RU1778912C - Способ определени скорости передачи дискретных сигналов с фазовой манипул цией - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к радиотехнике, в частности к способам приема дискретных сигналов. Цель изобретени  - повышение точности определени  скорости передачи дискретных сигналов с относительной фазовой манипул цией. Во входном фазомани- пулированном сигнале выдел ют фазовые переходы и измер ют величину временного интервала между каждыми двум  соседними переходами. На интервале наблюдени  путем статистического усреднени  наход т наименьшую величину временного интервала , по которой идентифицируют искомую скорость передачи дискретных сигналов. Устройство дл  осуществлени  способа определени  скорости передачи дискретных сигналов с фазовой манипул цией содержит элементы И, одновибраторы, элементы задержки, элементы ИЛИ, задатчик кода, формирователь кода порогового значени , генератор тактовых импульсов, триггер, счетчик длительности, коммутатор, регистры , компараторы, счетчик числа совпадений и блок пам ти. Цель достигаетс  за счет анализа длительности временных интервалов между фазовыми переходами во входном дискретном сигнале с относительной фазовой манипул цией. 1 ил.

Description

Изобретение относитс  к радиотехнике и может быть использовано дл  построени  систем приема дискретных сигналов с фазовой манипул цией.

Известен способ определени  скорости передачи данных с фазовой манипул цией 1, в соответствии с которым принимаемый поток данных разбиваетс  на группы бит, содержащих как минимум одну единицу и один нуль. Подсчитываетс  число переходов через нуль в принимаемом сигнале за интервал времени, длительность которого соответствует времени передачи группы бит со скоростью, на которую в данный момент настроен блок выбора скорости. Это число

сравниваетс  с двум  значени ми, соответствующими максимальному количеству единиц и нулей в группе бит. По окончании этого интервала времени происходит переключение блока выбора скорости на следующую величину в сторону увеличени  или уменьшени  в зависимости от результатов сравнени . Если нова  скорость все еще не соответствует скорости передачи, процесс повтор етс  до нахождени  правильной скорости, когда подсчитанное число переходов через нуль оказываетс  между указанными предельными значени ми.

Недостатком известного способа  вл етс  низка  точность определени  скорости

Ч XJ 00

ю

|Ю

передачи и значительное число, затрачиваемое на определение.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к за вленному  вл етс  способ, реализованный в известном устройстве дл  выделени  границ элементарных посылок фазоманипули- рованного сигнала 2, в соответствии с которым выдел ют фазовые переходы во входном фззоманипулированном сигнале, измер ют временные интервалы между соседними фазовыми переходами и по меньшему из них определ ют скорость передачи.

Недостатком известного способа  вл етс  низка  точность определени  скорости передачи фазомлнипулированного сигнала при его относительной фазовой манипул ции .

Цель изобретени  - повышение точности определени  скорости передачи дискретных сигналов с относительной фазовой манипул цией.

Способ определени  скорости передачи дискретных сигналов с фазовой манипул цией заключаетс  в следующем.

В последовательности дискретных сигналов с относительной фазовой манипул цией фазовые переходы совпадают с тактовой частотой следовани  элементарных сигналов перед их фазовой манипул цией . По вление в потоке данных комбинации вида 00 вызывает по вление в выходном сигнале двух фазовых переходов, вызываемых по влением комбинации вида 00, интервал между которыми содержит информацию о скорости передачи данных, Способ основан на описанной закономерности и представл ет собой совокупность операций, позвол ющих найти характерные дл  искомой скорости интервалы между фазовыми переходами и идентифицировать полученное значение с одной из возможных скоростей передачи данных из заранее составленного набора.

Дл  этого во входном фазоманипулиро- ванном сигнале выдел ют фазовые переходы путем формировани  при каждом изменении уровн  входного сигнала (например , с уровн  логической 1 на уровень лог. О и наоборот) одиночного короткого импульса с длительностью

Т « Tmin ,

где Tmin -длительность временного интервала между фазовыми переходами в последовательности элементов входного потока данных вида 00 на максимальной скорости,

0

5

0

5

0

5

0

При этом образуетс  импульсна  последовательность , состо ща  из коротких импульсов , неравномерно расположенных на временной оси.

В полученной импульсной последовательности измер ют временной интервал между каждыми двум  соседними импульсами путем подсчета числа импульсов тактовой частоты. Измеренный временной интервал преобразуют в двоичный код Т|. При этом частоту тактовых импульсов выбирают из услови 

Тт 1мах,

где тмах - частота следовани  символов на максимальной скорости передачи данных.

Полученный двоичный код Т| сравнивают с хран щимс  кодом Т, При этом возможны следующие соотношени :

, Т| Т, Ti Т/

В первом случае измеренное значение Т| отбрасываетс , поскольку временной интервал такой длительности не характерен даже дл  минимально возможной скорости.

Если TI Т, то суммируют число совпадений Si дл  кода Ti во избежание ложного определени  скорости.

И, наконец, если Ti Т, то полученный кодТ| запоминают, и все последующие операции сравнени  с полученными Ti провод т по отношению к новому коду.

Число совпадений Si двоичного кода Ti с кодом Т сравнивают с некоторым пороговым значением Р, достаточным дл  исключени  ложного вывода об истинной скорости передачи данных. В общем случае пороговое значение Р выбирают равным

-V

Р

1

Р1(1 -Р2)

(О

где pi - веро тность по влени  во входном потоке данных последовательности элементов вида 00, характеризующих статические

свойства передаваемого потока;

Р2 - веро тность искажени  последовательности элементов вида 00 во входном потоке данных из-за воздействи  помех в канале св зи.

Веро тность pi определ етс  априори на основе анализа системных параметров, обеспечивающих передачу данных (в основном из анализа структуры передаваемого потока данных). Учитыва  то обсто тельство , что без определени  скорости передачи невозможно установление тактовой, а также цикловой синхронизации (при временном разделении каналов), данные во многих системах не передаютс  до установлени  указанных видов синхронизации. Это означает , что в линию передаютс  непрерывным потоком нули информации и pi при этом равно 1. Однако способ обеспечивает определение скорости передачи информации и тогда, когда по линии передаетс  ненулевой поток данных,

Веро тность ра  вл етс  системным параметром , определ ющим качество канала св зи, поэтому использование ее конкретного значени  не вызывает каких-либо трудностей .

Из анализа соотношени  (1) видно, что выражение, заключенное в скобки, всегда практически равно 1, учитыва  реальные характеристики каналов св зи (р2 10 , реже Р2 10). Отсюда следует, пороговое значение Р определ етс  значением pi, которое при нулевом потоке данных равно 1. Таким образом, с учетом реальных характеристик и алгоритмов работы каналов передачи данных Р 2. Дл  других значений pi и ра, соответственно, изменитс  и Р. Например, при pi 0,5 и р2 0,5.

Р

1

0,5(1 -0,5)

Р 4

„ Таким образом, если число совпадений Si двоичного кода с кодом Т, равным-ему, не превышает порогового значени  Р, то процесс определени  скорости передачи данных продолжаетс ,

Как только дл  какого-либо двоичного кода TI число его совпадений S оказалось равным пороговому значению Р, то это означает , что определен характерный дл  данной скорости передачи временной интервал. По значению указанного кода Ti идентифицируют скорость передачи данных , поскольку заранее установлено соответствие между величинами кодов Т| и скорост ми передачи информации.

Дл  исключени  ситуации, когда, не- смотр  на полученное новое значение кода Т,не удаетс  достигнуть порогового значени  числа совпадений, может быть введен некоторый временной интервал анализа, по истечении которого, если пороговое значение не достигнуто, определение скорости передачи начинаетс  с самого начала. Указанный временной интервал, например, может быть выбран исход  из возможных скоростей передачи, или исход  из реальных характеристик системы передачи данных .

На чертеже приведена функциональна  схема устройства, иллюстрирующего реализацию способа.

Устройство дл  определени  скорости передачи дискретных сигналов (фиг.1) содержит первый, второй и третий элементы И 1-3, первый, второй, третий и четвертый

одновибраторы 4-7, первый и второй элементы 8 и 9 задержки, первый, второй и третий эпементы ИЛИ 10-12, датчик 13 кода, формирователь 14 кода порогового значени , генератор 15 тактовых импульсов, триггер 16,

счетчик 17 длительности, коммутатор 18, первый и второй регистры 19 и20, первый, второй и третий компараторы 21-23, счетчик 24 числа совпадений,блок 25 пам ти,

В исходном состо нии триггер 16 находитс  в положении, при котором на его выходе присутствует нулевой потенциал, закрывающий элемент И 1, счетчик 17 длительности выведен из режима счета такто- выхимпульсовсигналомсвыхода своего старшего ;

разр да, регистры 19 и 20 обнулены, счетчик

24числа совпадений обнулен, на выходах одновибраторов 4-7 присутствуют нулевые потенциалы, на выходах цифровых компараторов присутствуют нулевые потенциалы,

на выходах элементов И 1-3; ИЛИ 10-12 присутствуют нулевые потенциалы, на выходах формировател  13 присутствует код порогового числа совпадений, на адресных входах блока 25 пам ти присутствует нулевой код,

в соответствии с которым на выходах блока

25пам ти присутствует код, не соответствующий какому-либо коду скорости передачи данных; по остальным адресам блока 25 пам ти хран тс  коды скоростей передачи, адреса которых соответствуют кодам, пропорциональным длительности периода следовани  тактовой частоты передачи информации .

Устройство работает следующим образом .

При подаче сигнал Пуск на вход запуска одновибратора 6 на его выходе формируетс одиночныйимпульс , переключающий выход триггера 16 в состо нии лог. 1 и устанавливающий коммутатор 18 в положение, обеспечивающее подключение выходов задатчика кода ко входам параллельной записи регистра 20. Этот же импульс, задержанный посредством элемента 9 задержки во времени, проводит через элемент ИЛИ 11 на тактовый вход регистра-19, записыва  в него код. По спаду импульса с выхода одновибратора 6 коммутатор 18 переключаетс  в положение,

обеспечивающее подключение выходов счетчика 17 ко РХОДЗМ регистра 19.

При по влении на втором входе элемента И 1 высокого (низкого) потенциала входного фззоманипулированного (ФМ) сигнала на его выходе также возникает высокий (низкий) потенциал, запускающий одновиб- рэторы 4 или 5 (одновибратор 4 запускаетс  фронтом импульса, одновибратор 5 - спадом импульса).

Однако одновибраторы 4 и 5 не запускаютс  до тех пор, пока присутствует импульс на выходе одновибраторз б, т.е. пока не будет завершена начальна  установка устройства , Одновибраторы 4 и 5 формируют импульсы в моменты фазовых переходов во входном ФМ-сигнале. Эти импульсы через элемент ИЛИ 10 поступают на вход элемента 8 задержки и на первые входы элементов И 2 и 3. На вторые входы элементов И 2 и 3 поступают сигналы с выходов цифровых компараторов 2 1 и 22 соответственно. На выходе компаратора 22 высокий потенциал по вл етс  в том случае, если код, полученный но выходах счетчика 17 длительности, равен коду, хран щемус  в регистре 19. Таким образом, с помощью цифровых компараторов 21 и 22 производитс  сравнение, измеренной длительности между фазовыми переходами во входном ФМ-сигнале с хран щейс  величиной.

Задержанный импульс с выхода элемента 8 задержки воздействует на вход сброса счетчика 17 длительности, который после каждого импульса сброса начинает накапливать импульсы с выхода генератора 15 тактовых импульсов. При каждом фазовом переходе во входном ФМ-сигнале на выходе элемента 8 задержки по вл етс  импульс , после которого счетчик 17 длительности накапливает некоторое число тактовых импульсов.

Если к моменту по влени  следующего фазового перехода код на выходе счетчика 17 длительности оказываетс  меньше, чем код, хран щийс  в регистре 19, то на выходе компаратора 21 возникает высокий потенциал , разрешающий прохождение импульса с выхода элемента ИЛИ 10 через элемент И 2. В этом случае в момент фазового перехода з регистр 19 записываетс  код с выхода счетчика 17 длительности, т.е. меньший код. Содержимое счетчика 24 при этом обнул етс , т.е. обнул етс  результат накоплени  числа совпадений дл  прежнего кода.

Если двоичный код на выходе счетчика 17 длительности окажетс  равным коду, хран щемус  в регистре 19, то высокий потенциал по вл етс  на выходе цифрового

компаратора 22, разреша  прохождение импульса с выхода элемента ИЛИ 10 через элемент И 3. Этот импульс поступает на тактовый вход счетчика 24, измен   его содержимое в сторону накоплени  числа совпадений измеренной длительности между двум  соседними фазовыми переходами с хран щейс  величиной.

Выходной код счетчика 24 поступает на

выходы цифрового компаратора 23, где сравниваетс  с кодом порогового числа совпадений , поступающего с выхода формировател  14. При равенстве сравниваемых значений на выходе цифрового компаратора 23 по вл етс  высокий потенциал, запускающий одновибрзтор 7. Выходной импульс одновибратора 7, проход  через элемент ИЛИ 12, обнул ет счетчик 24 и воздействует на тактовый вход регистра 20, записыва  в него двоичный код, пропорциональный минимальной длительности между фазовыми переходами во входном ФМ-сигнале. При этом на выходах блока 25 пам ти по вл етс  код, соответствующий двоичному коду искомой скорости, который  вл етс  выходным сигналом устройства .

Импульс с выхода одновибратора 7 воздействует на вход установки триггера 16 в

нулевое состо ние, т.е. приводит устройство в исходное состо ние.

Выходной сигнал одновибратора 7 (спад импульса) можно использовать дл  запуска одновибратора 6, т.е. дл  организации цикличной работы устройства. При этом выход одновибратора 7 должен быть подключен ко входу запуска спадом одновибратора 6.

Вход запуска одновибратора 6 можно

использовать дл  периодической установки устройства в исходное состо ние по времени , по истечении которого формируетс  импульс Пуск. Таймер может быть выполнен в виде кольцевого счетчика, один из разр дов которого подключен к входу запуска одновибратора 6, а на тактовый вход счетчика подключен дополнительный генератор тактовых импульсов, частота которых меньше частоты следовани  символов информации

на самой низкой скорости передачи информации .

Технико-экономические преимущества изобретени  по сравнению с прототипом заключаютс  в повышении точности определени  скорости передачи цифровой информации , при передаче дискретных, сигналов с относительной фазовой манипул цией ,

Формул а изобретени  

Способ определени  скорости передачи дискретных сигналов с фазовой манипул цией , заключающийс  в выделении фазовых переходов, определении временных интервалов между двум  соседними фа- зовыми переходами, сравнении по длительности временных интервалов между соседними фазовыми переходами определении и запоминании меньшего по длительности временного интервала, в соответствии с которым идентифицируют значение скорости передачи, отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности определени  скорости передачи дискретных сигналов с относительной фазо- вой манипул цией, осуществл ют сравнение по длительности запомненного меньшего по длительности временного интервала с каждым последующим временным интервалом между двум  соседними фазовыми переходами до вы влени  минимального по длительности временного интервала , который запоминают, суммируют число S временных интервалов между соседними фазовыми переходами, равных по длительности минимальному по длительности временному интервалу, и сравнивают с заданным пороговым числом Р, а идентификацию скорости передачи сигналов осуществл ют по минимальной длительности временного интервала, дл  которого S - Р, причем заданное пороговое число выбирают из услови 

Р ar1/pi(1-p2),

где pi - веро тность по влени  во входном сигнале двух подр д дискретных сигналов, вызывающих скачки фазы;

Р2 - веро тность искажени  дискретного сигнала.

20

22