RU141772U1

RU141772U1 - DEVICE FOR DECODING THE N-DISCHARGE BINARY SIGNAL

Info

Publication number: RU141772U1
Application number: RU2013106642/08U
Authority: RU
Inventors: Наиль Мударисович Ашимов; Александр Сергеевич Васин; Юлия Петровна Апарина
Original assignee: Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации
Priority date: 2013-02-15
Filing date: 2013-02-15
Publication date: 2014-06-10

Abstract

Устройство для декодирования «n»-разрядного двоичного сигнала, содержащее ограничитель, стробирующее устройство, регистр сдвига, отличающееся тем, что оно снабжено вычислителем веса кода, определяющим количество единичных отсчетов, построенного с использованием логических элементов, инверторами, число которых соответствует числу нулевых символов и их месту в ожидаемой кодовой комбинации, и пороговым устройством, при этом выход ограничителя соединяют с входом стробирующего устройства, выход которого соединяют с входом регистра сдвига, выходы которого напрямую или через инверторы в соответствии с построением принимаемой кодовой комбинации соединяют с входами вычислителя веса кода, выход которого соединяют с входом порогового устройства.A device for decoding an "n" -bit binary signal, containing a limiter, a gating device, a shift register, characterized in that it is equipped with a code weight calculator that determines the number of unit samples constructed using logic elements, inverters, the number of which corresponds to the number of zero characters and their place in the expected code combination, and a threshold device, while the output of the limiter is connected to the input of the gating device, the output of which is connected to the input of the shift register Outputs which directly or via inverters in accordance with the construction of the received codeword are connected to the inputs of a code weight calculator, whose output is connected to the input of the threshold device.

Description

Полезная модель относится к области информационных технологий и предназначена для использования в радиотехнических системах передачи дискретных сообщений, работающих с двоичными сигналами.The utility model relates to the field of information technology and is intended for use in radio systems for the transmission of discrete messages that work with binary signals.

Наиболее близким техническим решением, принятым за прототип, является цифровое устройство для декодирования n-разрядного двоичного сигнала, содержащее ограничитель, стробирующее устройство, регистр сдвига, перемножители импульсных сигналов, постоянное запоминающее устройство, мультиплексор и сумматор (см. патент РФ №RU 101603 от 26.10.2010).The closest technical solution adopted for the prototype is a digital device for decoding an n-bit binary signal, containing a limiter, a gating device, a shift register, pulse multipliers, read-only memory, a multiplexer and an adder (see RF patent No.RU 101603 from 26.10 .2010).

В стробирующем устройстве каждый символ двоичного сигнала стробируется N числом коротких импульсов. На каждом тактовом интервале информация, записанная в регистр сдвига и постоянное запоминающее устройство, считывается. Ожидаемая кодовая комбинация записывается в постоянное запоминающее устройство заранее. Выходные импульсы постоянного запоминающего устройства и регистра сдвига перемножаются поблочно в перемножителях импульсных сигналов. При совпадении знаков символов на выходе каждого перемножителя формируется единичный отсчет положительной полярности, а при их несовпадении - отрицательной полярности. Формируемые отсчеты поступают на входы мультиплексора, в котором параллельный двоичный код преобразуется в последовательный. Сумматор в каждом тактовом интервале определяет алгебраическую сумму отсчетов, которая в дальнейшем сравнивается с пороговым уровнем для принятия решения о правильном приеме n-разрядной кодовой комбинации.In the gating device, each symbol of the binary signal is gated N by the number of short pulses. At each clock interval, information recorded in the shift register and read-only memory is read. The expected code pattern is written to the read-only memory in advance. The output pulses of the permanent storage device and the shift register are multiplied block by block in the multipliers of the pulse signals. If the signs of the symbols coincide, a single count of positive polarity is formed at the output of each multiplier, and if they do not coincide, a negative polarity is formed. The generated samples are fed to the inputs of the multiplexer, in which the parallel binary code is converted to serial. The adder in each clock interval determines the algebraic sum of samples, which is then compared with a threshold level to decide on the correct reception of an n-bit code combination.

Недостатком прототипа является необходимость обеспечения все еще достаточно высоких тактовых частот, которые напрямую связаны с разрядностью кода. Разрядность кода может составить большую величину, измеряемую десятками и сотнями, а при работе с широкополосными сигналами она может достигать тысяч и даже десятков тысяч.The disadvantage of the prototype is the need to ensure still sufficiently high clock frequencies, which are directly related to the capacity of the code. The bit depth of the code can be a large amount, measured in tens and hundreds, and when working with broadband signals, it can reach thousands or even tens of thousands.

Технический результат состоит в существенном снижении максимальной тактовой частоты без изменения временных параметров обработки сигналов за счет замены некоторых операций, требующих применения счетчиков импульсов вычислителем веса кода, где задача решается с помощью логических элементов.The technical result consists in a significant reduction in the maximum clock frequency without changing the time parameters of signal processing by replacing some operations that require the use of pulse counters with a code weight calculator, where the task is solved using logic elements.

Технический результат достигается тем, что устройство для декодирования n-разрядного двоичного сигнала, содержащее ограничитель, стробирующее устройство, регистр сдвига, снабжено вычислителем веса кода, инверторами, число которых соответствует числу нулевых символов в принимаемой кодовой комбинации, и пороговым устройством.The technical result is achieved in that a device for decoding an n-bit binary signal, containing a limiter, a gating device, a shift register, is equipped with a code weight calculator, inverters, the number of which corresponds to the number of zero characters in the received code combination, and a threshold device.

На фиг.1 представлена структурная схема устройства декодирования n-разрядного двоичного сигнала, которое включает ограничитель 1, стробирующее устройство 2, регистр сдвига 3, прямой канал передачи символов 4, место расположения которого соответствует месту логической единицы в принимаемой кодовой комбинации, инверторный канал передачи символов 5, место расположения которого соответствует месту логического нуля в принимаемой кодовой комбинации, вычислитель веса кода 6, пороговое устройство 7.Figure 1 presents a structural diagram of a device for decoding an n-bit binary signal, which includes a limiter 1, a gating device 2, a shift register 3, a direct symbol transmission channel 4, the location of which corresponds to the location of a logical unit in the received code combination, an inverter symbol transmission channel 5, the location of which corresponds to the logical zero in the received code combination, the weight calculator code 6, the threshold device 7.

Выход ограничителя 1 соединяется со входом стробирующего устройства 2, выход которого соединяется со входом регистра сдвига 3, выходы которого напрямую 4 или через инверторы 5 в соответствии с построением принимаемой кодовой комбинации соединяются со входами вычислителя веса кода 6, выход которого соединяется со входом порогового устройства 7.The output of the limiter 1 is connected to the input of the gating device 2, the output of which is connected to the input of the shift register 3, the outputs of which directly 4 or through inverters 5 in accordance with the construction of the received code combination are connected to the inputs of the code weight calculator 6, the output of which is connected to the input of the threshold device 7 .

Схема не требует предварительной синхронизации. В стробирующем устройстве, в качестве которого может использоваться микросхема 564КТЗ, к одному входу которой подается прямоугольный импульс с выхода ограничителя, к другому входу - стробирующие импульсы извне с тактовой частотой ƒ₁, выход соединяется со входом регистра сдвига, каждый символ двоичного сигнала стробируется N числом коротких импульсов, в результате, каждый символ будет представлен N единичными отсчетами разного знака.The circuit does not require prior synchronization. In a gating device, which can be used as a 564KTZ microcircuit, to one input of which a rectangular pulse is supplied from the output of the limiter, to the other input - gating pulses from the outside with a clock frequency of ƒ ₁ , the output is connected to the input of the shift register, each symbol of the binary signal is gated by N number short pulses, as a result, each symbol will be represented by N unit samples of a different sign.

Поток коротких импульсов единичной амплитуды разного знака, полученный в результате стробирования, с тактовой частотой ƒ₁, равнойThe flow of short pulses of unit amplitude of a different sign, obtained as a result of gating, with a clock frequency ƒ ₁ equal to

где C - скорость передачи двоичной информации, бит/с, записывается в ячейки регистра сдвига и преобразуются в последовательность параллельных импульсов.where C is the transmission rate of binary information, bits / s, is recorded in the cells of the shift register and converted into a sequence of parallel pulses.

Отсчеты, снимаемые через каждые N ячеек регистра сдвига, поступают на входы вычислителя веса кода, причем, если ячейка соответствует единичному символу ожидаемой кодовой комбинации, напрямую, а если ячейка соответствует нулевому символу - через инвертор.Samples taken every N cells of the shift register are sent to the inputs of the code weight calculator, moreover, if the cell corresponds to a single character of the expected code combination, directly, and if the cell corresponds to the zero character - through the inverter.

Вычислитель веса кода, определяя количество единичных отсчетов, поступающих на его вход, тем самым вычисляет количество совпадающих с эталоном символов в принятой кодовой комбинации.The code weight calculator, determining the number of unit samples arriving at its input, thereby calculates the number of characters matching the pattern in the received code combination.

В пороговом устройстве число совпадающих символов, являющихся выходным сигналом декодирующего устройства, сравнивается с пороговым уровнем, при достижении или превышении которого принимается решение о правильном приеме многоразрядного двоичного сигнала.In the threshold device, the number of matching characters that are the output signal of the decoding device is compared with the threshold level, upon reaching or exceeding which, a decision is made on the correct reception of a multi-bit binary signal.

Из-за случайного характера временного положения строб-импульсов относительно начала и конца импульса, имеет место некоторая потеря амплитуды сигнала при его декодировании. Средняя величина относительных потерь амплитуды сигнала оценивается по формуле:Due to the random nature of the temporary position of the strobe pulses relative to the beginning and end of the pulse, there is some loss of signal amplitude when it is decoded. The average value of the relative loss of signal amplitude is estimated by the formula:

где U_m - амплитуда сигнала, а ΔU_m - потери амплитуды сигнала.where U _m is the signal amplitude, and ΔU _m is the signal amplitude loss.

В частности, для того, чтобы средняя величина относительных потерь амплитуды не превышала 5%, число отсчетов на символ должно быть не менее 10.In particular, so that the average value of the relative loss of amplitude does not exceed 5%, the number of samples per symbol should be at least 10.

Таким образом, случайный характер временного положения строб-импульсов относительно начала и конца импульса не влияет на достоверность приема двоичного сигнала, которая близка к максимальной величине, наблюдаемой при точном совпадении строб-импульса с моментом окончания символа.Thus, the random nature of the temporary position of the strobe pulses relative to the beginning and end of the pulse does not affect the reliability of the binary signal reception, which is close to the maximum value observed when the strobe pulse coincides exactly with the moment the symbol ends.

Положительный результат достигается заменой операций вычислений, требующих применения счетчиков импульсов, вычислителем веса кода, где задача решается с помощью логических элементов без изменения временных параметров обработки сигналов по сравнению с прототипом.A positive result is achieved by replacing the operations of calculations that require the use of pulse counters, a code weight calculator, where the task is solved using logic elements without changing the time parameters of signal processing compared to the prototype.

Основные элементы предлагаемого устройства реализуются на экономичных микросхемах КМОП-структуры 564 серии: в качестве регистра сдвига используется микросхема 564ПР1, в качестве стробирующего устройства - микросхема 564КГЗ, ограничитель собран на базе операционного усилителя.The main elements of the proposed device are implemented on economical microcircuits CMOS-structures of the 564 series: the 564PR1 microcircuit is used as a shift register, the 564KGZ microcircuit is used as a gate device, the limiter is assembled on the basis of an operational amplifier.

Устройство декодирования n-разрядного двоичного сигнала используется в радиотехнических системах передачи дискретных сообщений, работающих с двоичными сигналами. Предлагаемое устройство декодирования работает без стартовой части сигнала и не требует синхронизации.A decoding device for an n-bit binary signal is used in radio transmission systems for discrete messages working with binary signals. The proposed decoding device works without the start of the signal and does not require synchronization.

Результатом использования полезной модели является значительное снижение максимальной тактовой частоты по сравнению с прототипом без изменения временных параметров обработки сигналов, что имеет существенное значение при работе с большими скоростями передачи информации.The result of using the utility model is a significant reduction in the maximum clock frequency compared to the prototype without changing the time parameters of signal processing, which is essential when working with high information transfer speeds.

Claims

A device for decoding an "n" -bit binary signal, containing a limiter, a gating device, a shift register, characterized in that it is equipped with a code weight calculator that determines the number of unit samples constructed using logic elements, inverters, the number of which corresponds to the number of zero characters and their place in the expected code combination, and a threshold device, while the output of the limiter is connected to the input of the gating device, the output of which is connected to the input of the shift register Outputs which directly or via inverters in accordance with the construction of the received codeword are connected to the inputs of a code weight calculator, whose output is connected to the input of the threshold device.