Приемо-передающая система двоичного кода фазоманипулированными сигналами Советский патент 1984 года по МПК H04L27/18 

Изобретение относится к электросвязи и телемеханике и может быть ис пользовано при проектировании устройств передачи цифровой информации фазоманипулир.ованными (ФМ) сигналами по каналам связи и телемеханики. Известна приемно-передаквдая систе ма двоичного кода Ш сигналами, содержащая в передающей части последовательно соединенные генератор и мо.дулятор, мультиплексор и двоичный счетчик, разрядные выходы которого подключены к управляющим входам мультиплексора, информационные входы которого являются входом передающей части, а в приемной части последовательно соединенные демодулятор и триггер .последовательного кода 1 Недостаток этой системы состоит в необходимости- создания в приемник устройства формирования опорного напряжения для синхронного (когерентного) детектирования ФМ сигналов, что обусловлено использованием ФАП типа Костас. Как и другие системы с абсолютной фазовой модуляцией эта система также имеет склонность к переходу в режим обратной работы из-за возможности установления одного из двух устойчивых состояний начальной фазы опорного напряжения, отличающихся на 180° Цель изобретения - повышение достоверности приема. С этой целью в приемно-передающей системе двоичн-ого кода фазоманипулированными сигналами, содержащей в передающей части последовательно сое диненные генератор и модулятор, муль типлексор и двоичный счетчик, разряд ные выходы которого подключены к управляющим входам мультиплексора, информационные входы которого являются входом передающей части, а в приемной частиПоследовательно соеди ненные демодулятор и триггер последо вательного кода, в передающую часть введены последовательно соединенные блок дифференцирования, элемент 2ЙИЛИ, управлякяций триггер, счетчик числа полупериодов Несущей и счетный триггер, последовательно соединенные триггер интервала передачи и элемент ИЛИ, при этом вторые входы элемента 2И-ИЛИ соединены с прямым и инверс ным выходами мультиплексора, выход элемента ИЛИ подключен к S-входу уп равлякяцего триггера, счетный вход счетчика числа полупериодов несущей соединен с выходом генератора, а выход подключен к второму входу элемен ,та ИЛИ и счетному входу двоичного счетчика, выход счетного триггера подключен к второму входу модулятора выход которого подключен к входу блока дифференцирования, кроме того S-вход триггера интервала передачи соединен с входом установки в ноль двоичного счетчика, а R-вход соединен с управляющим выходом двоичного сметчика, а в приемную часть введены преобразователь последовательного кода в параллельный, элемент ИЛИ, селектор временного интервала и счет чик числа манипуляций, при этом выход триггера последовательного кода подключен к информационному входу преобразователя последовательного кода в параллельный, сдвиговый вход которого соединен с выходом элемента ИЛИ, входы которого соединены с выходами демодулятора, выход селектора временного интервала подключен к входу установки в ноль счетчика числа манипуляций, а его вход и счетный вход счетчика числа манипуляций соединены с. выходом элемента ИЛИ. На фиг. 1 приведена структурноэлектрическая схема.передающей части системы; на фиг. 2 - временные диаrpaMNb работы передающей части системы; на фиг. 3 - структурно-электрическая схема приемной части системы; на фиг. 4 - временные диаграммы работы приемной части системы. Передающая часть системы (фиг.1) содержит генератор i, модулятор 2, двоичный счетчик .3, мультиплексор 4, блок 5 диЕфференцирования, элемент 2И-ИЛИ 6, управлякяций триггер 7, счетчик 8 числа полупериодов несущей, счетный триггер 10 интервала и элемент ИЛИ 11. приемная часть системы (фиг. 3) содержит демодулятор 12, триггер 13 последовательного кода, преобразователь 14 последовательного кода в параллельный, элемент ИЛИ 15% селектор 16 BpeMeHHOijo интервала и счетчик 17 числа манипуляций. Приемо-передающая система двоич- ного кода ФМ сигнала работает следующим образом.. . Работу передающей части системы, т.е. процесс формирования выходного ФМ сигнала, рассмотрим на примере передачи кода вида 00111011, т.е. одного байта информации. Пусть в момент времени t вьздается сигнал Передать (фиг. 2а). Этим сигналом обнуляется двоичный счетчик 3 и устанавливается в единичное состояние триггер 10 (фиг. 26), который через элемент ИЛИ 11 снимает нулевой потенциал на S-входе управляющего триггера 7. Управляющий триггер 7 находится в единичном состоянии, что обеспечивает обнуление счетчика 8 и запрет подсчета числа импульсов счетчиком 8 до перехода управляющего триггера 7 в противоположное со ;тояние. Так как в первом разряде передаваемого кода записан ноль, то на прямом выходе мультиплексора 4 .(фиг. 2е) находится нулевой потенциал, а на инверсном - высокий, разрешающий работу нижней схеме совпадения элемента 2И-ЙЛИ 6, на второй вход .которой поступают импульсы с верхнего выхода блока 5 дифференцир вания, характеризующие максимальное значение производной при переходе сигнала «а выходе модулятора 2 из об ласти отрицательных полуволн в пЬложительйые (фиг. 21). Первым же импульсом после момента времени t . (на фиг. 2ч он выделен горизонтальной скобкой), прошедшим через нйж.нюю схему совпадения элемента 2И-ИЛИ 6, управляющий триггер 7 устанавливается в нулевое состояние (фиг. 2g и разрешает подсчет числа полупериЪ дов несущей с генератора 1 счетчику 8, коэффициент пересчета которого может быть четным или нечетным, а для приведенного случая равный четы рем полупериодам. В момент времени t( (после.четырех полупериодов несущей) импульсом с выхода счетчика 8(фиг, 2ж) перебрасывается в проти воположное состояние счетный тригге 9(фиг. 2о), что обеспечивает манипуляцию по фазе на выходе модулятор 2 в области отрицательных полуволн (фиг. 2Ь), Этим же импульсом через элемент ИЛИ И снова устанавливается в единичное состояние управляющий триггер 7, т.е. происходит обнуление и торможение счётчика 8, а также увеличивается на единицу в двоичном счетчике 3, чем определя ется опрос второго разряда передава мого кода на входе мультиплексора 4 Так как во втором рдзряде тоже записан ноль, то весь процесс форми рования второй манипуляции по фазе аналогичен указанному и в момент вр tg осуществляется манипуляция по фазе снова в области отрицательных полуволн (фиг. 2&.) . Однако сприбавлением второго третьего разря да на входе мультиплексора 4, так как в нем записана единица, на прям выходе мультиплексора 4 (фиг. 2в) по является высокий уровень, разрешак)щий работу верхней схемы совпадения элемента 2И-ИЛИ 6, на второй вход ко торой поступают импульсы с выхода блока 5 дифференцирования о минималь ном значении производной при переходе сигнала на выходе модулятора 2 из области положительных.полуволн в отрицательные. Первым же импульсом с нижнего выхода блока 5 дифференцирования (на фиг. 2 условно эти импульсы изображены отрицательньи ш), а первый после момента времени t выделен горизон тальной скобкой) управлякяций тригге 7 устанавливается в нулевое состояние. Обнуленный до этого сче.тчик 8 . снова отсчитывает четыре полупериода частоты {{ есуЩей, и импульсом с его в момент времени t перебрасывается в противоположное состояние управляющий триггер 7, что определяет манипуляцию по фазе в области положитед;ьных полуволн. Процесс последовательного опроса разрядов передаваемого кода повторяется, я в момент времени t- опраш.нвается последний, восъноЛ разряд кода передаваемого сообщения. Так как S нем записгьна единица, то высоким уровнем с прямого выхода мультиплексора 4 разрешается прохождение импульсов с выхода блока 5/харакхеризукщих кщнимальмое значение производН00, через .верхикоо схему совпадения элемента 2Й-ИЛИ, 6, и первым прошедшим импульсом после момента времени t-j (на фиг. он тоже вцделен горизонтальной скобкой) устанавливается в нулевое состояние управлящий риггер 7, обнуленнь счетчик 8 подсчитывает четыре полупериода несущей, и в момент времени .tg импульсом с его выхода (фиг. 2Ж) перебрасывается в противоположное состояние счетный триггер 9, что вызывает манипуляцию по фазе в области положительных полуволн на выходе модулятора (фиг. 2Ь) . Этим же импульсом через элемент ИЛИ 11 устанавливается в нулевое состояние управлякщий триггер7, т.е. обнуляется и тормозится счетчик 8, . а с управляемого выхода двоичного счетчика 3, опросившего до этого последний разряд на входе мультиплексора 4, будет получен сигнал Конец (фиг. 2|с) , по которому устанавливается в нулевое состояние триггер 10, нулевой потенциал с которого через элемент ИЛИ 11 удерживает управляющий триггер 7 в единичном состоянии независимо от того, что на его R-вхсэд поступают импульсы, т.е. обнулённый счеучик 8 находится в заторможенном состоянии. I Как указывалось, коэффициент пересчета счетчика 8 мсякет бь1ть четным или иечетным. ФМ сиарнал, полученный при четном числе полупериодов, отсчитываемых счетчиком 8f показан на фиг. 2Ь. При нечетном коэффициенте пересчета этого счетчика 8 единицы кода передаваемого сообщения однозначно передают манипуляциями фазы в области только отрицательных полуволн, а нуль - только в области положительных полуволн, из чего следует, что при необходимости испол1 зования нечетного коэффициента пересчета счетчика 8 и сохранения указанного соответствия противоположньш значениям разрядов передаваемого кода ФМ сигналу можно, например на входе мультиплексора 4р выставлять инверсный код или наоборот подсоединить выходы мультиплексора 4 к элементу 2И-ИЛИ 6. Режим непрерывной передачи информации, т.е. полного временного согла сования передачи очередного кода, .выставляемого на входы мультиплексора 4 , с последним разрядом уже переданного кода (момент времени tg) воз можен , если очередной импульс Пере дать (момент времени tg) сформирован на промежутке времени меньшем, чем длительность одного полуперисда несущей, что вытекает из минимального интервала времени нахождения управляюгцего тр иггера .7 в .единичном состоянии при передаче одинаковых значений двоичных разрядов на входах мультиплексора 4. При таком режиме может быть использован мультиплексор 4 с небольшим числом входов, в пределе - с одним входом, или сдвиговой регистр с прямым и инверсным выходами последнего ста хиего разряда Импульсами сдвига на нем могут служить сигналы со счетчика 8, перезо-: .дящие двоичный счетчик 3 на очередную позицию для опроса последующих разрядов на вход мультиплексора 4. Тогда двоичный счетчик 3 может использоваться для подсчета количества передаваемых двоичных разрядов. Работа приемной части системы. Сигнал на входе демодулятора 12 , показан на фиг. 4а, а выходной сигнал - на фиг. 4 S. Импульсы с выходов демодулятора 12, соответствующие манипуляции по фазе в области отрицательных полуволн, т.е. передаче нулей кода, показаны на фиг. 4Ь, а соответствующие передаче единиц кода на фиг, 42. При подаче зтих импульсов на входы триггера 13 на его выходе образуется последовательный код принимаемого сообщения, а объединение их по элементу ИЛИ 15 позволяет получить тактовую последователь ность импульсов (фиг. 49-) , управляющую поразрядным приемом кода. Параллельный код принятого сообщения полу чается на выходах преобразователя 14,на информационный вход которого поступа ет последовательный. KOj принимаемого сообщения с выхода триггера 13 (фиг. 4fc), а на сдвиговый вход - так товая последовательность импульсов с выхода элемента ИЛИ 15. Импульс Перепись параллельно кода (фиг. 4) получается с выхода счетчика 17, подсчитывающего число импульсов с выхода элемента ИЛИ 15, при дЬстижении им заданного числа разрядов двоичного кода, равного для приведенного случая восьми (фиг. 4|). Установка в ноль этого счетчика производится селектором 16 (фиг. 4JK) каждый раз, если очередной импульс, поступающийс элемента ИЛИ 15 на его вход,приходит .через интервал времени больший,чем м.аксимальная длительность элементарной посылки макс т.е.Ч где , т время паузы между моментами передачи последнего разряда предыдущего кода и первого разряда следующего. Если к передаваемому сообщению применялось помехоустойчивое кодирование для повьвиения достоверности принимаемой информации или определения границ передаваемого сообщения, например контроль по паритету, то стробкрованием сигнала последовательного кода на выходе триггера 13 (фиг, 4е) тактовыми импульсами с вы- . хода элемента ИЛИ 15 (фиг, 4) можно получить число единиц или нулей в принятом сообщении, которое, кроме . того, может быть получено подсчетом их с соответствующего выхода демодулятора 12. Это дает возможность проверить верность принятого кода и в зависимости от результата анализа выдавать, например, сигнаты переписи, исправления или повторения передачи того же кода при решающей обратной связи, Технико-экономический эффект предлагаемой системы заключается в том, что система позволяет по-новому решать задачу передачи информации ФМ сигналами, что позволяет исключить необходимость жесткой синхронизации в режиме непрерывной передачи инфор- . мадии, временное стробирование при последователь.ном приеме разрядов кодового слова, перекодирование двоичного кода и повысить помехоустойчивость за счет контроля по паритету при меньшем кодовом расстоянии по сравнению с методом относительной фазовой манипуляции, чем повышается достоверность приема.

-и

7

Выкод

ПРИЕМО-ПЕРЕДАЮЩАЯ СИСТЕМА ДВОИЧНОГО КОДА ФАЗРМАНИПУЛИРОВАННЫМИ СИГНАЛАМИ, содержащая в передающей части последовательно соединенные генератор и модулятор, мультиплексор и двоичный счетчик, .разрядные выходы которого подключены к управляющим входам мультиплексора, информационные входы которого являются входом передающей части, а в приемной части последовательно соединенные демодулятор и триггер последовательного кода, от л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения достоверности приема, в передающую часть введены последовательно соединенные блок дифференцирования, элемент 2И-ИЛИ, управляющий триггер, счетчик числа полупериодов несущей и счетный триггер, последовательно соединенные триггер интервала передачи и элемент ИЛИ, при этом вторые входы элемента 2ИИЛИ соединены с прямым и инверсным выходами мультиплексора, выход элемента ИЛИ подключен К S-входу управляющего триггера, счетный вход счетчик.а числа полуперидов несущей соединен с выходом генератора, а выход подключен к второму входу элемента ИЛИ и счетному входу двоичного счетчика, выход счетного триггера подключен к второму входу модулятора-, выход которого подключен к входу Олока дифференцирования, кроме то-,, го S-вход триггера интервала передачи соединен с входом установки в ноль двоичного счетчика, а R-вход соединен с управляющим выходом двоичного счетчика, а в приемную часть введены преобразователь последова /) тельного кода в параллельный, элемент ИЛИ, селектор временного интервала и счетчик числа манипуляций, при этом выход триггера последовательного кода подключен к информационному входу преобразователя последовательного кода в параллельный, сдвиговый вход которого, соединен с выходом элемента ИЛИ, входы которого соединены с выходами демодулято ра, выход селектора временного интерСП вала подключен к входу установки в ноль счетчика числа манипуляций, а 1 со его вход и счетный вход счетчика числа манипуляций соединены с выхо- дом элемента ИЛИ.

Передать а -|гПоемдобательныи код tf ЛЛЛЛдДДлЛЛ/ПА/ПЛ/П/ TJЦПереписьПерепись