Устройство ввода-вывода синхронной двоичной информации в цифровые тракты Советский патент 1988 года по МПК H04J3/00 H04J3/06 

пы подключены выходы блока прогнозирования стаффинговых и спиллинговых циклов, при этом второй, третий и четвертый выходы депшфратора служебной кодовой группы подключены к соответствующим входам блока управления тактовой частотой, а пятый выход дешифратора служебной кодовой группы подключен к соответствующему входу блока памяти, причем входы и выходы блока прогнозирования стаффинговых и спиллинговых циклов и выходы блока управления тактовой частотой являются соответствующими входами и выходами узла регулярного прогнозирования, отличающееся тем, что, с целью повышения точности сопряжения при асинхронном вводе-выводе цифровой информации за счет обнаружения однократньпс ошибок в служебной кодовой комбинации путем перехода к кодированию служебной информации с помощью последовательного инвертирования соответствующих элементов псевдослучайной последовательности (ПСП), на передающей стороне введен блок инверсии элемента ПСП, к первому входу которого подключен выход рекуррентного регистра сдвига, а к соответствующим входам блока инверсии элементов ПСП подключены соответствующие выходы формирователя служебной кодовой группы, к дополнительному входу которого подключен первьш выход блока запуска и управления, а на приемной стороне дополнительные выходы .блока приема рекурренты подключены к соответствующим дополнительным входам дешифратора служебной кодовой группы.

2. Устройство по П.1, отличающееся тем, что формирователь служебной кодовой группы содержит с первого по семнадцатый элементы И, первый и второй элементы НЕ, сумматор по модулю два и элемент ИЛИ, к первому и второму входам которого подключены выходы соответственно седьмого и двенадцатого элементов И, к первым входам которых подключен выход одиннадцатого элемента И, первый вход которого объединен с первым входом шестого элемента И, выход которого подключен к первым входам первого и второго элементов И, при этом первый вход третьего элемента И, объединен с первыми входами четвертого и пятого элементов И, первый вход

восьмого элемента И объединен с первыми входами девятого и десятого элементов И, первый вход тринадцатого элемента И объединен с первыми входами четырнадцатого элемента И и пятнадцатого элемента И, выход которого подключен к первым входам шестнадцатого и семнадцатого элементов И и объединен с выходами девятого и четырнадцатого элемента И, к второму входу которого, а также к вторым входам девятого и четвертого элементов И подключен выход первого элемента И, выход второго элемента И подключен к вторым входам третьего восьмого и тринадцатого элементов И, выход третьего элемента И объединен с выходом восьмого элемента И и выходом пятого элемента И, к второму входу которого, а также к вторым входам десятого и пятнадцатого элементов И подключен выход элемента ИЛИ, выход четвертого элемента И объединен с выходами десятого и тринадцатого элементов И, при этом вторые входы второго, седьмого и двенадцатого элементов И объединены, а второй вхо шестого элемента И объединен с первы входом сумматора по модулю два и входом первого элемента НЕ, выход которого подключен к второму входу одиннадцатого элемента И, а второй вход семнадцатого элемента И объединен с входом второго элемента НЕ, выход которого подключен к второму входу шестнадцатого элемента И, выход которого, а также выход сумматора по модулю два и выходы пятого, десятого и семнадцатого элементов И, являются соответствующими выходами формирователя служебной кодовой группы, первым и дополнительным входами которого являются соответственно вход второго элемента НЕ и первый вход одиннадцатого элемента И, а второй вход первого, второго и шестого элементов И, второй вход сумматора по модулю два и первые входы третьего, восьмого и тринадцатого элементов И являются соответствующими входами формирователя служебной кодовой группы.

3. Устройство по П.1, отличающееся тем, что блок инверсии элементов ПСП содержит генератор импульсов, выход которого подключен к Шервому входу первого элемента ИЛИ, а также последовательно соединенные первый элемент НЕ, второй элемент И,

1

второй элемент НЕ и элемент ИЛИ, к второму входу которого подключен выход первого элемента И, второй вход которого объединен с вторым входом второго элемента И и является первым входом блока инверсии элементов ПСП, выходом которого является выход элемента ИЛИ, а входы генератора импульсов являются соответствующими входами блока инверсии элементов ПСП, при этом выход генератора импульсов подключен к входу первого элемента НЕ.

4. Устройство ПОП.1, отличающееся тем, что блок приема ре курренты содержит последовательно соединенные входной регистр, элемент сравнения, элемелт задержки и буферный регистр сдвига, а также датчик эталонной ПСП, первый вход которого объединен с вторым входом буферного регистра сдвига и является вторым входом блока приема рекурренты, первым и третьим входами которого является соответственно первый и второй входы входного регистра, причем второй вход входного регистра объединен с вторым входом датчика эталонной ПСП и третьим входом буферного регистра сдвига, к четвертому входу которого подключен первый выход датчика эталонной ПСП, вторые выходы которого подключены к вторым входам

элемента сравнения, выход которого подключен к третьему входу датчика эталонной ПСП, третий выход которого а также выходы буферного регистра сдвига, выход элемента задержки и выходы входного регистра сдвига являются соответствующими выходами блока приема рекурренты.

5. Устройство по П.1, о т л и ч а ю щ е ее я тем,что дешифратор служебной кодовой группы содержит последовательно соединенные блок сравнения, первый элемент И, дешифратор состояний, первый элемент ИЛИ, сумматор по модулю два и второй элемент ИЛИ, к второму и третьему входам которого подключены соответственно выход второго элемента И и третий выход дешифратора состояний, второй выход которого подключен к первым входам второго и третьего элементов И, при этом входы блока сравнения, вторые входы первого элемента И, дешифратора состояний, сумматора по модулю два, второго и третьего элементов И являются соответствующими входами дешифратора слунсебной кодовой группы соответствующими выходами которого являются третий и четвертый выходы дешифратора состояний, выход первого элемента ИЛИ, выход второго элемента ИЛИ и выход третьего элемента И.

1

Изобретение относится к связи и может быть использовано в аппаратуре асинхронного ввода-вывода синхронной двоичной информации в цифровые трак- ты систем, основанных на импульсно- кодовой модуляции, дельта-модуляции и других цифровых методах модуляции. Оно предназначено для асинхронного сопряжения по скорости двух последо.- вательностей цифровых сигналов, номинальные значения частот следования которых различны и априорно известны.

Цель изобретения - повьш1ение точности сопряжения при асинхронном вво- де-выводе цифровой информации за счет обнаружения однократных ошибок в служебной кодовой комбинации путем перехода к кодированию служебной информации с помощью последовательного инвертирования соответствующих элементов псевдослучайной последовательности (ПСП).

На фиг. 1 представлена структурная электрическая схема передающей стороны устройства ввода-вывода синхронной двоичной информации в цифровые тракты; на фиг. 2 - схема приемной стороны; на фиг.З - схема блока инверсии элементов ПСП; на фиг. 4 - схема формирователя служебной кодовой группы; на фиг. 5 - схема блока приема рекурренты; на фиг. 6 - схема дешифратора служебной кодовой группы; на фиг.7 - схема блока коррекции сверхцикла; на фиг. 8 - схема блока прогнозирования .ффинговых и спиллинговых циклов;

на фиг. 9 - схема блока измерения ,,информационного: цикла;на фиг. 10 - схема блока управления тактовой частотой,

Устройство ввода-вывода синхронной двоичной информации в цифровые тракты содержит на передающей стороне управляемый распределитель 1,блок 2 запуска и управления, рекуррентный регистр 3 сдвига, блок 4 памяти, двоично-десятичный преобразователь 5, блок 6 инверсии элементов псевдослучайной последовательности (ПСП), узел 7 контроля и коррекции прогноза блок 8 коррекции сверхцикла, блок 9 прогнозирования стаффинговых и спил- линговых циклов, формирователь 10 служебной кодовой группы, блок 11 измерения информационного цикла, на приемной стороне блок 12 запуска и управления,; двоично-десятичный преобразователь 13, блок 14 памяти, дешифратор 15 служебной кодовой группы блок 16 приема рекурренты, управляе- мьй распределитель 17, блок 18 коррекции, генератор 19 тактовой частоты, узел 20 регулярного прогнозирования, блок 21 прогнозирования стаффинговых и спиллинговых циклов, блок 22 управления тактовой частотой,блок 6 инверсии элементов ПСП содержит генератор 23 импульсов, первый элемент И 24, первый элемент НЕ 25,второй элемент И 26, второй элемент НЕ 27, элемент ИЛИ 28, формирователь 10 служебной кодовой группы содержит элементы И 29-43, первый элемент НЕ 44, сумматор по модулю два 45, эле- мент ИЛИ 45, второй элемент НЕ 47, шестнадцатый элемент И 48, семнадцатый элемент И 49, блок 16 приема рекурренты содержит входной регистр 50 элемент 51 сравнения, датчик 52 эталонной ПСП, элемент 53 задержки, бу- ферный регистр 54 сдвига, дешифратор 15 служебной кодовой группы содержит элемент 55 сравнения, первый элемент И 56, дешифратор 57 состояний, пер- вый элемент ИЛИ 58, сумматор 59 по модулю два, второй элемент И 60,второй элемент ИЛИ 61, третий элемент И 62, блок 8 коррекции сверхцикла содержит первый элемент И 63, первьй элемент ИЛИ 64, второй элемент И 65, первый счетчик 66, дешифратор 67 нуля, третий и четвертый элементы И 68,69, второй счетчик 70, пятый элемент И 71, блок 9 прогнозирования

стаффинговых и спиллинговых циклов содержит счетчик 72, дешифратор 73, элемент И 74, элемент ИЛИ 75,НС-триггер 76, блок 11 измерения информационного цикла содержит счетчик 77, дешифратор 78 состояний, первый и второй элементы ИЛИ 79 и 80, блок 22 управления тактовой частотой содержит первый элемент И 81, элемент ИЛИ 82, второй и третий элементы И 83,84.

Устройство ввода-вывода синхронной двоичной информации в цифровые тракты работает следующим образом.

Синхронный двоичный сигнал, следующий с тактовой частотой f ,лоследо- вательно по информационным циклам вводится в цифровой канал связи, характеризуемый частотой ц несущей последовательности. Начало работы устройства фиксируется на передаче моментом совпадения опорного и тактово- го импульсов в блоке 2 запуска и управления. Это совпадение достигается в результате предварительного фазирования приемной и передающей сторон устройства в начале сеанса связи. Опорные импульсы формируются в блоке 2 запуска и управления в соответстии с заданной длиной.N цикла передаи и следуют с частотой .

При заданном соотношении частот и fц и длине N цикла передачи количество и периодичность изменений числа элементов в информационном цикле, включающем в себя определенное количество тактовых импульсов между двумя смежными опорными импульсами, прогнозируются в блоке 9 прогнозирования стаффинговых и спиллинговых циклов. Этот блок предназначен для хранения и использования программы прогноза, которая составляется априори и охватывает все циклы передачи в пределах сверхцикла.

После включения устройства блок 9 прогнозирования стаффинговых и спиллинговых циклов обнуляется и затем начинает свою работу по первому опорному импульсу частоты , поступающему из блока 2 запуска и управления вслед за тем, как осуществлено начальное фазирование приемной и передающей сторон устройства. Это обеспечивает работу устройства, начиная с ервого информационного каждого сверх- икла. Счет последующих информационных циклов в пределах каждого сверх- . икла осуществляется по опорным им

513

пульсам. В соответствии с программой прогноза на выходе блока 9 прогнозирования стаффинговых и спиллинговых циклов вырабатываются 1 или О сигналы, которые соответственно указывают на то, что прогнозируемое количество элементов в информационном цикле отличается от п элементов либо на то, что в информационном цикле по прогнозу содержится п элементов.Кроме того, сигналГами на других выходах блока 9 прогнозирования задается характер сверхцикла. При этом один из сигналов свидетельствует о том, что сверхцикл содержит по прогнозу информационные циклы только из п или (п+1) элементов, а другой сигнал свидетельствует о том, что сверхцикл содержит по прогнозу информационные циклы из п или (п-1) элементов.

Фактическое число элементов в информационном цикле может отличаться от прогнозируемого вследствие относи

тельной девиации частот f и f или вследствие постоянного фазового сдвга фактической и количественно прогнозируемой последовательностей.Это число определяется в блоке 11 измерения информационного цикла. Единичный сигнал на одном из первых трех его выходов свидетельствует о том, что в информационном цикле имеет мето п, (п+1) или (п-1) элементов. Едничный сигнал на четвертом выходе блока 11 измерения информационного цикла служит указанием на то, что данный информационный цикл является стаффинговым или спиллинговым, т.е. соответственно содержит (п+1) или (п-1) элементов.

Отклонение числа элементов в информационном цикле от прогнозируемого фиксируется формирователем 10 служебной кодовой группы, на соответствующие входы которого направляются сигналы из блока 11 измерения информационного цикла, блока прогнозирования 9 стаффинговых и спиллинговых циклов и из блока 4 памяти - сигнал о логическом характере (п+1)-го элемента информационного цикла. В соответствии с этой информацией формирователь 10 служебной кодовой группы согласно заложенному в нем алгоритму логической обработки выдает единич- ньй сигнал по одному из четырех выходов, подключенньпс к входам блока 6 инверсии элементов ПСП. При этом

0

0

5

0

5

0

5

5

0

5

по трем остальным выходам вьщаются нулевые сигналы. Сигналы на указанных выходах формирователя 10 сл жеб- ной кодовой группы несут одну сле- д ующих к о ма нд:

не изменять количество элементов в информационном цикле по отношению к прогнозу;

вычесть один элемент из прогнозируемого количества элементов в информационном цикле;

прибавить один элемент (логический ноль) к прогнозируемому количеству элементов в информационном цикле;

прибавить один элемент (логическую единицу) к прогнозируемому количеству элементов в информационном цикле.

Эти команды используются в блоке 6 инверсии элементов ПСП для последовательного инвертирования (п+3)-го, (п+2)-го и (п+1)-го элементов участка ПСП длиной N элементов. При этом первая из перечисленных команд реализуется тем, что (п+1)-й, (п+2)-й и (п+3)-й элементы участка ПСП не инвертируются.

Опорными импульсами с четвертого выхода блока 2 запуска и управления запускается управляемьй распределитель 1, имеющий два входа и (п+1) выходов. После запуска управляемый распределитель 1 тактируется импульсами тактовой частоты f, , поступающими с третьего выхода блока 2 за- пуска и управления. Тактовые импульсы на выходах управляемого распределителя 1 служат импульсами записи в блок 4 памяти, имеющий (п+1) ячеек. Участок информационного цикла, длиной п элементов, записанный в блок 4 памяти на тактовой частоте f, , считываются оттуда в двоично-десятичньй преобразователь 5 быстрыми тактовыми импульсами (БТИ), формируемыми в блоке 2 запуска и управления. При этом частота их следования превышает- канальную частоту f, не менее чем в

оП

/ раз.

Двоично-десятичный преобразователь 5 обрабатывает двоичную информацию и осуществляет перевод участка информационного цикла длиной п элементов из двоичного кода в десятичньш. Полученное при этом десятичное число, вьфа- женное в соответствующем количестве БТИ,с выхода двоично-десятичного преобразователя 5 направляется на первый

вход n-разрядного рекуррентного регистра 3 сдвига. Под действием БТИ и в соответствии с сигналами с выхода двоично-десятичного преобразователя 5 в рекуррентном регистре 3 сдвига осуществляется сдвиг фазы псевдослучайной последовательности, которая используется для передачи информадии в канал связи. Участок ПСП длиной N элементов, генерированный рекуррентным регистром 3 сдвига, считывается из последнего на несущей частоте канала связи в блок 6 инверсии элемен1374438.8

зи начальное фазирование опорных импульсов приемной и передающей сторон устройства, позволяющее зафиксировать начало сверхцикла на приеме и на передач е. После этого блок 12 запуска и управления начинает формировать опорные и быстрые тактовые импульсы.

to С приходом из канала связи участка ПСП, несущего полезную информацию, блок 16 приема рекурренты принимает и распознает (по зачетному интервалу длиной п элементов) этот участок ПСП,

тов ПСП. Импульсы частоты f направ- .Пришедший на первый (информационный)

ляются в рекуррентный регистр 3 сдвига с второго выхода блока 2 запуска и управления, В блоке 6 инверсии элементов ПСП осуществляется необходимое последовательное инвертирование 20 (п+3)-го, (п+2)-го и ()-го элементов ПСП и после этого участок ПСП длиной N элементов направляется в канал связи.

вход блока 16 приема рекурренты участок ПСП записывают во входной регистр, и в момент окончания записи начинает формировать отрезки эталонной ПСП на скорости БТИ. Одновременно с этим производится поразрядное сравнение эталонной ПСП с зачетным интервалом принятого участка ПСП, и в момент их совпадения -количество

Блок 8 коррекции сверхцикла пред- 25 десятичных фазовых сдвигов, исчисля

назначен для однократной за сверхцикл коррекции программы прогноза в случае, если во всех циклах данного сверхцикла имеет место постоянный фазовый сдвиг между фактической и количественно-прогнозируемой последовательностями чисел элементов в информационном цикле. Под постоянным фазовым сдвигом понимается однонаправленный фазовый сдвиг в тех циклах передачи одного сверхцикла, в которых по прогнозу должны быть стаф финговые, т.е. (п+1)-ые элементы, или спиллинговые, т.е. (п-1)-ые ко-, нечные элементы информационного цикла. При этом сверхциклом называется последовательность информационных циклов с неповторяющимся законом распределения количества элементов в них.

На приемной стороне устройства асинхронного ввода-вывода цифровой информации псевдослучайная последовательность из канала связи поступает на первый вход блока 16 приема рекурренты.

Перед началом сеанса связи на передающей стороне устройства формируется специальная служебная кодовая комбинация - участок ПСП длиной N элементов. По этому участку ПСП, при нятому блоком 16 приема рекурренты, в блоке 12 запуска и управления осуществляется однократное за сеанс свя

Пришедший на первый (информационный)

вход блока 16 приема рекурренты участок ПСП записывают во входной регистр, и в момент окончания записи начинает формировать отрезки эталонной ПСП на скорости БТИ. Одновременно с этим производится поразрядное сравнение эталонной ПСП с зачетным интервалом принятого участка ПСП, и в момент их совпадения -количество

0

5

0

5

5

0

емое от начала эталонной ПСП, транслируется в десятично-двоичный преобразователь 13, в котором осуществляется перевод количества БТИ, соответствующего в десятичном исчислении начальной фазе ПСП, в двоичную кодовую комбинацию. При этом двоичная кодовая комбинация содержит п элементов, которые записываются в ячейки блока 14 памяти на скорости БТИ,

В процессе формирования эталонной ПСП в блоке 16 приема рекурренты элементы этой ПСП переписывают в буферный регистр 54 сдвига с тем, чтобы в момент прекращения формирования ПСП в буферном регистре 54 сдвига оказалась записанной кодовая комбинация из N элементов, соответствующая начальной фазе принятой .из канала свя- зи ПСП.Из буферного регистра 54 сдвига (п+1)-ый, (п+2)-й и (п+3)-й эле- . менты ПСП под действием задержанного на несколько быстрых тактов сигнала прекращения формирования эталонной . ПСП направляются в дешифратор 15 служебной кодовой группы, куда направляются также двоичные сигналы одноименных ячеек входного регистра блока 16 приема рекурренты. Поэлементное сравнение этих сигналов в дешифраторе 15 служебной кодовой группы позволяет зафиксировать служебную кодовую группу, дешифрировать ее и обнаружить однократные ошибки. Критерием обнаружения однократных ошибок служит нарушение порядка следования соответствующих инвертированных элементов участка ПСП.

Дешифратор 15 служебной кодовой группы для выделения логического характера (п+1)-го элемента информационного цикла, формирования сигналов отклонения от прогноза и сигналов, необходимых для управления тактовой частотой генератора 19.

Сигнал о логическом характере (п+1)-го элемента информа1;ионного цикла поступает в дополнительную (п+1)-ю ячейку блока 14 памяти.

Сигнал об отклонении от прогноза формируется на основе сигналов о пргнозируемом стаффинговом (спиллинго вом) характере каждого конкретного информационного цикла и сверхцикла, поступающих из блока 21 прогнозирования стаффинговых и спиллинговых циклов, входящего в состав узла 20 регулярного прогнозирования, и еле- дует в блок 18 коррекции, который идентичен блоку 8 коррекции сверхцикла .

Сигналы, полученные после дешифрации служебной кодовой группы, по-

ступают в блок 22 управления тактовой частотой, также входящей в сое- тав узла 20 регулярного прогнозирования, который формирует команды на подстройку генератора 19 тактовой частоты в зависимости от фактического количества элементов в информационном цикле. Номинальное значение тактовой частоты генератора 19 соответствует случаю, когда в информационном цикле содержится п элементов. В случае, когда в информационном цикле фактически содержится (п+1) или (п-1) элементов, блок 20 управления тактовой частотой формирует сигнал на соответствующее увеличение или уменьшение тактовой частоты относительно

ее номинального значения.

I

Регенерированная тактовая частота f используется для тактирования управляемого распределителя 17, который запускается опорными импульсами с второго выхода блока 12 запуска и управления. С помощью управляемого распределителя 17 блок 14 памяти выдает на частоте f восстановленньй синхронный двоичный сигнал, который поступает потребителю информации.

1л1

1 Г

16

6ТИ

IS

П

12

fnl

13

Itf

Выход

22

77

21

13

Фи.2

))i

fWf

eifj l oift«nt - ffffajmgjf

ё « %мЩ

Vi-SNg

V .|jч - mf

i

.M

.t

--

«

1

|

vi

.1

t