетчика.