Многоканальная система связи с ортогональными сигналами с временным разделением каналов Советский патент 1980 года по МПК G08C15/06 

(54) МНОГОКАНАЛЬНАЯ СИСТЕМА

СВЯЗИ С ОРТОГОНАЛЬНЬМИ СИГНАЛАМИ С ВРЕМЕННЬИ РАЗДЕЛЕНИЕМ КАНАЛОВ

t

Изобретение относится к технике связи и быть использовано при уплотнении многоканальных трактов систем связи и телеметрии.

Известны многоканальные системы связи, использующие методы исключения избыточности в переяавае1«лх сообщениях и позволяющие увеличить эффективность использования полосы частот многоканального тракта за счет передачи только существенных отсчетов сообщений отдельных каналов tl.

В этих системах для выравнивания интенсивности группового потока отсчетов используется буферное ЗУ что приводит к значительным временным задержкам в передаче моментов появления существенных отсчетов.

Кроме того-, в таких системах временные интервалы между отсчетами первой группы параметров и параметрами второй группы не являются строго детерминированными, что приводит к неэффективному использованию полосы частот многоканального тракта, так как циклические отсчеты парг1метров второй группы обладают значительной избыточностью.

Известны системы многоканальной связи с временным уплотнением,учиты7

вающие при своей работе активность источников информации, что позволяет в значительной мере повысить эффективность использования полосы

5 частот многоканального тракта 2.

Однако такие системы обладают низкой эффективносгтью использования пропускной способности многоканального тракта, из-за того, что в них не полностью учитывается избыточность сообщений отдельных каналов, находящихся в активном состоянии. Кроме того, недостаточно используются энергетические и частотные ресурсы.

15 Из известных многоканальных систем связи наиболее близкой по технической сущности к изобретению является многоканальная система связи с ортогональными сигналг ли с временным разделением каналом, содержащая на передающей стороне источники информации, блоки исключения избыточности, коммутатор каналов, Лормирователи ортогональных сигналов, син25 хронизирукицие входы которых подключены к выходам блока управления, и передатчик, соединенный через канал связи с приемником на приемной стороне, подключенным ко входам

30 блоков обработки сигналов, Синх(хэнизирующие входы последних коммутатора каналов и блоков восстановления сообщения соединены с выходами бло,ка управления, и блоки регистрации, выходы коммутатора каналов подключе ны ко входам блока восстановления сообщения 3 J .

Однако в этом использован большой ансамбль сигналов (по 2 сигнала на каждый канал), При этом снижается допустимое число каналов из-за необходимости использования большой длины ГА-последовательностей при формировании канальных сигналов. Крбме того, при такЬм методе уплотнения все же существует конечная вероятность переполнения кадра, что приводит к потере информации отдельных источников. Вероятность, переполнения ограничивает число обслуживаемых источников сообщений.

Целью изобретения является повышение информационной емкости системы путем увеличения пропускной способности.

Поставленная цель достигается за счет статистического учета активности источников сообщений при уплотнении многоканального тракта, а также за счет обеспечения возможности регулирования интенсивности входного потока информации от каждого источника с учетом его приоритетности при выполнении условия согласования суммарной производительности источников сообщений с пропускной способностью многоканального тракта на основе использования адаптивных устройств сжатия. С этой целью в многоканальную систему связи на передающей стороне введены кодирующие блоки, преобразователь параллельного кода в последовательный, формирователь ортогонального синхросигнала формирователь ортогонального сигнала разделительного интервала и сумматор, выход которого подключен ко входу передатчика. Выходы источников информации через соответствующий кодирующий блок соединены с первыми входами соответствующих блоков исключения избыточности, выходы которых подключены ко входам коммутатора каналов. Первый и последний выходы коммутатора каналов соответственно через формирователь ортогонального синхросигнала и формирователь ортогонального сигнала разделительного интервала соединены с соответствующими входами сумматора. Информационные выходы коммутатора каналов подключены ко входам преобразователя параллельного кода в последовательный, выходы которого через соответствующие формирователи ортогональных сигналов соединены со входами сумматора. Первые и вторые управляющие выходы коммутатора каналов соединены соответственно со вторыми

и третьими входами соответствующего блока исключения избыточности, третий управляющий выход подключен к управляющему входу преобразователя параллельного кода в последовательный. Синхронизирующие входы формирователя ортогонального синхросигнала, формирователя ортогонального сигнала разделительного интервала, преобразователя параллельного кода в последовательный и кодирующий блоков подключены к выходам блока управления. На приемной стороне введены селектор информации, цифроаналоговые преобразователи, блок обработки синхросигнала и блок обработки сигнала разделительного интервала. Входы двух последних подключены к выходу приемника, выходы к соответствующим входам коммутатора каналов. Выходы соответствующих блоков восстановления сообщения через цифроаналоговые преобразова-тели подключены ко входам соответствующих блоков регистрации. Выходы блоков обработки сигналов через селектор информации соединены с информационными входами коммутатора каналов , управляющий выход которого подключен к соответствующему входу селектора информации: синхронизирующи входы которого, блока обработки синхросигнала, блока обработки сигнала разделительного интервала и цифроаналоговых преобразователей подключены к выхода блока управления.

В предлагаемой системе длительность кадра Т (интервал дискретизации источника) определяется, как

где FC - верхняя час v. - 2 F

6

t

тота спектра уплотняемых источников

Число уплотняемых источников опрделяется на основе учета среднестатистической величины числа информа.ционных разрядов при передаче отсчетов дискретизируемых функций.

На фиг.1 изображено распределение вероятностей появления на выходе адаптивного устройства сжатия различной длины кодовых групп по отношению к общему числу отсчетов ПРИ дискретизации по Котельникову. ГраАик, изображенный на фиг.1, ; получен на основании моделирования iалгоритма работы адаптивного устройства сжатия. В качестве исходного сигнала взят случайный процесс с корреляционной функцией речевого

сигнала ft 2 , где f f параметры канала.

Определенная для речевого сигнала- среднестатистическая величина числа информационных разрядов, несущих информацию о поведении передаваемой функции, оказалась равной 2 разрядам при числе уровней li. квантования 256) при полной значимости Лода равной 8 двоичным раэря1дам. Итак, при 10 МГЦ с ИКМ (импульсно-кодовои модуляцией) в . 256 уровней в этой полосе можно разместить 150 каналов. С данной попо соййР55,д длительность одного символа импульсной посылки определяется У . ю . 106 ОД МКС, а длительность восьмиразрядной подограммы равна ,1 0,8 мкс. Тогда число каналов С учетом среднестатистической велич ны числа информационных разрядов,ра ной 2, число разрядов в 150 каналах равно 150X2 300 разрядов, так как всего разрядов 1250,то остаются свободными 1250-300 950 разрядов.Следовательно, существует реальная возможность увеличить число каналов.При этом будем учитывать среднестатистическую величину активности источников в процессе обмена информацией которая с учетом пауз между отдельны ми словами составляет 0,25-0,30 (берем по верхнему пределу).В данном устройстве для передачи информации от всех источников, а также для передачи синхросигналов и разделительных интервалов предполагается исполь зовать М-последовательности небольшой длины. При этом синхроимпульсы между отдельными кадрами и интервала ми деления кадра между каналами передаются различными сигналами (S и SCL соответственно) . Для передачи информационных О и 1 от каждого источника используются различные перестановки из оставшихся () сигна лов по 2, при этом даже при небольшой длине л-последовательности число таких перестановок достаточно велико что позволяет с помощью №-последовательностей малой длительности передавать информацию от большого числа источников. Структура кадра приведена на фиг.2. В динамическом р ежиме работы системы может возникнуть ситуация, когда длительность кадра Т, может уменьшиться до О и наоборот, может растянуться, что приведет к потере информации некоторых источников.Поэтому с целью более эффективного использования полосы частот многоканал кого тракта, приТ, активных источников меньше Т допустимого, по много канальному тракту будут передаваться истинные значения отсчетов каналов (что повысит помехоустойчивость), а .т ж-Аст, производится дополнительное сжатие путем изменения заданной € точности (апертуры). При формирований кадра в системах с асинхронным вводом место кажлого канала в т не является строга детермированным, что объясняется случайностью появления существенных отсчетов, поэтому с целью различения сигналов на приемной стороне вводится жесткая кадровая синхронизация и разделительные интервалы между отдельными каналами в кгщре. На фиг,3 и 4 дана схема предлагаемой многоканальной систе «ы связи, которая содержит на передающей стороне источники информации 1 - 1 кодирующие блоки 2 - 2„, блоки исключения избыточности , KON iyтатор каналов 4, блок управления 5, преобразователь параллельного кода в последовательный б, Формирователь ортогонального сигнала синхроимпульса 7, формирователи ортогональных сигналов , формирователь ортогонального сигнала i разделительного интервала 9, сумматор 10, передатчик 11, а на приемной стороне (см.1Ьиг.4) -.приемник 12, блок обработки сигнала синхроимпульса 13, блоки обработки сигналов , блок обработки сигнала разделительного интервала 15, селектор информации 16, коммутатор каналов 17, блок управления 18, блоки восстановления сообщений , цифроаналоговые преобразователи 20 20, и блоки регистрации 21 Система работает следующим образом. Передаваег ме сообщения с выходов источников информации в кодирукяцих блоках 2 преобразуются в цифровую форму (двоичный код Грея),причем опрос источников производится параллельно. Далее информация поступает в блоки исключения избыточности 3, которые исключают избыточные ; отсчеты, а поведение Аункции отображается в приращениях отсчетов. Коммутатор каналов 4 определяет число информационных разрядов существенных отсчетов и приращений всей группы активных источников и, если Tj.jj, . заполняется значениями истинных отсчетов приоритетных источников до величины т , а приТ,„ коммутатор каналов, увеличивая дбпустимое значение апертуры неприоритетных источников,поддерживает значениеТ д.Тцдрп. кроме этого, изменяет алгоритм работы блоков исключения избыточности,обеспечивая необходилФле по соответствующим каналам (с учетом приоритетности) при выполнении условия согласования суммарной производительности источников сообщений с пропускной способностью тракта.Далее значения отсчетов или их приращения в порядке активности записываются поочередно в . преобразователь 6 (запись производится в параллельном коде),откуда считыватся (последовательно) на формироваели ортогональных сигналов 8. При этом каждому каналу приводятся в соответствие два формирователя ортогональных си налов: один для формисзания сигнала 1, второй для форирования сигнала О. Разделительные интервалы между соседними активными каналами в кадре заполняются ортогональным сигналом,сформированным в формирователе ортогонального сигнала разделительных интервалов 9 непосредственно с коммутатора каналов 4.Кадровые синхроимпульсы .подаются на формирдватель ортогонального синхроимпульса 7 непосредственно с коммутатора каналов 4.Сигналы с выхода всех формирователей ортогональных сигналов поступают на сумматор 10 и с еговыхода .на передатчик 11,Общая синхронизация на передающей стороне осуществляется с помощью блока управления 5.

На приемной стороне с выхода приемника 12 сигналы поступают в блоки обработки сигналов 13-15, где они разделяются по функциональной принадлежности. Кадровые синхроимпульсы выделяются блоком обработки сигналов синхроимпульсов 13, разделительные интервалы - блоком обработки сигналов разделительных интервалов

15,информационные 1 и О всех каналов блоком обработки сигналов 14.

Выделенная блоками 14 информация поступает на селектор информации

16,где она разделяется по принадлежности к тому или иному каналу и далее поступает на коммутатор каналов 17. Кадровые синхроимпульсы подаются на коммутатор каналов непосредственно с выхода блока обработки сигнала синхроимпульса 13, а импульсы, соответствующие разделительным интервалам между активными каналами в кадре, поступают на коммутатор с выхода блока обработки сигналов разделительных интервалов 15. Информация с выхода коммутатора каналов 17 вьщается в блоки восстановления сообщений 19 в порядке активности каналов.Восстановленные сообщения преобразуются в цифроаналоговых преобразователях 20 и выдаются

блоком регистрации информации 21. Общая синхронизация работы приемной стороны осущестрляется с помощью блока управления 18.

Прежде чем приступить к оценке количественных характеристик многоканальной системы связи с ортогональными сигналами и временным разделением каналов обоб1 м кратко основные свойства этой системы.

Система обеспечивает свободный доступ источников сообщений к линии .связи, т.е. используется общий широкополосный тракт многими источника

ми сообщений {система с незакрепленнымк каналами).

Наличие свободного доступа и адрсация канальных сигналов обеспечивают возможность сопряжения разнотипных источников, т.е. может быть создана система каналов, обслуживающих источники с различными скоростями модуляции, что особенно важно при использовании предлагаемой системы в многоканальных системах сбора и передачи информации, в частности в телеметрических системах и систёмах связи.

Использование широкополосных шумоподобных сигналов для адресации канальных сигналов позволяет повысить помехозащищенность системы от воздействия естественных и преднамеренных помех, повысить структурную скрытность сигналов, рещиолинии и использовать другие важные достоинства ЦШС.

Технические решения, положенные в основу данной системы, позволяют бороться с краевыми искажениями.

Предлагаемая система позволяет 6ojiee эффективно использовать пропускную способность многоканального тракта, что в условиях непрерывного роста объемов передаваемой информации особенно важно.

Таким образом, предлагаемое технческое решение позволяет увеличить число обслуживаемых источников сообщений без увеличения длительности используемых кодовых форм сигналов, при этом число обслуживаемых источников определяется числом непересекающихся множеств из N по два и

N-1

определяется выражением ,

где N - число кодовых форм исходного ансамбля.

Формула изобретения

Многоканальная система связи с ортогональными сигналами с временным разделением каналов, содержащая на передающей стороне источники информации, блоки исключения избыточности, коммутаторканалов, Формирователи ортогональных сигналов, синхронизирующие входы которых подключены к выходам блоки управления, и передатчик, соединенный через канал связи с приемником на приемной стороне подключенным ко входам блоков обработки сигналов, синхронизирующие входы последних, коммутатора каналов и блоков восстановления сообщения соединены с выходами блока управления, и блоки регистрации, выходы коммутаторов каналов подключены ко входам блока восстс1новления сообщения, отличающаяся тем, что.

с целью повышения информационной емкости системы путем увеличения пропускной способности канала свяди на передакяцей стороне введены кодирующие блоки, преобразователь параллельного кода в последовательный, формирователь ортогонального синхросигнала, формирователь ортогонального сигнала разделительного интервала и сумматор, выход которого подключен ко входу передатчика, выходы источников информации через соответствующий кодирующий блок соединены с первыми входгиии соответствукяцих блоков иcкJBoчeния избыточности, выходы которых подключены ко входам коммутатора каналов, первый и последний выходь} коммутатора каналов соответственно через формирователь ортогонального синхросигнала и формирователь ортогонального сигнала разделительного интервала соединены с соответствующими входами сумматора, информационные выходы коммутатора каналов подключены ко входам преобразователя параллельного кода в последовательный, выходы которого через соответствующие формирователи ортогональных сиг,налов соединены со входами сумматора, первые и вторые управляющие выходы коммутатора каналов соединены соответственно со вторыми и третьими входами соответствующего блока исключения избыточности, третий управляющий выход подключен к управлякяаему входу преобразователя параллельного кода в последовательный, синхронизирующие входы формирователя ортогонального синхросигнала, формирователя ортогонального сигнала раз-, делительного интервала, преобразователя параллельного кода в последовательный , кодирующих блоков, подключены к выходам блока управления,на приемной стороне введены селектор информации, цифроаналоговые преобразователи, блок обработки синхросигнала и блок обработки сигнгша разделит льного интервала, входы двух последних подключены к выходу приемниOка, выходы - к соответствующим входам коммутатора каналов, выходы соответствующих блоков восстановления сообщения через дифроаналоговыеи преобразователи подключены ко входсш 5 соответствующих блоков регистрации, :выходы блоков обработки сигналов че;рез селектор информации соединены с информационными входами коммутатора каналов, управляющий выход которого подключен к соответствукицему входу

0 селектора информации, синхронизирующие входы которого, блока обработки синхросигнала, блока обработки сигнала разделительного интервала и цифроаналоговых преобразователей под5ключены к выходам блока управления.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Агаджанов П.А. и др. Основы теории радиотелеметрии. М., Энергия, 1973, 422-460.

2.Авторское свидетельство СССР 373892, кл.Н 04 В 7/18, 1973.

3.Авторское свидетельство СССР № 621.298, кл. Н 04 J 3/04,1975

(прототип).

PfXf)

f.o