Система передачи цифровой информации Советский патент 1993 года по МПК H04L25/49 H04B10/12 

XI 00

о

Os

VI чэ

Изобретение относится к технике связи и может быть использовано в цифровых системах передачи информации, автоматизированных системах управления и контроля. Цель изобретения - повышение помехоустойчивости системы передачи цифровой информации. Система передачи содержит на передающей стороне 1 преобразователь 4 параллельного кода в последовательный, кодер 5 и передатчик 6, формирователь 7 длины слов, генератор 8 тактовых импульсов, датчик 9 кода. В состав приемной стороны 2 входят приемник 10, декодер 11, преобразователь 12 последовательного кода в параллельный, регистр 13 памяти и формирователь 14 импульсов записи. В системе передачи цифровой информации за счет применения самосинхронизирующегося бифазного униполярного кода Манче- стер-П осуществляют выделение синхроимпульсов из потока данных, что позволяет повысить помехоустойчивость. 2 з.п. ф-лы, 5 ил. ел С

Изобретение относится к технике связи и может быть использовано в цифровых системах передачи информации, в автоматизированных системах управления и контроля.

Известна система передачи цифровой информации по волоконно-оптическому каналу связи, передающая сторона которой содержит источник информации, преобразователь основания кода, формирователи синхросигналов кодовых групп и вторичных тактов, формирователь трехпозиционного биимпульсного сигнала, узел ввода, а приемная сторона - узел вывода, накопитель, выпрямитель, выделитель вторичных тактов, выделители синхросигнала кодовых групп, формирователи порогов, решающий узел, обратный преобразователь основания кода, выделитель первичных тактов и потребитель информации.

Недостатками данной системы является ее низкая помехозащищенность, обусловленная нестабильностью параметров и невысокой помехоустойчивостью цепей фильтрации, накопители и выпрямителя, а также существенная избыточность и сложность узлов системы, что также понижает помехозащищенность системы и ее надежность. Информация на входе и выходе системы существует в последовательном коде.

Наиболее близким является техническое решение, содержащее передающее и приемное устройства, соединенные линией связи. Передающее устройтво состоит из преобразователя параллельного кода в последовательный (мультиплексор), формирователя длины слов (счетчик, ключ, одновибратор, элемент И-ИЛИ-НЕ, элемент И), генератора тактовых импульсов, передатчика, а приемное устройство - из приемника, декодера (блок выделения синхроимпульсов, регистр сдвига, элементы И, счетчик, триггер), преобразоателя последовательного кода в параллельный (дешифратор), регистра памяти и формирователя импульсов записи (триггер, элементы И).

Одним из недостатков данного технического решения является его низкая помехозащищенность, обусловленная наличием генераторов тактовой частоты как на передающей, так и на приемной сторонах, и необходимость в связи с этим автоматической подстройки фазы и чистоты управляемого генератора (на приемной стороне), при которой разность частот и ошибка фазового рассогласования генераторов становятся близкими к нулю, что необходимо для увеличения допустимого периода работы системы без потери синхронизации.

Недостаточная помехозащищенность определяется также наличием проводной линии связи, подверженной влиянию помех и наводок электромагнитного характера, и 5 применением, не помехозащищенного кода для передачи информации.

i

Цель изобретения - повышение помехоустойчивости системы передачи цифровой

0 информации.

Поставленная цель достигается тем, что в системе передачи цифровой информации, содержащей на передающей стороне последовательно соединенные преобразователь

5 параллельного кода в последовательный, кодер и передатчик, а также формирователь длины слов, выход которого соединен с управляющим .входом кодера, тактовый вход которого и С-вход формирователя длины

0 слов соединены с выходом генератора тактовых импульсов, информационный вход младшего разряда преобразователя параллельного кода в последовательный соединен с общей шиной, на приемной Стороне 5 .последовательно соединенные приемник, декодер, преобразователь последовательного кода в параллельный и регистр памяти, а также формирователь импульса записи, выход которого соединен с С-входом реги0 стра памяти согласно изобретению на передающей стороне, кодер выполнен в виде последовательно соединенных элемента И, первого D-триггера, первого элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, второго D-триггера и

5 второго элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, при этом выход элемента И через элемент НЕ соединен с С-входом второго D-триггера; другой вход второго элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ соединен с прямым

0 выходом первого D-триггера, инверсный выход которого соединен с его D-входом, причем первый и второй входы элемента И являются управляющим и тактовым входами кодера соответственно, другой вход пер5 вого элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ - информационным входом кодера, а выход второго элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ - выходом кодера, а также введен датчик кода, выходы которого соединены с D-входами

0 формирователя длины слов, выход которого соединен с V-входом преобразователя параллельного кода в последовательный, S- вход которого соединен с общей шиной, выход генератора тактовых импульсов - с

5 С-входом преобразователя параллельного кода в последовательный, на приемной стороне тактовый выход декодера соединен с С-входом преобразователя последовательного кода в параллельный и со входом формирователя импульса записи.

Цель достигается также тем, что формирователь длины слов состоит из реверсивного счетчика, информационные входы которого являются информационными входами формирователя длины слов, первого и второго элементов И-НЕ, элемента ИЛИ, D-триггера, прямой выход которого является выходом формирователя длины слов и соединен с первым входом второго элемента И-НЕ, инверсный выход-с его D-входом и первым входом первого элемента И-НЕ, а С-вход - с выходом элемента ИЛИ, первый вход элемента ИЛИ соединен с выходом реверсивного счетчика, а его второй вход - с выходом первого элемента И-НЕ и С-. - входом реверсивного счетчика, вычитающий вход которого соединен с выходом второго элемента И-НЕ, вторые входы первого и второго элементов И-НЕ соединены между собой и являются С-входом формирователя длины слов. R-вход реверсивного счетчика соединен с общей шиной, а формирователь импульсов записи состоит из элемента И, первый вход которого является входом этого формирователя, который через последовательно соединенные элемент Н Е и элемент задержки соединен со вторым входом этого элемента И, выход которого .через фильтр соединен с выходом формирователя импульсов записи.

При патентных исследованиях подобные системы передачи выявлены не были, что подтверждает новизну заявленного технического решения. Проведенные патентные исследования показали, что совокупность общих и отличительных признаков проявляет новые свойства:

возможность передачи информации с помощью самосинхронизирующегося би- фазного униполярного кода Манчестер П, позволяющего выделять синхроимпульсы из потока данных и тем самым исключить как генератор тактовой частоты на приемной стороне, так и проблемы, связанные с рассинхронизацией работы генераторов, а значит с потерей синхронизации;

обеспечение гальванической развязки в канале связи с помощью волоконно-оптической линии связи;

возможность автоматического, без изменения схемотехники, с помощью, например, ЭВМ, изменения разрядности системы передачи, и как следствие, передаваемой цифровой информации, что достигается изменением с помощью датчика кода коэффициента деления формирователя длины слов и выбором числа регистров преобразователя параллельного кода в последовательный с определенной избыточностью разрядов,

при этом неиспользуемые разряды этих регистров соединяются с общей шиной.

Указанные свойства позволяют получить положительный эффект, заключающийся в повышении помехозащищенности

системы, ее упрощении и универсальности.

На фиг. 1 дана функциональная схема

системы передачи информации; на фиг. 2 функциональная схема формирователя дли0 ны слов; на фиг. 3-5 - временные диаграммы работы передающей, приемной сторон и формирователя длины слов соответственно, Система передачи цифровой информации состоит из передающей стороны 1 и

5 приемной стороны 2, соединенных линией 3 связи. Передающая сторона 1 содержит последовательно соединенные преобразователь 4, параллельного кода в последовательный, кодер 5 и передатчик 6,

0 формирователь 7 длины слов, выход которого соединен с управляющим входом кодера 5, тактовый вход которого и С-вход .формирователя 7 длины слов соединены с выходом генератора 8 тактовых импульсов,

5 информационный вход младшего разряда преобразователя 4 параллельного кода в последовательный соединен с общей шиной, а также датчик 9 кода, выходы которого соединен с D-входами формирователя 7 длины

0 слов, выход которого соединен с V-входом преобразователя 4 параллельного кода в последовательный, S-вход которого соединен с общей шиной, выход генератора 8 тактовых импульсов соединен с С-входом преоб5 разователя 4 параллельного кода в последовательный.

При этом кодер 5 содержит последовательно соединенные элементы И 15, первый D-триггер 17, первый элемент ИСКЛЮЧАЮ0 ЩЕЕ ИЛИ 19, второй D-триггер 18, второй элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 20, при этом выход элемента И 15 через элемент НЕ 16 соединен с С-входом второго D-триггера 18, другой вход второго элемента ИСКЛЮ5 ЧАЮЩЕЕ ИЛИ 20 соединен с прямым выходом первого D-триггера 17, инверсный выход которого соединен с его D-входом. Первый и второй входы элемента И 15 являются управляющим и тактовым входами ко0 дера 5 соответственно, другой вход первого элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 19 - информационным входом кодера 5, а выход второго элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 20 - выходом кодера 5.

5Причем формирователь7длины словсо- держит реверсивный счетчик 25, информа- ционные входы которого являются информационными входами формирователя 7 длины слое, первый 26 и второй 27 элементы И-НЕ, элемент ИЛИ 28, D-триггер 29,прямой выход которого является выходом формирователя 7 длины слов и соединен с первым входом второго элемента И-НЕ 27, инверсный выход-с его D-входом и первым входом первого элемента И-Н Е 26, а С-вход - с выходом элемента ИЛИ 28, первый вход которого соединен с выходом реверсивного счтечика 25, а второй вход - с выходом пер- вого элемента И-НЕ 26 и С-входом реверсивного счетчика 25, вычитающий вход которого соединен с выходом второго элемента И-НЕ 27, вторые входы первого 26 и второго 27 элементов И-НЕ соединены между собой и являются С-входом формирователя длины слов, R-вход реверсивного счетчика 25 соединен с общей шиной.

Приемная-сторона 2 содержит последовательно соединенные приемник 10, декодер 11, преобразователь 12 последовательного кода в параллельный, регистр 13 памяти, а также формирователь 14 импульса записи, выход которого соединен с С-входом регистра 13 памяти, тактовый выход декодера соединен с С-входом преобразователя 12 последовательного кода в параллельный и с входом формирователя 14 импульса записи.

При этом формирователь 14 импульса записи состоит из элемента И 21, первый вход которого является входом формирователя 14, который через последовательно со- единенные элемент НЕ 22 и элемент 23 задержки соединен с вторым входом элемента И 21, выход которого через фильтр 24 соединен с выходом формирователя 14 импульса записи.

В качестве преобразователей 4 и 12 параллельного кода в последовательный и последовательного в параллельный используются регистры сдвига серий К531, 155 и др..

В качестве регистра 13 памяти, элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 19 и 20, элементов -И 15 и 21, элементов И-НЕ 26 и 27, элементов НЕ 16 и 22, элемента ИЛИ 26, D-триггеров 17, 18 и 29, реверсивного счет- чика 25, элемента задержки 23 могут быть использованы также микросхемы серий К531, 155 и другие.

В качестве передатчика 6 и приемника 10 могут использоваться, например, модули оптические передающий ПОМ-3 ОДО.201.008 ТУ, и приемный ПРОМ-3 ОДО.202.005 TY соответственно. Фильтр 24 может быть выполнен, например, по одно- звенной схеме Шевкопляс В.В. .

Декодер 11 может быть выполнен, например, по схеме.

Формирователь 7 кода может быть выполнен, например, в виде клавишного наборного поля переключателей-для ручного

режима работы, а для автоматического - в виде выходного регистра ЦВМ или жесткой логики.

Генератор 8 тактовых импульсов может быть выполнен, например, на основе схемы, приведенной на рис. 2.38, с. 81 руководства Процессор А 131-15. Руководство по эксплуатации. Часть 3. Схемы электрические процессора. 3.031.027 РЭ2.

Система работает следующим образом, При включении устройства на передающей стороне 1 D-триггёры 17 и 18 устанавливаются в нулевое состояние, формирователь 7 длины слов устанавливается в состояние, при котором на его выходе присутствует О. Данное состояние является исходным. При этом элемент И 15 закрыт и осуществляется параллельная запись логической информации (фиг, 3,а) в регистр преобразователя 4 сдвига по входам (D0- Dn), а также заносится выбранный в соответствии с требуемой разрядной сеткой системы коэффициент деления в формирователь 7 длины слов по входам (D0...Dm) с .датчика 9 кода. По заднему фронту импульса записи на выходе формирователя 7 длины слов появляется единичный уровень сигнала, который поступает на V-вход регистра преобразователя 4 сдвига и открывает элемент И 15, на первый вход которого поступают импульсы тактовой частоты. При этом импульсы тактовой частоты, поступающие на С-вход регистра преобразователя 4 сдвига, осуществляют сдвиг записанной ранее информации по своему переднему фронту, а импульсы, поступающие на С-вход формирователя 7 длины слов, осуществляют вычитание занесенной информации с датчика 9 кода. С выхода элемента И 15 последовательность тактовых импульсов поступает на вход первого D-тригтера 17 и элемент НЕ 16 (фиг. З ,б). С выхода регистра преобразователя 4 сдвига код NRZ (фиг. 3,д) поступает на первый вход первого элемента 19 ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ. На ее второй вход приходит сигнал с прямого выхода первого D-тригге- ра 17 (фиг. 3,в). С выхода первого элемента 19 ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ сигнал (фиг. 3,з) поступает на D-вход второго D-триггера приемника 10 (фиг. 3,з) и записывается в него по заднему фронту тактовых импульсов (фиг. 3,г). На выходе второго D-триггера 18 формируется сигнал (фиг. 3,е), который суммируясь по модулю 2 с сигналом с выхода первого D-триггера 17 на выходе второго элемента 20 ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ образует код Манчестер - П (фиг. 3,ж). В сформированном коде Манчестер - П младший разряд (Do) является служебным - стартовым и равен 0. Остальные разряды (Dr-Dn)

являются информационными. S-вход регистра 3 сдвига соединен с общей шиной с тем, чтобы в старший разряд вдвигался логический О. При этом на последнем такте формирования кода Манчестер - П на выхо- де регистра 3 сдвига (фиг. 3,а) присутствует логический О и по заднему фронту п-го тактового импульса во второй D-триггер 18 записывается тот же логический уровень, что и на прямом выходе первого D-триггера 17 (фиг. 3,е),

Таким образом, между последним битом одной кодовой посылки и первым битом следующей кодовой посылки будет пауза на один либо на полтора периода тактовой ча- стоты в зависимости от значения последнего бита информации (фиг. 3,ж). Кроме того, на последнем такте формирования кода Манчестер - П формируется импульс переполнения формирователя 7 длины слов. По его заднему фронту на выходе формирователя 7 длины слов появляется логический О, который закрывает элемент И 15 и разрешает запись новой информации в регистр преобразователя 4 сдвига и перезапись ко- эффициента деления в формирователе, 7 длины слов следующим тактовым импульсом. По его заднему фронту на выходе формирователя 7 длины слов появляется логическая 1 и цикл начинается сначала. Пауза, сформированная между информационными словами, на приемной стороне 2 интерпретируется как признак окончания слова. Код Манчестер - П поступает на передатчик 6, который преобразовывает в данном примере электрический сигнал в оптический и передает его по волоконно-опти- ческой линии 3 связи в приемник 10. С выхода приемника 10, который преобразует оптический сигнал в электрический, код Манчестер - П (фиг. 4.а) поступает на декодер 11, с первого выхода которого снимается код NRZ (фиг. 4,6). а с второго - синхроимпульсы (фиг. 4,в). На регистре 12 сдвига происходит преобразование кода NRZ в параллельный код. который запоминается в выходном регистре 13 памяти. Импульс записи, поступающий на С-вход регистра 13 памяти, формируется следующим образом. Синхроимпульсы с декодера 11 поступают на первый вхбд схемы И 21 и через инвертор элемента 22 и элемент 23 задержки на ее второй вход (фиг. 4.г). Задержка сигнала на элементе 23 задержки должна быть равна периоду тактовой частоты. При этом на выходе элемента 1/1 21 формируется импульс записи (фиг. 4,д) регистра 13 памяти. Фильтр 24 служит для устранения сколов, обусловленных погрешностью элемента 23 задержки. Таким образом, на выходе регистра 13 формируется параллельный код, идентичный входной информации на передающей стороне 1. Формирователь 7 длины слов, изображенной на фиг. 2, работает следующим образом. В исходном состоянии D-триггер 29 установлен в О. При этом элемент И-НЕ 26 открыт, а элемент И-НЕ 27 закрыт. Первый тактирующий импульс, поступающий на вторые входы этих элементов, появляется на выходе элемента И-НЕ 26, поступает на С-вход реверсивного счетчика 25 (фиг 5,в), заносит в него установку по информационным входам (Do-Dm). через элемент ИЛИ 26 поступает на С-вход D-триггера 29 и по своему заднему фронту установит его в 1. При этом элемент И-НЕ 26 закрывается, а элемент И-НЕ 27 открывается и импульсы тактовой частоты (фиг. 5,а) поступают на вычитающий вход реверсивного счетчика 25 (фиг. 5,д) через элемент И-НЕ 27.С выхода Р реверсивного счетчика 25 импульс переполнения (фиг. 5г) через элемент ИЛИ 28 поступает на С-вход D- триггера 29, устанавливает его в О и цикл повторяется снова. Таким образом, с выхода D-триггера 29 формируется сигнал (фиг, 5,6) записи - сдвига на V-входе регистра преобразователя 4 сдвига, который управляет работой элемента И 15 и указанного регистра сдвига, как описано выше.

Как показала экспериментальная проверка, заявляемое техническое решение траняет недостатки вышеописанных устройств и по сравнению с прототипом позволяет передавать информацию с помощью кода Манчестер - П, содержащего синхроимпульсы в потоке информационных данных, и тем самым исключить как генератор тактовой частоты на приемной стороне, так и проблемы, связанные с рассинхрони- зацией работы генераторов, а значит с потерей синхронизации; обеспечить гальваническую развязку в канале связи с помощью волоконно-оптической линии связи вместе трансформаторной; получить универсальную систему передачи информации, которая может изменять разрядность передаваемой информации без изменения схе- мотехники, при изменении кода числа, устанавливаемого в датчике кода. Формула изобретения 1. Система передачи цифровой информации, содержащая на передающей стороне последовательно соединенные преобразователь параллельного кода в последовательный, кодер и передатчик, а также формирователь длины, слов, выход которого соединен с управляющим входом кодера, тактовый вход которого и С-вход формирователя длины слов соединены с выходом генератора тактэвых импульсов, информационный вход младшего разряда преобразователя параллельного кода в последовательный соединен с общей шиной, а на приемной стороне - последова- тельно соединенные приемник, декодер, преобразователь последовательного кода в параллельный и регистр памяти, а также формирователь импульса записи, выход которого соединен с С-входом регистра памяти, отличающаяся тем, что, с целью повышения помехоустойчивости системы передачи цифровой информации, на передающей стороне кодер выполнен в виде последовательно соединенных элемента И, первого D-триггера, первого элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, второго D -триггера и второго элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, при этом выход элемента И через элемент НЕ соединен с С-входом второго D-тригге- ра, другой вход второго элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ соединен с прямым выходом первого D-триггера, инверсный выход и D-вход которого соединены между собой, причем первый и второй входы эле- мента И являются управляющим и тактовым входами кодера соответственно, другой вход первого элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и выход второго элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ являются соответственно ин- формационным входом и выходом кодера, а также введен датчик кода, выходы которого соединены с соответствующими D-входами формирователя длины слов, выход которого соединен с V-входом преобразователя па- раллельного кода в последовательный, S- вход которого соединен с общей шиной,

выход генератора тактовых импульсов соединен с С-входом преобразователя параллельного кода в последовательный, а на приемной стороне-тактовый выход декодера соединен.с С-входом преобразователя последовательного кода в параллельный и с входом формирователя импульса записи,

kJffff.S Л6

Л-Л-ПЛ...

ГТ

Фиг Л

...

и

-ц... -ц-игл

Фи г. 5

3mS ш

ГТ

и

-ц