УСТРОЙСТВО для ЦИКЛОВОЙ СИНХРОНИЗАЦИИ Советский патент 1971 года по МПК G06F1/04 

Изобретение относится к области вычислительной техники и может быть использовано в системах для передачиданных при наличии помех.

При передаче речевых сообщений выходные (канальные) сигналы вокодера представляют собой двоичные последовательности определенной статистической структуры, разделенные на циклы. Для достоверного приема информации необходима жесткая цикловая синхронизация оконечных аппаратов.

Существующие методы синхронизации вокодеров обычно строятся на принципах, не учитывающих статистических характеристик выходцых сигналов, и основаны па выделении для нужд синхронизации специального частотного или временного канала за счет заметного сокращения объема передаваемых данных собственно вокодера. В таких устройствах объем нередаваемых синхроданных обычно выбирают из условия обеспечения заданной степени надежности синхронизации при работе по каналам с определенными характеристиками. Если же в ходе работы эти характеристики претерпевают .изменения, то объем синхроданных может оказаться либо недостаточным, либо излищне больщим, т. е. параметры устройства синхронизации и характеристики канала связи в таких устройствах не являются согласованными в статистическом смысле.

В ряде случаев применяют автономную синхронизацию, когда после первоначального пуска синхронная работа обеспечивается за счет стабильности датчика опорных частот. Однако автономные методы синхронизации не применимы в сетях связи с оперативной автоматической коммутацией каналов и источников информации, поскольку каждая новая коммутация требует нового фазового пуска.

Указанные недостатки в значительной мере устранены изобретением по основному

авт. св. № 217705, где предложено устройство для цикловой синхронизации датчиков двоичной информации, в котором основные параметры: время вхождения в синхронизм вх и время удержания синхронизма уд,-

могут быть согласованы с характеристиками каналов связи. Достигается это путем введения в цикловую последовательность маркера и применения метода многократного логического умножения символов одного и того же

разряда различных циклов принимаемого сигнала в сочетании с применением устройств повышения достоверности (УПД). Это устройство позволяет, в принципе, обеспечить сколь угодно большое удержания син3терь достоверности. При этом поиск и выделение синхроимпульса осуществляются в ходе всего сеанса работы, так что при потере синхронизации последняя восстанавливается за время, равное времени вхождения в син-s хронизм. Однако для работы такого устройства синхронизации требуется выделять определенную долю емкости канала связи для передачи маркера.10 Цель .изобретения - увеличение пропускной способности канала связи. Цель достигается использованием для цикловой синхронизации особенности импульсного сигнала вокодера, который, как и обычнаяis речь, имеет естественные паузы между звуками, словами, фразами. В отсутствие акустических шумов у передающего абонента паузе речевого сигнала соответствует определенная Л/-разрядная комбинация. При наличии шу-20 МОЕ в линейном сигнале вокодера в паузах речевого сигнала наблюдаются цикловые комбинации, в которых устойчивы лишь символы () разрядов, причем номера разрядон в цикле, соответствующие им символы и25 величина k определяются для данного вокодера только уровнем и природой входных акустических шумов. Такая (N-fe)-разрядная комбинация устойчива в определенной области уровней шумов. При этом весь воз-зо можный диапазон изменения уровня шума может быть разбит на L перекрывающихся областей, каждой из которых соответствует своя () -разрядная устойчивая комбинация в пределах каждого цикла выходной35 двоичной последовательности (, 2,..., L). Комбинации эти могут быть обнаружены приемной частью устройства цикловой синхронизации. В предлагаемом устройстве нет надобности определять момент появления паузы и40 ее длительности, поскольку появившаяся в речевом сигнале пауза автоматически влечет за собой возможность осуществления синхронизации по циклам. В результате вся информационная емкость канала связи использует-45 ся только для передачи собственно речевого сообщения. При работе предлагаемого устройства происходит непрерывное наложение периодической кодовой комбинации на информацион-50 ную последовательность в передающей части с целью уменьшения вероятности регистрации анализируемых (N-Аг)-разрядных комбинаций с ложной фазой и устранение этого наложения в приемной части устройства.55 Приемная часть устройства обеспечивает возможность преобразования двоичной последовательности, поступившей на вход устройства для цикловой синхронизации, к виду, допуекающему ее обработку с помощью основно-60 го устройства. На чертеже приведена блок-схема передающей и приемной частей устройства для цик4лено на пять частей: передатчик 1; приемник, состоящий из анализирующего блока 2 и блока поиска синхроимпульса 3; блок повышения достоверности и хронизатор 4 и блок 5 устранения наложения кодовой комбинации на информационную последовательность вокодера. Передатчик устройства состоит из геператора кодовой комбинации 6 и схемы сложения по модулю два 7. На вход 8 последней поступает кодовая комбинация с числом Л двоичных разрядов, равным числу двоичных разрядов в цикле выходного сигнала, а на вход 9 поступает информационная последовательность с импульсного выхода вокодера, С выхода 10 информационная последовательность с наложенной на нее в каждом цикле кодовой комбинацией поступает в канал связи. С выхода 11 синхроимпульс, вырабатываемый генератором кодовой комбинации, поступает на запись в хронизатор передающей части вокодера. Приемник 2 содержит линию задержки J2 на Л двоичных разрядов, на вход 13 которой поступает двоичная последовательность из канала связи, анализаторы устойчивых комбинаций 14, 15, 16, подключенные к выходу 17 линии задержки 12, с количеством анализируемых разрядов в каждом, определяемым экспериментально при действии на вход вокодера акустических щумов различной интенсивности, и схему «ИЛИ 18, на входы которой поступают сигналы с выходов анализаторов 14, 15, 16. Блок поиска синхроимпульса 5 содержит линию задержки 19, двоичный счетчик 20, триггер 21, составляющий вместе с выходом 22 счетчика 20 и выходом 23 линии задержкн 19 логическую цепь для перевода блока поиска синхроимпульса из режима заполнения в режим поиска синхроимпульса; ячейку «И 24, через которую из блока 2 со входа 25 заполняется линия задержки 19; ячейку «И 26, предназначенную для операции поиска синхроимпульса, и разделительную ячейку «ИЛИ 27. Блок повышения достоверности выделения синхроимпульса содержит логическую ячейку «И 28 с тремя выходами: 29 для переключения всего устройства из режима поиска синхроимпульса в режим заполнения после выделения на выходе 30 счетчика 20 первого импульса; выход 31 для записи выделенного синхроимпульса в устройство 32; выход 33, импульс с которого в логической ячейке «И 34 сравнивается по фазе с импульсом, выделенным в результате предшествующего анализа; устройства 32 и 35, запоминающие фазу выделенных импульсов; ячейки «И 34 и 36, соединенные последовательно и сравнивающие фазы импульсов, записанных в устройствах памяти 32 и 35, с фазой вновь выделенного импульса; хронизатор 37, вьшолранее записанного в регистр синхроимпульса вновь выделенным, который переписывается в регистр и может быть снят с выхода 38 с любой необходимой для оконечного аппарата фазой.

Блок устранения наложения кодовой комбинации на информационную последовательность содержит генератор кодовой комбинации 39, запускаемый выделенным синхроимпульсом с выхода 40 ячейки «И 36, и схему сложения по модулю два 41, на вход 42 которой поступает двоичная последовательность из канала связи непосредственно, а на вход 43 - кодовая комбинация с выхода генератооа 39.

Работает предлагаемое устройство следующим образом.

Генератор кодовой комбинации 6 передатчика вырабатывает периодическую последовательность двоичных знаков с периодом, равным длительности цикла, которая поступает на вход 8 схемы 7 сложения по модулю два, на другой вход 9 которой поступает инфоомационная двоичная последовательность.

Эта схема осуществляет непрерывное наложение символов кодовой комбинации на информационную последовательность. При отсутствии акустических шумов на входе (практически при уровнях шумов 65 дб и ниже) в паузах речевого сигнала вокодер может генерировать цикловые комбинации, допускающие их регистрацию анализаторами приемника с ложной фазой. Наложением на них спецально выбранной yV-разрядной комбинации увеличивают кодовое расстояние между анализируемыми при приеме «устойчивыми комбинациями (соответствующими речевым паузам) и комбинациями, получаемыми из них же за счет фазовых сдвигов. Количество символов в этих «устойчивых комбинациях определяют экспериментально для оазличных уровней акустического шума. Количество «устойчивых комбинаций выбирают так, чтобы обеспечить перекрытие всего диапазона уровней акустических ШУМОВ, воздействующих на вход вокодера. Генератор 6 вырабатывает также синхроимпульсы, поступающие в каждом цикле с выхода // в цередающую часть вокодера.

Принцип работы приемной части устройства (блоки 2, 3, 4, 5) сводится к такому преобразованию входной последовательности в анализирующем блоке 2, которое обеспечивает выделение последующей схемой (блоки 3 и 4) синхроимпульсов из поступающего на ее вход сигнала. Поступающая из канала связи на вход 13 носледовательность заполняет линию задержки /2 и с ее отводов 17 подается на анализаторы 14, 15, 16. При возникновении в линии задержки одной из «устойчивых комбинаций на выходе соответствующего анализатора вырабатывается импульс. Импульсы с выходов анализаторов 14, 15, 16 объединяются схемой «ИЛИ 18 и далее поступают на вход 25 блока поиска синхроимпульса 3.

В сигнале, поступивщем с выхода анализирующего блока, наблюдаются серии импульсов на позиции синхронизации. Одновременно импульсы присутствуют и на остальных позициях цикла за счет случайного набора анализируемых комбинаций из входного сигнала, но вероятность появления этих импульсов много меньше вероятности появления импульса иа позиции синхронизации. В дальнейшем импульсы, выделенные анализаторами с ложной фазой, устраняются блоками 3 и 4.

Преобразованная в блоке 2 последовательность через схему «И 24, на второй вход которой с тактовой частотой ноступают импульсы с выхода 44 динамического триггера 21, и схему «ИЛИ 27, заполняет линию задержки 19, число разрядов Л которой равно числу разрядов в цикле иередачи. Первым импульсом с выхода 23 линии задержки 19 динамический триггер 21 опрокидывается, и с его выхода 45 импульсы с тактовой частотой поступают на вход схемы «И 26. На два других ее входа поступают информационная последовательность из канала

связи и та же последовательность, задержанная на цикл передачи в линии задержки 19. Схема 26 производит операцию логического умножения символов, разнесенных на цикл. Поскольку в импульсной последовательности,

поступающей с выхода анализирующего блока 2, появление «единиц наиболее вероятно на позиции синхронизации, то по истечении определенного количества циклов, определяемого статистикой преобразованного блоком 2 сигнала, в линии задержки 19 остается только одна «единица, соответствующая позиции синхронизации.

Выход 23 линии задержки 19 соединен с циклическим счетчиком «нулей 20 емкостью

N+ двоичных знаков. Каждый импульс с выхода 23 устанавливает счетчик 20 в начальное состояние. Когда в линии задержки 19 остается только одна «единица, счетчик досчитывает до значения А/, и на его выходе

30 появляется ИМПУЛЬС, о фазе которого делается предположение, что она соответствует фазе синхроимпульса. В том случае, если это подтверждается импульсом на выходе 46 схемы «И 26, на выходе «И 28 появляется

импульс. Импульсом с выхода 29 стирается последняя «единица в линии задержки 19. Одновременно импульс с выхода 31 синхронизирует рекуррентную линию задержки 32 и поступает на вход S3 схемы «И 34. Так

как в линии задержки 19 после стирания не остается «единиц, то циклический счетчик 20 насчитывает Л+l «нулей, и на его выходе 22 ппи этом возникает импульс, опрокидывающий триггер 21. В результате ячейка «И

2fi закрывается, а через ячейку «И 24 инЛопмяпия из канала связи начинает поступать в линию задержки 19, и блок 3 снова переходит в режим поиска синхроимпульса. Поскольку на выходе 47 рекуррентной лиимпульс, фаза которого определяется фазой ранее выделенного синхроимпульса, то в случае совпадения с ней фазы импульса, выделяемого в процессе анализа, на выходе схемы «И 34 появляется импульс, который уже с большей достоверностью, чем импульс на выходе схемы «И 28, может быт синхроимпульсом. Для его выделения необходимо, чтобы за два следующих подряд элементарных процесса анализа на выходе схемы «И 28 выделялся импульс с одной и той же фазой. Синхронизируемая рекуррентная линия задержки 32 и схема «И составляют устройство повышения достоверности. Для еще большего повышения достоверности выделения синхроимпульса такие устройства могут быть включены последовательно друг за другом (па чертеже показаны два таких устройства).

Выделенный схемой «И 34 импульс синхронизирует по входу 48 рекуррентную линию задержки 35 и одновременно поступает на вход 49 схемы «И 36. При появлении на выходе схемы 34 следующего импульса, в случае его совпадения по фазе с импульсом, генерируемым в каждом цикле рекуррентной линией задержки 35 и поступающим на вход 50 схемы «И 36, на выходе 51 последней выделяется импульс. Этот импульс синхронизирует хронизатор (кольцевой регистр) 37, откуда необходимый для работы приемной части вокодера синхроимпульс может быть снят в любой требуемой фазе.

Импульс с выхода 40 схемы «И 36 синхронизирует также генератор кодовой комбинации 39 блока устранения наложения кодовой комбинации на информационную последовательность вокодера. Последовательность, вырабатываемая генератором 39, тождественна последовательности, вырабатываемой генератором 6 в передатчике устройства. Эта последовательность с выхода генератора 39 поступает на вход 43 схемы 41 сложения по модулю два; на другой вход 42 схемы 41 поступает двоичная последовательность из канала связи. Благодаря двойному сложению символов информационной последовательности с одними и теми же символами кодовой комбинации в передающей и приемной частях устройства восстанавливается исходная информационная последовательность, которая с выхода 52 подается в приемную часть собственно вокодера.

Предмет изобретения

Устройство для цикловой синхронизации по авт. св. Alb 217705, отличающееся тем, что, с

целью увеличения пропускной способности канала связи, оно содержит генераторы кодовой комбинации, вокодер, схемы сложения по модулю два, линию задержки, анализаторы устойчивых комбинаций и схему «ИЛИ,

первый вход первой схемы сложения по модулю два подключен к выходу первого генератора кодовой комбинации, второй вход первой схемы сложения по модулю два подключен к выходу вокодера, вход линии задержки подключен ко входу канала связи, а выходы линии задержки соединены со входами анализаторов устойчивых состояний, выходы анализаторов соединены со входами схе.мы «ИЛИ, а выход схемы «ИЛИ соединен со входом блока поиска синхроимпульса, первый вход второй схемы сложения по модулю два соединен с выходом второго генератора кодовой комбинации, а второй вход второй схемы сложения по модулю два поДключей ко входу канала связи.

;з

-Л

.70

-2i