Способ контроля принимаемых дискретных сигналов Советский патент 1981 года по МПК G08C19/28 

Изобретение относится к вычислительной технике и системам сеязи, в частнос- и к способам обнаружения и коррекции искажений в системах передачи и хранения информации, представ ленной в виде последовательности циф ровых электрических сигналов. Известен способ передачи дискретной информации избнточньгми кодами, при котором на передаю1чей стороне информацию от источника вводят груп пами по К информационных элементов с проверочными элементами контрольной свертки, образующих кодовое сло во, осуществляют текуииП следящий прием передаваемого кодового слова с демодуляцией информационных элеме тов, а на приемной стороне осуществляют обнаружение ошибок 1. Известный способ обладает недостатками - необходимостью проведения на передающей стороне преобразовани над основными электрическими сигнал ми для получения дополнительных контрольных сигналов, которые затем передаются или запоминаются вместе с основными, и проведением аналогичных преобразований на прием ной стороне для определения наличия и местоположения ошибки. Кроме того, выполнение преобразований по определенному закону приводит к тому, что известный спосоо оказывается сложным в реализации. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является способ контроля принимаемых дискретных сигналов, заключающийся в том, что последовательность дискретных сигналов квантуют по уровню и по .времени, формируют дублирукидую ее последовательность, изменяют Фазу .. каждого квантованного сигнала в дублирующей последовательности на противоположную и по результатам формируют контрольную последовательность 2 . Недостатком иэвестно1 о способа является необходимость многократного использования основных электрических сигналов, что снижает эффективную скорость передачи- информации. Цель изобретения - повышение скорости приема сигналов. Поставленная цель достигается тем, что в способе, заключающемся в том, что последовательность принимаемых дискретных сигналов квантуют по уровню и по времени, формируют дублируюЩУЮ ее последовательность, изменяют

фазу каждого квантованного сигнала дублирующей последовательности на противоположную, дублирующую последвательность сигналов разбивают на ряд пропорциональных периоду квантования интервалов, длительность наимньшего из которых не менее трех периодов квантования, а длительность Интервалов между исходнь)ми последовательностями дискретных сигналов не менее длительности наибольшего интервала квантования, сигмалы каждого интервала дублирующей последовательности задерживают на время, пропорциональное периоду квантования внутри каждого отрезка дублирующей последовательности определяют значение амплитуды сигнала в пределах последних периодов квантования и в соответствии с ним и с числом периодов квантования изменяют на противоположную фазу сигналов оставшихся периодов квантования каждого отрезка дублирующей последовательности .

На фиг.1 приведены :

а)исходные и соответствующие им квантованные по уровню и по времени

с периодом т электрические сигналы

б)последовательности, дублирующие исходные электрические сигналы, разбитые на три интервала времени t - отделенные друг от друга интервала. и

в)электрические сигналы трех интервалов времени и соответствующие им задержанные электрические сигналы с учетом изменения фазы;

г)контрольные электрические сигналы, соответствующие сумме по модулю задержанных электрических сигналов .

д)основные и контрольные электрческие сигналы, используемые при передаче или хранении информации.

На фиг.2 в деталях показан процесс задержки и изменения фазы электрических сигналов трех интервалов времени :

а) исходная последовательность электрических сигналов;

б,д,з) значения амплитудам электрческих сигналов в пределах последiiero периода квантования tj, соответствую цих временных интервалов;

в,е,и) электрические сигналы оставшихся периодов, соответствующих временных интервалов с учетом изменения фазы;

г,ж,к) результирующие и соответствующие им задержанные электрические сигналы временных интервалов.

На фиг.З показан процесс поиска .коррекции искажения цифрового электрического сигнала :

а) искаженные на JTg, и соответстщие им кйантованные электрические сигналы;

б)последовательности, дублирующие исходные электрические сигналы, разбитые на интервалы;

в)содержащие искажение электрические сигналы трех интервалов времени и соответствующие им задержанные электрические сигналы с учетом изменения фазы;

г)электрические сигналы, полученные в результате сравнения контрольных электрических сигналов с первоначальными:

д)скорректированная на fg последовательность электрических сигналов ;

На фиг.4 приведены :

а)примеры электрических сигналов, искаженные ,Т2,Тз иТд;

б)контрольные сигналы, соответствующие искажениям-С -т з;

в)контрольные сигналы, соответствующие основным электрическим сигналам без искажений.

На фиг.5 приведен пример формирования контрольных электрических сигналов с задержкой первого интервала на Т. 13tr, и второго - на Т.2 ЭТ .

На фиг.6 в деталях показан другой пример задержки и изменения фаз электрических сигналов трех интервалов времени:

а) исходная последовательность электрических сигналов;

б,д,з) значения амплитуды электрических сигналов в пределах последнего периода квантования tT соответствующих временных интервалов;

в,е,и) электрические сигналы оставшихся периодов соответствующих временных интервалов с учетом изменения фазы;

г,ж,к) результирующие и соответствующие им задержанные электрические сигналы временных интервалов.

На фиг.7 приведены примеры формирования контрольных сигналов;

а)последовательность электрических сигналов нельзя отличить от случая их полного пропадания;

б)последовательность электрических сигналов отличается от случая

их полного пропадания, так как контрольные сигналы имеют два значения амплитуды.

Электрические сигналы квантуют по уровню и по времени (фиг.1а), период квантования по времени равен t После этого формируют последовательности электрических сигналов (фиг. 1 дублируя исходные сигналы и разбивая их на ряд интервалов времени; t 4-Г, t2 ЗГ, t, St.

Длительность интервалов между последовательностями электрических сигналов устанавливают ty,- ST.

Затем (фиг.IB и 2) определяют значение амплитуды электрических синалов в пределгос последних периодов квтованияТи ,каждого временного интервла и в соотватствии с ним и числом периодов квантования, в течение котрых амплитуда электрического сигнала имеет максимальное значение, изменяют на противоположную фазу сигналов оставшихся периодов каждого временного интервала. Амплитуда электрического сигнала в пределах последнего Ти периода квантования первого t и второго t временных интервалов имеет максимальное значение (фиг.26,д). Поэтому кратность изменения фазы сигналов оставшихся периодов этих интервалов равна числу периодов квантования, в течение которых амплитуда электрического сигнала имеет максимальное значение .

Фазу сигналов оставшихся периодов первого интервала t изменяют на противоположную два раза и в результате она совпадает с первоначальной (фиг.2в), а Лазу сигналов второго интервала tj - один раз. Поэтому сигналы оставшихся периодов этого интервала находятся в противофазе с первоначальными (фиг.2е). Амплитуда электрического сигнала в предела.х последнегоТ, периода квантования третьего временного интервала tj имеет минимальное значение (фиг.2з). Поэтому кратность изменения фазы электрических сигналов оставшихся периодов интервала t на единицу больие числа периодов квантования, в течение которых амплтуда электрического сигнала имеет максимальное значение. Фазу сигнало оставшихся периодов интервала t изменяют на противоположную три раза и в результате эти сигналы находятся в противофазе с первоначальными. Фаза электрических сигналов в пределах периодов квантования Ти осется без изменений. Сигналы первого интервала t {Лиг.1в и 2) задерживают на Т| 12 С (фиг.2г) , сигналы второго интервала t задерживают на Т2 8Г (фиг.2ж), а Сигналы третьего интервала з (фиг.2к).

Контрольные электрические сигналы (фиг.1г) формируют, суммируя по модулю два сигнала задержанных интевалов. Затем их используют совместно с основными электрическими сигналами (фиг.1д) при передаче или хрнении информации, принимая з.а единицу электрический сигнал с экстремальным, например положительным значением амплитуды и длительностью t.

При поиске искажений электрического сигнала (Лиг.За) указанную последовательность операций повторяют (фиг.За,С,в) и по результатам сравнения вновь сформированньос контрольных сигнсшов с первоначальными (фиг.Зг) судят о наличии местоположения искажения (фиг.4а,б).

в данном случае электрический синал искажен на -Те . Искажение корректируют (фиг.Зд) изменением наf фазы электрического сигнала.

Параметры способа следукмцие. Разбиение последовательности электрических сигналов на ряд интервало времени можно осуществлять несколькими способами. Длительность наименьшего интервала должна быть не менее 3 tr. Всрвозможные примеры разбиения последовательностей электрических сигналов длительностью ВТ; 12Г, 16-гГ, 2АТ,-с; приведены в табл.1 Здесь же для соответствующих случаев приведены значения избыточности, которая оценена следующим образом

Ч100 /о,

fj - V 4 -и ,-1

где t - длительность интервала между последовательностями вгг длительность i-го интерваt,ла времени в t;

N число интервалов, на которые разбита последовательность электрических сигналов .

Как видно из табл.1, для последовательности длиной 1 б t существует 9, а для последовательности 241 33 варианта разбиения. С точки зрения избыточности, однако, эти варианты неоднозначны. Для последовательности длиной le-tr наименее избыточными (30,4%) являются два варианта разбиения: О) г, бт;;7г, й)4Г; 5Г,7Г

0

Для последовательности длиной 24Т наименее избыточным (25%) является вариант разбиения на интервалы длительностью 4t, 5Т, 7С, вС в общем случае наименее избыточным будет тот вариант разбиения последовательности электрических сигналов, при ко,тором длительность наибольшего интервала t.

минимальна и равна длительности интервалов t между последовательностями.

Наиболее оптимальные с точки зрения избыточности длительности последовательностей в -гг электрических сигналов, длительности интервалов между ними и соответствующие значения избыточности приведены в табл.2. Как видно из табл.2, избыточность уменьшается с ростом длительности последовательности.

Время задержки Ту электрических сигналов, лежащих внутри временных интервалов, можно изменять пропорционально периоду квантования Т в диапазоне, ограниченном с одной стороны суммарной длительностью данного и последующих интервалов, а с дру- . гой - суммарной длительностью последующих интервалов, включая интервал между последовательностями. Так для рассмотренного примера,диапазон иэмеиончя времени задержки Т электрических сигналов первого интервала t равен (12-13)Г, а диапазон Т (8-10)t . Время задержки наиболь шего интервала t в данном случае постоянно и равно 5t . Его можно изменять только тогда, когда длительность интервала между последова тельностями электрических сигналов больше длительности наибольшего интервала последовательности. На фиг.5 подробно показана опера ция формирования контрольных электр ческих сигналсзв для случая, когда Т 13Т, Т2 9г. Кратность изменения фазы электрических сигналов остав1аихся периодов внутри интервалов t для любого значения амплитуды на t: может оыть либо на больше, либо равняться числу 1периодов квантования, в течение кот рых амплитуда электрического сигнала имеет экстремальное, в данном сл чае положительное значение. Примеры изменения фазы электрических сигналов приведены в табл.3. Первый, в соответствии с табл.3, вариант изменения фазы электрического сигнала описан ранее (фиг.1в и 2). Второй вариант показан на фиг.6 Здесь амплитуда электрического сигнала в пределах последнего периода квантования первого и второго временных интервалов имеет максимальное значение (фиг.6д,б). Поэтому кратность изменения фазы сигналов оставшихся периодов этих интервалов на единицу больше числа периодов квантования, в течение которых ампл туда электрического сигнала имеет максимальное значение. Фазу сигналов первого интервала t изменяют на противоположную три раза и в результате сигналы оставшихся периодов этого интервала находятся в противофазе с первоначальными (фичб Фазу сигналов второго интервала t изменяют два раза, поэтому она совп дает с первоначальной (фиг.ба). Амплитуда электрического сигнала пределах последнегоТ периода вантования третьего временного интерала имеет минимальное значение (фиг.бз). Поэтому кратность изменеия фазы электрических сигналов оставихся периодов интервала t равна ислу периодов квантования в течеие которых амплитуда электрического сигнала имеет максимальное значение. Фазу электрических сигналов оставшихся периодов интервала t изменяют на противоположную два раза, поэтоу результирующие сигналы оставшихся периодов этого интервала совпадают с первоначальными. Фаза электрических сигналов в пределах периодов квантования остается без изменений. На практике, однако, при данном способе изменения фазы электрических сигналов может оказаться, что последовательность электрических сигналов (фиг.Уа) нельзя будет отличить от случая их полного пропада- ния. Поэтому более предпочтительным следует считать предыдущий случай, где данной последовательности электрических сигналов соответствуют контрольные сигналы с двумя значениями амплитуды {фиг.7б). Значение избыточности К для 47 вариантов реализации данного способа (по табл.1) в среднем составляет 35,9%. В то же время, избыточность для известного способа равна 50%, что на 14,1% больше избыточности для предлагаемого. П табл.2 приведены оптимальные, с точки зрения избыточности, длительности последовательностей электрических сигналов длительности интервалов между последовательностями t и соответствующие значения избыточности KM . В среднем по этим улучаям избыточность составляет 15,6%, что на 34,4% меньше избыточности для известного. Это влечет за собой возможность соответствующего уменьшения объема памяти для хранения и увеличения скорости передачи сигналов, несущих информационные сообщения. Кроме того, за счет одно ипности операций предлагаемый способ проще реализуется. Т а б л и ц а 1

4,8

5,7

3,4,5

40, О

5 f., 8 9, л

Продолжение табл. 1

Равна числу периодов квантования, в течеmaxние которых амплитуда электрического сигнала имеет положительное значение,

На единицу больше числа периодов квантования, в течение которых амплитуда электрического сигнала имеет положительное значение

На единицу больше числа периодов квантования, в течение которых амплитуда электрического сигнала имеет положительное значение

Равна числу периодов квантования, в течение которых амплитуда электрического сигнала имеет положительное значение

Формула изобретения

Способ контроля принимаемых дискретных сигналов, заключающийся в том, что последовательность дискрет ных сигналов квантуют по уровню и ПО времени, формируют дублирующую ее последовательность, изменяют фазу каждого квантованного сигнала в дубТаблица2

лирующеП последовательности на противоположную, отличаюшиПс я тем, что, с целью повышения скорости приема сигналов, дублирующую последовательность сигналов разбивают на ряд йропорцнональных периоду квантования интервалов, длительность наименьшего из которых не менее трех периодов квантования, а

длительность интервалов между исходными последовательностями дискретных сигналов не менее длительности наибольшего интервала квантования, сигналы каждого интервала дублирующей последовательности задерживают на время, пропорциональное периоду квантования внутри каждого отрезка дублирующей последовательности определяют значение амплитуды сигнала в пределах последних периодов квантования и в соответствии с ним

и с числом периодов квантования изменяют на противоположную фазу сиг- налов оставшихся периодов квантования каждого отрезка дублирующей последовательности .

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

м., 1973, с.318-320 (прототип).

ti

L.

I I I

Ч--л

I

I I fLJ

-i

iiJi

I I

I I

nJ

II

tfi .

I 1 i I II

U

-b-K

Ш

111

L-TLJ.

I

Tl

I

TlU

I I I .1 I 111 II

л

Фиг. 5