Способ определения скорости передачи дискретных сигналов с фазовой манипуляцией Советский патент 1992 года по МПК H04L7/00 

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано для построения систем приема дискретных сигналов с фазовой манипуляцией.

Известен способ определения скорости передачи данных с фазовой манипуляцией 1, в соответствии с которым принимаемый поток данных разбивается на группы бит, содержащих как минимум одну единицу и один нуль. Подсчитывается число переходов через нуль в принимаемом сигнале за интервал времени, длительность которого соответствует времени передачи группы бит со скоростью, на которую в данный момент настроен блок выбора скорости. Это число

сравнивается с двумя значениями, соответствующими максимальному количеству единиц и нулей в группе бит. По окончании этого интервала времени происходит переключение блока выбора скорости на следующую величину в сторону увеличения или уменьшения в зависимости от результатов сравнения. Если новая скорость все еще не соответствует скорости передачи, процесс повторяется до нахождения правильной скорости, когда подсчитанное число переходов через нуль оказывается между указанными предельными значениями.

Недостатком известного способа является низкая точность определения скорости

Ч XJ 00

ю

|Ю

передачи и значительное число, затрачиваемое на определение.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявленному является способ, реализованный в известном устройстве для выделения границ элементарных посылок фазоманипули- рованного сигнала 2, в соответствии с которым выделяют фазовые переходы во входном фззоманипулированном сигнале, измеряют временные интервалы между соседними фазовыми переходами и по меньшему из них определяют скорость передачи.

Недостатком известного способа является низкая точность определения скорости передачи фазомлнипулированного сигнала при его относительной фазовой манипуляции.

Цель изобретения - повышение точности определения скорости передачи дискретных сигналов с относительной фазовой манипуляцией.

Способ определения скорости передачи дискретных сигналов с фазовой манипуляцией заключается в следующем.

В последовательности дискретных сигналов с относительной фазовой манипуляцией фазовые переходы совпадают с тактовой частотой следования элементарных сигналов перед их фазовой манипуляцией. Появление в потоке данных комбинации вида 00 вызывает появление в выходном сигнале двух фазовых переходов, вызываемых появлением комбинации вида 00, интервал между которыми содержит информацию о скорости передачи данных, Способ основан на описанной закономерности и представляет собой совокупность операций, позволяющих найти характерные для искомой скорости интервалы между фазовыми переходами и идентифицировать полученное значение с одной из возможных скоростей передачи данных из заранее составленного набора.

Для этого во входном фазоманипулиро- ванном сигнале выделяют фазовые переходы путем формирования при каждом изменении уровня входного сигнала (например, с уровня логической 1 на уровень лог. О и наоборот) одиночного короткого импульса с длительностью

Т « Tmin ,

где Tmin -длительность временного интервала между фазовыми переходами в последовательности элементов входного потока данных вида 00 на максимальной скорости,

0

5

0

5

0

5

0

При этом образуется импульсная последовательность, состоящая из коротких импульсов, неравномерно расположенных на временной оси.

В полученной импульсной последовательности измеряют временной интервал между каждыми двумя соседними импульсами путем подсчета числа импульсов тактовой частоты. Измеренный временной интервал преобразуют в двоичный код Т|. При этом частоту тактовых импульсов выбирают из условия

Тт 1мах,

где тмах - частота следования символов на максимальной скорости передачи данных.

Полученный двоичный код Т| сравнивают с хранящимся кодом Т, При этом возможны следующие соотношения:

, Т| Т, Ti Т/

В первом случае измеренное значение Т| отбрасывается, поскольку временной интервал такой длительности не характерен даже для минимально возможной скорости.

Если TI Т, то суммируют число совпадений Si для кода Ti во избежание ложного определения скорости.

И, наконец, если Ti Т, то полученный кодТ| запоминают, и все последующие операции сравнения с полученными Ti проводят по отношению к новому коду.

Число совпадений Si двоичного кода Ti с кодом Т сравнивают с некоторым пороговым значением Р, достаточным для исключения ложного вывода об истинной скорости передачи данных. В общем случае пороговое значение Р выбирают равным

-V

Р

1

Р1(1 -Р2)

(О

где pi - вероятность появления во входном потоке данных последовательности элементов вида 00, характеризующих статические

свойства передаваемого потока;

Р2 - вероятность искажения последовательности элементов вида 00 во входном потоке данных из-за воздействия помех в канале связи.

Вероятность pi определяется априори на основе анализа системных параметров, обеспечивающих передачу данных (в основном из анализа структуры передаваемого потока данных). Учитывая то обстоятельство, что без определения скорости передачи невозможно установление тактовой, а также цикловой синхронизации (при временном разделении каналов), данные во многих системах не передаются до установления указанных видов синхронизации. Это означает, что в линию передаются непрерывным потоком нули информации и pi при этом равно 1. Однако способ обеспечивает определение скорости передачи информации и тогда, когда по линии передается ненулевой поток данных,

Вероятность ра является системным параметром, определяющим качество канала связи, поэтому использование ее конкретного значения не вызывает каких-либо трудностей.

Из анализа соотношения (1) видно, что выражение, заключенное в скобки, всегда практически равно 1, учитывая реальные характеристики каналов связи (р2 10 , реже Р2 10). Отсюда следует, пороговое значение Р определяется значением pi, которое при нулевом потоке данных равно 1. Таким образом, с учетом реальных характеристик и алгоритмов работы каналов передачи данных Р 2. Для других значений pi и ра, соответственно, изменится и Р. Например, при pi 0,5 и р2 0,5.

Р

1

0,5(1 -0,5)

Р 4

„ Таким образом, если число совпадений Si двоичного кода с кодом Т, равным-ему, не превышает порогового значения Р, то процесс определения скорости передачи данных продолжается,

Как только для какого-либо двоичного кода TI число его совпадений S оказалось равным пороговому значению Р, то это означает, что определен характерный для данной скорости передачи временной интервал. По значению указанного кода Ti идентифицируют скорость передачи данных, поскольку заранее установлено соответствие между величинами кодов Т| и скоростями передачи информации.

Для исключения ситуации, когда, не- смотря на полученное новое значение кода Т,не удается достигнуть порогового значения числа совпадений, может быть введен некоторый временной интервал анализа, по истечении которого, если пороговое значение не достигнуто, определение скорости передачи начинается с самого начала. Указанный временной интервал, например, может быть выбран исходя из возможных скоростей передачи, или исходя из реальных характеристик системы передачи данных.

На чертеже приведена функциональная схема устройства, иллюстрирующего реализацию способа.

Устройство для определения скорости передачи дискретных сигналов (фиг.1) содержит первый, второй и третий элементы И 1-3, первый, второй, третий и четвертый

одновибраторы 4-7, первый и второй элементы 8 и 9 задержки, первый, второй и третий эпементы ИЛИ 10-12, датчик 13 кода, формирователь 14 кода порогового значения, генератор 15 тактовых импульсов, триггер 16,

счетчик 17 длительности, коммутатор 18, первый и второй регистры 19 и20, первый, второй и третий компараторы 21-23, счетчик 24 числа совпадений,блок 25 памяти,

В исходном состоянии триггер 16 находится в положении, при котором на его выходе присутствует нулевой потенциал, закрывающий элемент И 1, счетчик 17 длительности выведен из режима счета такто- выхимпульсовсигналомсвыхода своего старшего ;

разряда, регистры 19 и 20 обнулены, счетчик

24числа совпадений обнулен, на выходах одновибраторов 4-7 присутствуют нулевые потенциалы, на выходах цифровых компараторов присутствуют нулевые потенциалы,

на выходах элементов И 1-3; ИЛИ 10-12 присутствуют нулевые потенциалы, на выходах формирователя 13 присутствует код порогового числа совпадений, на адресных входах блока 25 памяти присутствует нулевой код,

в соответствии с которым на выходах блока

25памяти присутствует код, не соответствующий какому-либо коду скорости передачи данных; по остальным адресам блока 25 памяти хранятся коды скоростей передачи, адреса которых соответствуют кодам, пропорциональным длительности периода следования тактовой частоты передачи информации.

Устройство работает следующим образом.

При подаче сигнал Пуск на вход запуска одновибратора 6 на его выходе формируетсяодиночныйимпульс, переключающий выход триггера 16 в состоянии лог. 1 и устанавливающий коммутатор 18 в положение, обеспечивающее подключение выходов задатчика кода ко входам параллельной записи регистра 20. Этот же импульс, задержанный посредством элемента 9 задержки во времени, проводит через элемент ИЛИ 11 на тактовый вход регистра-19, записывая в него код. По спаду импульса с выхода одновибратора 6 коммутатор 18 переключается в положение,

обеспечивающее подключение выходов счетчика 17 ко РХОДЗМ регистра 19.

При появлении на втором входе элемента И 1 высокого (низкого) потенциала входного фззоманипулированного (ФМ) сигнала на его выходе также возникает высокий (низкий) потенциал, запускающий одновиб- рэторы 4 или 5 (одновибратор 4 запускается фронтом импульса, одновибратор 5 - спадом импульса).

Однако одновибраторы 4 и 5 не запускаются до тех пор, пока присутствует импульс на выходе одновибраторз б, т.е. пока не будет завершена начальная установка устройства, Одновибраторы 4 и 5 формируют импульсы в моменты фазовых переходов во входном ФМ-сигнале. Эти импульсы через элемент ИЛИ 10 поступают на вход элемента 8 задержки и на первые входы элементов И 2 и 3. На вторые входы элементов И 2 и 3 поступают сигналы с выходов цифровых компараторов 2 1 и 22 соответственно. На выходе компаратора 22 высокий потенциал появляется в том случае, если код, полученный но выходах счетчика 17 длительности, равен коду, хранящемуся в регистре 19. Таким образом, с помощью цифровых компараторов 21 и 22 производится сравнение, измеренной длительности между фазовыми переходами во входном ФМ-сигнале с хранящейся величиной.

Задержанный импульс с выхода элемента 8 задержки воздействует на вход сброса счетчика 17 длительности, который после каждого импульса сброса начинает накапливать импульсы с выхода генератора 15 тактовых импульсов. При каждом фазовом переходе во входном ФМ-сигнале на выходе элемента 8 задержки появляется импульс, после которого счетчик 17 длительности накапливает некоторое число тактовых импульсов.

Если к моменту появления следующего фазового перехода код на выходе счетчика 17 длительности оказывается меньше, чем код, хранящийся в регистре 19, то на выходе компаратора 21 возникает высокий потенциал, разрешающий прохождение импульса с выхода элемента ИЛИ 10 через элемент И 2. В этом случае в момент фазового перехода з регистр 19 записывается код с выхода счетчика 17 длительности, т.е. меньший код. Содержимое счетчика 24 при этом обнуляется, т.е. обнуляется результат накопления числа совпадений для прежнего кода.

Если двоичный код на выходе счетчика 17 длительности окажется равным коду, хранящемуся в регистре 19, то высокий потенциал появляется на выходе цифрового

компаратора 22, разрешая прохождение импульса с выхода элемента ИЛИ 10 через элемент И 3. Этот импульс поступает на тактовый вход счетчика 24, изменяя его содержимое в сторону накопления числа совпадений измеренной длительности между двумя соседними фазовыми переходами с хранящейся величиной.

Выходной код счетчика 24 поступает на

выходы цифрового компаратора 23, где сравнивается с кодом порогового числа совпадений, поступающего с выхода формирователя 14. При равенстве сравниваемых значений на выходе цифрового компаратора 23 появляется высокий потенциал, запускающий одновибрзтор 7. Выходной импульс одновибратора 7, проходя через элемент ИЛИ 12, обнуляет счетчик 24 и воздействует на тактовый вход регистра 20, записывая в него двоичный код, пропорциональный минимальной длительности между фазовыми переходами во входном ФМ-сигнале. При этом на выходах блока 25 памяти появляется код, соответствующий двоичному коду искомой скорости, который является выходным сигналом устройства.

Импульс с выхода одновибратора 7 воздействует на вход установки триггера 16 в

нулевое состояние, т.е. приводит устройство в исходное состояние.

Выходной сигнал одновибратора 7 (спад импульса) можно использовать для запуска одновибратора 6, т.е. для организации цикличной работы устройства. При этом выход одновибратора 7 должен быть подключен ко входу запуска спадом одновибратора 6.

Вход запуска одновибратора 6 можно

использовать для периодической установки устройства в исходное состояние по времени, по истечении которого формируется импульс Пуск. Таймер может быть выполнен в виде кольцевого счетчика, один из разрядов которого подключен к входу запуска одновибратора 6, а на тактовый вход счетчика подключен дополнительный генератор тактовых импульсов, частота которых меньше частоты следования символов информации

на самой низкой скорости передачи информации.

Технико-экономические преимущества изобретения по сравнению с прототипом заключаются в повышении точности определения скорости передачи цифровой информации, при передаче дискретных, сигналов с относительной фазовой манипуляцией,

Формул а изобретени я

Способ определения скорости передачи дискретных сигналов с фазовой манипуляцией, заключающийся в выделении фазовых переходов, определении временных интервалов между двумя соседними фа- зовыми переходами, сравнении по длительности временных интервалов между соседними фазовыми переходами определении и запоминании меньшего по длительности временного интервала, в соответствии с которым идентифицируют значение скорости передачи, отличающийся тем, что, с целью повышения точности определения скорости передачи дискретных сигналов с относительной фазо- вой манипуляцией, осуществляют сравнение по длительности запомненного меньшего по длительности временного интервала с каждым последующим временным интервалом между двумя соседними фазовыми переходами до выявления минимального по длительности временного интервала, который запоминают, суммируют число S временных интервалов между соседними фазовыми переходами, равных по длительности минимальному по длительности временному интервалу, и сравнивают с заданным пороговым числом Р, а идентификацию скорости передачи сигналов осуществляют по минимальной длительности временного интервала, для которого S - Р, причем заданное пороговое число выбирают из условия

Р ar1/pi(1-p2),

где pi - вероятность появления во входном сигнале двух подряд дискретных сигналов, вызывающих скачки фазы;

Р2 - вероятность искажения дискретного сигнала.

Изобретение относится к радиотехнике, в частности к способам приема дискретных сигналов. Цель изобретения - повышение точности определения скорости передачи дискретных сигналов с относительной фазовой манипуляцией. Во входном фазомани- пулированном сигнале выделяют фазовые переходы и измеряют величину временного интервала между каждыми двумя соседними переходами. На интервале наблюдения путем статистического усреднения находят наименьшую величину временного интервала, по которой идентифицируют искомую скорость передачи дискретных сигналов. Устройство для осуществления способа определения скорости передачи дискретных сигналов с фазовой манипуляцией содержит элементы И, одновибраторы, элементы задержки, элементы ИЛИ, задатчик кода, формирователь кода порогового значения, генератор тактовых импульсов, триггер, счетчик длительности, коммутатор, регистры, компараторы, счетчик числа совпадений и блок памяти. Цель достигается за счет анализа длительности временных интервалов между фазовыми переходами во входном дискретном сигнале с относительной фазовой манипуляцией. 1 ил.

20

22