Устройство для передачи двоичного сигнала Советский патент 1988 года по МПК H04L25/38 

фиг.1

Изобретение относится к электросвязи и может быть использовано в цифровых системах передачи.

Цель изобретения - повьппение до- стоверности передачи.

На фиг. 1 изображена структурная электрическая схема устройства для передачи двоичного сигнала; на фиг.2 диаграмгФ, поясняющие его работу.

Устройство ,для передачи двоичного сигнала содержит преобразователь 1 двоичного сигнала, канал 2 связи, трансверсальный фштьтр 3, корректор 4, регенератор 5, элемент 6, синхронньпЧ триггер 7 и обратный преобразователь 8 двоичного сигнала.

Устройство работает следующим образом.

Двоичный сигнал (фиг. 2а) с исход ной тактовой частотой F и с посьш- ками в виде прямоугольных импульсов длительностью Тд 1/Fg поступает на вход преобразователя 1 двоичного сигнала, где он преобразуется в сба- лансированньй двоичный сигнал (фиг. 2б) с повышенной тактовой частотой Fg-, причем Fg/Fg n/m 1, где пит- небольшие целью числа (обычно п, га «; 10), Наиболее часто

выбирают FJ/FP - или Fg/Fg 6/5.

Сигналы на фиг. 2а-и изображены для взятого в качестве примеров пре- образователя с n/m 4/3. Работа преобразователя определяется табл. 1. До начала работы состояние преобразователя может быть I или II. Преобразователь произвольно разбивает последовательность посыпок сигнала (фиг. 2а) на блоки длиной три посыпки и преобразует каждый такой блок в блок сигнала (фиг. 26) длиной четыре посылки, после чего меняет свое состояние.

Каждая из посылок сигнала (фиг.26 прямоугольный импульс длительностью Tg 1/Fg. Сигнал (фиг. 26) на выход преобразователя 1 двоичного сигнала является сбалансированным, что означает, что в любом отрезке этого сигнала различие количеств положительных и отрицательных посылок не пре- вьшает (по модулю) N, причем в данном примере N 6. При N 6, например, в отрезке сигнала (фиг. 26) длиной восемь посылок не может быть боJ

лее семи одинаковых посылок. Величину N назьгеают разбалансом.

В энергетическом спектре сигнала (фиг. 2б) постоянная составляющая отсутствует, а низшие частоты значительно подавлены. Такой сигнал может быть передан через тракт с низкочастотным срезом без значительных искажений. Кроме того, в сигнале (фиг. 26) не может образоваться неограниченно, длинная серия посылок... t- 0,5-0,5 + 0,5-0,5..., что предотвращает появление неограниченно дпин ной серии нулевых посылок в сигнале (фиг. 2в). Это обеспечивает надежное вьщеление сигнала тактовой частоты (фиг. 2г) из сигнала (фиг. 2в) в регенераторе 5.

Сбалансированный двоичный сигнал (фиг. 26) далее передается через канал 2 связи и обрабатывается в трансверсапьном фильтре 3 и в корректоре 4, в результате чего получается сбалансированный троичный сигнал (фиг. 26). Задержка сигнала (фиг. 2в) относительно сигнала (фиг. 26), которая происходит за счет передачи по каналу 2 связи и обработки в трансверсапьном фильтре 3 и корректоре 4 и не влияет на форму сигнала (фиг. 2в), на фиг. 2 не отражена.

Трансверсальный фильтр 3 производит суммирование своего входного сигнала с его задержанной на один тактовый интервал Tj(Tg 1/Fg) копией, в результате чего на выходе фильтра образуется сбалансированный троичный сигнал с той же тактовой частотой. Корректор 4 производит амплитудную и фазовую коррекцию этого троичного сигнала, поэтому спектр посыпки троичного сигнала (фиг. 2в) является действительной функцией частоты и приближенно удовлетворяет условию отсутствия межсимвольных искажений (условию Найквиста). Поэтом каждая ненулевая посылка сигнала (фиг. 2в) имеет вид положительного или отрицательного колоколообразного импульса, амплитудой 1 в и с длительностью по основанию 2 Tj. Это обеспечивает малый уровень межсимвольных искажений в сигнале (фиг. 2в), что необходимо для правилной работы генератора 5.

Трансверсальный фильтр 3 и корректор 4 содержат, также разделительные цепи, определяющие низкочастотный срез тракта причем частота.среза обычно имеет величину 0,1-1,0% от

5Регенератор 5 представляет собой

обычный регенератор троичного сигнала, который выдает на своем первом или втором выходе единичну1р посылку двоичного сигнала (фиг. 2д) или (фиг. 2е) только тогда, когда в момент положительного перепада меандра (фиг. 2г) на входе регенератора 5 имеется соответственно положительная или отрицательная посылка сигнала (фиг. 2а).

Ошибка при приеме посыпок сигнала (фиг. 2в) в регенераторе 5 происходи тогда, когда в указанный момент при приеме ненулевой посьшки сигнала (фиг. 2в) эта посылка за счет влияния помехи (в частности, теплового шума) уменьшается по абсолютному значению до величины, меньшей половины своей неискаженной амплитуды, или же когда в указанный момент при приеме нулевой посылки значение помехи пре- вьшгает половину амплитуды неискажен- |Ной ненулевой посылки. Сигнал (мендр тактовой частоты (фиг. 2г) выделяется из сигнала (фиг. 2в) в самом рег нераторе 5, причем меандр (фиг. 2г) сфазирован таким образом, что его. положительные перепады происходят в серединах тактовых интервалов сигнала (фиг. 2в). Сигнал (фиг. 2г) используется также в синхронном триггере 7.

Сигналы (фиг. 2д и е) далее преобразуются в переданный сбалансированный двоичный сигнал (фиг. 2в) элементом ИЛИ-НЕ 6 и синхронным триггером 7, имеющим счетный вход Т, два входа установки R и S и вход синхрон зации С. Единичная посылка сигнала (фиг. 2д) устанавливает синхронный триггер 7 в положение 1, и он начинает выдавать единичные посылки сигнала, (фиг. 2з), а единичная посылка .сигнала (фиг. 2е) устанавливает синхронный триггер 7 в положение О, и он начинает выдавать нулевые посыпки .сигнала (фиг. 2з). Единичные посылки сигнала (фиг. 2ж) на выходе элемента ИЛИ-НЕ 6 возникают только при одновременном поступлении нулевых посыло сигналов (фиг. 2д и е). Сигнал (фиг. 2ж) поступает на счетный вход синхронного триггера 7, и каждая еди0

5

0

5

0

f

0

5

0

5

ничная посыпка этого сигнала вызывает изменение вида посылки сигнала (фиг. 2д) на выходе синхронного триггера 7, причем изменение происходит в момент положительного перепада меандра (фиг. 2г), поступающего на С-вход синхронного триггера 7 от регенератора 5.

Сигнал (фиг. 2з) отличается от сигнала (фиг. 26) только видом посылок (вместо посыпок -0,5 и +0,5 используются посьшки О и 1), что не затрудняет его преобразование в переданный двоичный сигнал (фиг. 2и). Обратный преобразователь 8 двоичного сигнала преобразует сигнал (фиг.2з) в сигнал (фиг. 2и). В приведенном , примере с кодом ЗВ-4В преобразование происходит блок за блоком в соответствии с табл. 2, которая получена обращением табл. 1 с учетом указанного различия посыпок сигналов (фиг. 26 и з).

Для правильной разбивки сигнала (фиг. 2з) на блоки (границы блоков сигналов (фиг 26. и з) должны соответствовать друг другу) обратный преобразователь 8 двоичного сигнала содержит систему блочной синхронизации (не показана). Ее работа основана на различии статистических свойств разбаланса на различных по расположению внутри блока посьшках блока сигналов (фиг. 2б), а следовательно, и сигнала (фиг. 2з).

Преимущества предлагаемого устройства передачи двоичного сигнала определяются обработкой сигнала транс- версальным фильтром 3. Амплитудно- частотная характеристика (АЧХ) транс- версального фильтра 3 падает до нуля на полутактовой частоте Fg/2 сигнала (фиг. 26), на которой АЧХ корректора 4 имеет максимум. Вследствие этого тракт (канал 2 связи, фильтр 3 и корректор 4) имеет меньшее максимальное значение АЧХ, и следовательно, обеспечивает на входе регенератора 5 меньший уровень теплового шума (источником которого является канал 2 связи, чем известные устройства передачи двоичного сигнала без транс- версального фильтра. Это и приводит к повышению достоверности передачи двоичного сигнала. На практике фильтр 3 и корректор 4 в устройстве (фиг. 1) реализуются обычно в виде единого четьфехполюсника (возможно включаю51376261

щего в себя фазовый корректор) с требуемой АЧХ в диапазоне частот , равной произведению АЧХ фильтра 3 и корректора 4.

Другой вариант устройства передачи двоичного сигнала отличается от первого тем, что трансверсальный фильтр 3 включен между преобразова- телем 1 и каналом 2 связи и вьшолнен в виде чисто цифрового устройства, преобразующего двоичный сигнал (фиг. 2б), с прямоугольными посылками в троичный сигнал также с прямо- угольными посыпками. Энергетический спектр этого троичного сигнала, поступающего в канал связи, сильно подавлен вблизи полутактовой частоты Fg-/2 сигнала (фиг, 2б), этот вариант устройства передачи целесообразно использовать, например, при использовании в качестве канала связи симметричного кабеля, когда пары проводов встречных направлений передачи размещены в одном кабеле. В этом случае значительно уменьшается переходная помеха между парами кабеля по сравнению с известными устройствами передачи без трансверсального фильт- ра, и, следовательно, повышается достоверность передачи двоичного сигнала.

Формула изобретения Устройство для передачи двоичного сигнала, содержащее преобразователь двоичного сигнала, выход которого соединен с каналом связи, корректор выход которого подключен к входу регенератора, и обратный преобразователь двоичного сигнала, отличающееся тем, что, с целью повышения достоверности передачи, введены синхронный триггер, элемент ИЛИ-НЕ и трансверсальный фильтр, выход которого соединен с входом корректора, первьй вькод регенератора соединен с R-входом синхронного триггера и с первым входом элемента ИПИ- НЕ, выход которого подключен к Т- входу синхронного триггера, S-вход которого соединен с вторым входом элемента ИЛИ-НЕ и с вторым выходом регенератора, третий выход которого под1 лючен к С-вхрду синхронного триггера, выход которого соединен с входом обратного преобразователя двоичного сигнала, при этом вход трансверсального фильтра подключен к каналу связи.

Таблица 1

Изобретение относится к электросвязи и повьшает достоверность пере- дачи. Устр-во содержит преобразователь 1 двоичного сигнала, канал 2 связи, корректор 4, регенератор 5, обратный преобразователь 8 двоичного сигнала, введены трансверсальный фильтр 3, эл-т ШШ-НЕ 6, синхронный триггер 7. Фильтр 3 производит суммирование своего выходного сигнала с его задержанной на один тактовый интервал копией. Триггер 7 имеет счетный вход Т, два входа установки R и S и вход синхронизации С. 2 ил., 2 табл.

+ +

+

+

+

+

+

+ +

- + +

+ +

Таблица 2