RU1793560C - Устройство приема тональных сигналов - Google Patents

Abstract

Использование: электросв зь и может быть реализовано в системах управлени  и контрол  автоматизированными станци ми проводного вещани  с частотно-числовой модул цией сигналов двоичного кода при передаче информации по телефонному каналу . Сущность изобретени : устройст во содержит согласующий трансформатор, пороговый блок, генератор импульсов, блок управлени , регистр сдвига, приемник- преобразователь тональных сигналов, блок обнаружени  ошибок. Приемник-преобразователь тональных сигналов содержит три ключа, два элемента ИЛИ, два двоичных счетчика, п ть триггеров, два блока задержки , регистр сдвига, четыре элемента И. Блок управлени  содержит триггер, и элемент. ИЛИ. Блок обнаружени  ошибок содержит двоичный счетчик, два элемента И, два эле- мента ИЛИ, два триггера. Устройство обес- , 5 печивает повышение достоверности j . . принимаемой информации путем обнаруже- ни  искажений. 2 ил., 2 табл. (

Description

Изобретение относитс  к электросв зи и может быть реализовано в системах управлени  и контрол  автоматизированными станци ми проводного вещани  с частотно- числовой модул цией сигналов двоичного кода при передаче информации по телефонному каналу.

Известное устройство приема тональных сигналов содержит согласующий трансформатор , пороговый блок, генератор 3 импульсов, блок управлени , первый регистр сдвига, приемник-преобразователь тональных сигналов, содержащий первый, второй, третий ключи, первый и второй элементы ИЛИ, первый и второй двоичные счетчики, первый, второй, третий, четвертый и п тый RS-триггеры, первую и вторую схемы задержки, второй регистр 21 сдвига,

первый, второй, третий и четвертый элементы И. Блок управлени  содержит шестой RS-триггер и третий элемент ИЛИ.

Недостатком известного устройства  вл етс  отсутствие возможности обнаруживать искажени  разр дов двоичного кода, вызванные воздействием помех в канале св зи, либо сбо ми в аппаратуре, либо рас- синхронизацией приемо-передающих устройств , что снижает достоверность передаваемой информации.

Цель изобретени  - повышение достоверности принимаемой информации путем обнаружени  искажений.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в устройство приема тональных сигналов введен блок обнаружени  ошибок, содержащий третий двоичный счетчик, п тый и шее-ч ю ы ел о о

той элементы И, седьмой и восьмой RS-триг- геры и четвертый и п тый элемент ИЛИ, при этом счетный вход третьего двоичного счетчика подключен к выходу порогового блока, R-вход через п тый элемент ИЛИ к R-входу первого счетчика и ко второму выходу блока управлени  и R-входам седьмого и восьмого RS-триггеров, а выход (К-1) разр да - к пр мому входу п того элемента И, инверсный вход которого соединен с выходом (К-1) раз- р да первого двоичного счетчика, а выход- с первым входом четвертого элемента ИЛИ, второй вход которого подключен к выходу шестого элемента И, а выход - к S-входу восьмого RS-триггера, выход которого сое- динен с выходом первого регистра сдвига, S-вход седьмого RS-триггера подключен к пр мому выходу 1-го разр да второго регистра сдвига, а выход - к первому входу шестого элемента И, второй, третий и четвертый входы которого соединены соответственно с инверсными выходами 2-го, 3-го и 4-го разр дов второго регистра сдвига . ; . . - г

Известные способы повышени  досто- верности передачи дискретной информации базируютс  на двух принципах: повышение помехоустойчивости сигналов двоичного кода за счет различных методов их приёма (например, пороговый); примене- ние корректирующих кодов, обнаруживаю- щйх или направл ющих искажени  разр дов кодограммы соответствующей кратности.

Первый способ изложен в основном изобретении (авт. св. №1700769).

Применение второго способа св зано с добавлением к информационным разр дам определенного количества корректирующих разр дов, количество которых зависит от кратности обнаруживаемых или исправл емых искаженных разр дов. Дл  аппаратурной реализации в системе передачи информации корректирующим кодом1 создаютс  кодеры и декодеры, сложность ;кото- рых значительна, что требует при их реализации затрат достаточно большого количества элементов.

В алгоритме формировани  двоичного кода с помощью двух пауз различной длины и разделительных пакетов заложен новый корректирующий принцип, позвол ющий обнаруживать ошибки (искажени ) большой кратности без использовани  дополнительных (избыточных) разр дов и сложных деко- дирующих узлов. Искажение помехами разр дов кода приводит к нарушению последовательности следовани  сигналов:

пакет - одинарна  пауза - пакет;

пакет - двойна  пауза - пакет.

В канале св зи при передаче информации в любой момент времени может быть один из двух сигналов: либо разделительный пакет импульсов, либо информационна  пауза. Наличие помехи в канале приведет к сложению ее с сигналом двоичного кода. Импульсна  помеха в пакете раз- нопол рных импульсов вызывает либо увеличение амплитуды одного или нескольких импульсов одной пол рности с одновре- мённым уменьшением вплоть до подавлени  амплитуд импульсов другой пол рности . Очевидно, что при числовом поро- .говом методе приема действие импульсной помехи не скажетс  на правильности приема разделительного пакета. Действие помехи с медленно мен ющейс  амплитудой приводит к смещению синусоидальных или других разнопол рных импульсов относительно нул  в положительную или отрицательную сторону/сохран   при этом в суммарном сигнале колебательный характер с выбранной частотой fB, Устройство приема безошибочно примет такой сигнал. Угрозу разделительному пакету может представить флуктуационна  помеха с амплитудой и частотой, соответствующими значени ми этих параметров передаваемого сигнала и суммируемыми в противофазе. Это может привести к подавлению (пропаданию ) пакета. Веро тность по влени  такой помехи да еще в противофазе очень мала. . -:,;.- ., - ...-.

Импульсные помехи с медленно мен ющейс  амплитудой, по вившиес  во врем  передачи паузы не смогут исказить сигнал в услови х порогового приема. Но в то же врем  гармонические помехи низких частот () и высоких () могут быть прин ты как разделительный блок, зафиксировав в приемном счетчике 12 количество ложных импульсов NC4fl Nnop. Это вызовет перерождение одинарной паузы в разделительный блок.....:-..

Если в канале св зи помеха исказит сигнал так, Что устройство примет ложное реше- нйедо как отреагирует приемниксучетом перекрыти  счетного, канала

В табл. 1 представлены варианты искажени  одного из трех сигналов в канале св зи дл  произвольной кодограммы. В каждом варианте перва  строка - условно изображает кодограмму в линии св зи, где пакет представлен его огибающей. Втора  - кодограмму на выходе преобразовател  (RG 21), где пакету соответствует импульс положительной пол рности, нулю - одинарна  пауза, единице - двойна  пауза. Треть  строка - периоды отключени  счетного канала . :

Вариант а соответствует приему неискаженной кодовой комбинации из 18 позиции , представл ющие семь разр дов двоичного кода 0011010. Искажение любого пакета, расположенного между двум  нул ми (вариант б, позици  3), между двум  единицами (позици  8) и между нулем и единицей (позици  13), приемным устройством не фиксируетс , но нарушаетс  алгоритм построени  числового кода: пакет - пауза - пакет, пакет - двойна  пауза - пакет. В рассмотренных случа х образовались нестандартные паузы длиной в три, п ть и четыре периода 2.

Искажение нулевой паузы (вариант в, позици  4) за счет прерывани  канала будет восстановлено. Аналогична  картина произойдет при искажении первой паузы единичного сигнала (вариант г, позици  6). При искажении второй паузы единичного сигнала (вариант д, позици  7) образуетс  пауза в 3 периоде 2К (вариант е, позици  15). При этом произошло искажение двух разр дов: двойна  пауза (позици  14, 15) превратились в одинарную (позици  14), а одинарна  (позици  17) в двойную (позици  16, 17). Но признаком искажени   вл етс  наличие в кодограмме двух или более следующих друг за другом пакетов.

Как же реагирует рассматриваемый код на воздействие двукратных ошибок

Анализ воздействи  помех, вызывающих двукратное искажение, представлен в табл. 2. Вариант а содержит ранее рассматриваемую семиразр дную кодовую комбинацию, переданную и прин тую без искажений.

Действие однонаправленных помех, обуславливающих пропадание либо двух разделительных пакетов (вариант б, позиции 13, 16), либо двух нулевых (позиции 2,4) или двойных пауз (позиции 9, 10) приводит либо к по влению более двух одинарных пауз, либо двух и более следующим друг за другом пакетов. Искажение нулевой паузы и следующего за ним пакета (вариант в) фиксируетс  приемным устройством,.

Искажение пакета и следующей за ним первой половины двойной паузы (вариант г, позиции 5, 6), второй части двойной па- узы и .пакета (варианты д позиции 10, 11; ж позиции 15,16) приемное устройство не фиксирует, В этих случа х произошла под действием помех перестановка /р дом сто щих двоичных разр дов:01-10 или 10-01. Это св заностак называемым двойным симметричным искажением, которое не обнаруживаетс  ни контролем на нечетность, ни теми способами, которые излагались выше . Дл  обнаружени  таких ошибок выход

единственный: применение помехазащи- щенного кодировани  с введением дополнительных избыточных разр дов.

Действие помех, вызывающих искажение трех и более разр дов, особенно если помехи поражают информационные и разделительные сигналы подр д (пакеты ошибок ), также вызывают по вление в искаженной кодограмме либо двух и более

0 следующих друг за другом разделительных

пакетов, либо трех и более одинарных пауз.

Трудно отыскать вариант искажени 

трех сигналов (четырех тем более), который

не сформировал бы либо два пакета, либо

5 три паузы, следующих друг за другом.

Принцип передачи частотно-числовых сигналов двоичного кода последовательност ми пакет- пауза -пакет, пакет-двойна  - пауза - пакет позвол ет за счет нарушени 

0 этой периодичности обнаруживать одиночные искажени  сигналов, почти все двухкратные , трехкратные и искажени  большей кратности, поражающие сигналы подр д (пакеты ошибок), либо рассредоточенные по

5 всей длине.кодограммы, кроме искажени , содержащих симметричные двухкратные ошибки, вызванные трансформацией двух соседних сигналов типа:разделительный пакет-одинарна  пауза (10) в одинарную пз

0 узу - разделительный пакет (01), или наоборот-01 в 10.

Минимальное и достаточное условие обнаружени  указанных искажений - наличие в пораженной кодограмме двух следую5 щих друг за другом разделительных пакетов или трех одинарных пауз.

Это условие заложено в реализацию блока 28 обнаружени  ошибок.

. На фиг. 1 представлена структурна  схе0 ма предлагаемого устройства, на фиг. 2 - функциональна  схема.

Устройство содержит согласующий трансформатор 1, пороговый блок 2, генератор 3 импульсов, блок 4 управлени , первый

5 регистр 5 сдвига, приемник-преобразователь 6 тональных сигналов, содержащий первый 7, второй 8 и третий 9 ключи, первый 10 и второй 11 элементы ИЛИ, первый 12 и второй 13 двоичные счетчики, первый 14,

0 второй, 15 третий 16, четвертый 17 и п тый 18 RS-триггеры, первый 19 и второй 20 блоки задержки, второй регистр 21 сдвига, первый 22, второй 23, третий 24 и четвертый 25 элементы И. Блок 4 управлени  содержит

5 шестой RS-триггер 26 и третий элемент 27 ИЛИ. Устройство содержит также блок 28 обнаружени  ошибок, включающий третий двоичный счетчик 29, п тый 30, шестой 31 элементы И, четвертый 32 и п тый 35 элементы ИЛИ, седь мой и восьмой RS-триггеры . При этом счетный вход третьего двоичного счетчика 29 подключен к выходу порогового блока 2, R-вход через п тый элемент 33 ИЛИ к -Я-входу первого счетчика 12 и к второму выходу блока 4 управлени  и R-BXO- 5 дам седьмого и восьмого RS-триггеров 33, 34, а выход (К-1) разр да - к пр мому входу п того элемента И 30. Инверсный вход п того элемента И 30 соединен с выходом (К-1) разр да первого двоичного счетчика 10 12, а выход - с первым входом четвертого элемента ИЛИ 32, второй вход которого подключен к выходу шестого элемента 31 И, а выход - к S-входу восьмого RS-триггера 34. Выход восьмого RS-триггера 34 соединен с .15 выходом первого регистра 5 сдвига, S-вход седьмого RS-триггера 33 подключен к пр мому выходу 1-го разр да второго регистра 21 сдвига, а выход,- первому входу шестого элемента 31 И, второй, третий и четвертый 20 входы которого соединены соответственно с инверсными выходами 2-го, 3-го и 4-го разр дов второго регистра 21 сдвига. ,

Устройство работает следующим образом .25

В пораженной кодограмме следуют друг за другом два разделительных пакета. Первый ключ 7 открыт, пр моугольные импуль- сы с порогового блока 2 поступают на вход первого и третьего двоичных счетчиков 12 и 30 29. Зафиксировав порог на выходах (К-1) разр да, оба счетчика продолжают счет импульсов в интервале 2, формируемом вторым двоичным счетчиком 13, который единичным сигналом с выхода К-ro разр да 35 установит первый и третий двоичные счетчики 12, 29 через R-входы в нулевое состо ние и подтвердит нулевое состо ние седьмого и восьмого RS-триггеров 33 и 34. Первый ключ 7 закрываетс . П тый элемент 40 30 И не сработал, т. к. на пр мом и инверсном входах были единичные сигналы. Второй пакет импульсов считает только третий двоичный счетчик 29, т. к. первый двоичный счетчик 12 отключен первым ключом. При 45 по влении на выходе (К-1) разр да третьего двоичного счетчика 29 единичного сигнала срабатывает п тый элемент 30 И, выходной сигнал которого через четвертый элемент 32 ИЛИ устанавливает восьмой RS-триггер 34 50 в единичное состо ние. Выходной сигнал восьмого RS-триггера 34 фиксирует искажени , бракует кодограмму, прием прекращаетс , квитанци  не передаетс .через 6лок4 управлени  приемник-преобразователь б и 55 блок 28 коррекции ошибок устанавливаютс 

в исходное состо ние дл  приема повторной кодограммы.

Фиксаци  трех пауз осуществл етс  шестым элементом И 31 и седьмым RS-триг- гером 33. При по влении на 1-ом выходе второго регистра 21 сдвига единичного сиг: нала (начало кодограммы) седьмой RS-триггер 33 устанавливаетс  в единичное состо ние, подава  при этом на первый вход шестого элемента 31 И посто нно единичный сигнал, схема готова зафиксировать наличие в искаженной кодограмме трех следующих друг за другом одинарных пауз (000). В этой ситуации на 2-ом, 3-ем и 4-ом инверсных выходах второго регистра 21 сдвига будет зафиксирован код (III), на выходе шестого элемента 31 -И формируетс  единичный сигнал, который через четвертый элемент 32 ИЛИ устанавливает RS-триггер 34 в единичное состо ние. Кодограмма забракована как и в случае приема двойного пакета,.

Известные в технике св зи приближенные формулы оценки достоверности передачи информации, выражаемые через веро тность правильного приема Рп кодограммы из п символов с веро тностью, q искажени  каждого разр да при условии nq«1 определ ютс :

дл  систем без коррекции ошибок -nq;

дл  систем с обнаружением ошибок кратностью I и решающей обратной св зью PnOH - C nq

Анализ формул показывает, что ввод в устройство приема тональных сигналов блока коррекции ошибок на несколько пор дков повышает достоверность передачи информации за .счет обнаружени  указанной выше кратности искажени  сигналов двоичной кодограммы.

Применение в системах управлени  и контрол  с использованием телефонных линий св зи приемника тональных сигналов с коррекцией ошибок позволит на 5-10% снизить стоимость системы по сравнению с аналогичной системой, в которой подобна  задача решалась бы традиционным способом- применением корректирующих кодов. При этом должна была бы быть увеличена длина кодограммы за счет введени  корректирующих разр дов, введены в аппаратуру центрального пункта и объектов управлени  кодирующие и декодирующие узлы, сложность которых на несколько пор дков выше блока обнаружени  ошибок.

Claims (1)

1. Формула изобретени  Устройство приема тональных сигналов , содержащее подключенный к линии св зи согласующий трансформатор, выход которого через пороговый блок соединен с первым входом приемника-преобразовател  тональных сигналов, содержащего первый , второй и третий ключи, первый и второй элементы ИЛИ, первый и второйдво- ичные счетчики, первый - п тый RS-тригге- ры, первый и второй блоки задержки, первый регистр сдвига, первый-четвертый элементы И, причем выход четвертого RS- триггера и второго блока задержки,  вл ющиес  первым и вторым выводами приемника-преобразовател  тональных сигналов, соединены с первым и вторым входами второго регистра сдвига соответственно , выход которого соединен с третьим входом блока управлени , пёраый выход которого подключен к входу генератора импульсов , выход которого подключен к второму входу приемника-преобразовател  тональных сигналов, при этом первый вход первого ключа  вл етс  первым, входом приемника-преобразовател  тональных сигналов, вторым входом которого  вл ютс  объединенные первые входы второго и третьего ключей, а вторые входы первого, второго и третьего ключей соединены соответственно с инверсным выходим п того RS-триггера, пр мым выходом первого RS- триггера и инверсным выходом второго RS- триггера, а выход первого ключа соединен со счетным входом первого двоичного счетчика , выход (К-1)-го разр да которого соединен с S-входами первого и третьего RS-триггеров, при этом R-вход первого двоичного счетчика соединен с С-входом первого регистра сдвига, первыми входами первого и второго элементов И и входом первого блока задержки, выход которого соединен с R-входом третьего RS-триггера, выход которого соединен с D-входом первого регистра сдвига, вторым входом первого элемента И и вторым инверсным входом второго элемента И, выход которого соединен с первым входом второго элемента ИЛИ, выход которого соединен с R-входом- п того RS-триггера, а выход первого элемента И соединен с S-входом п того RS-триггера и входом второго блока задержки , а первый, третий и четвертый выходы первого регистра сдвига соединены соответственно с объединенными первыми входами третьего и четвертого элементов И, вторым входом четвертого элемента И и вторым входом третьего элемента И, причем выходы третьего и четвертого элементов И подключены соответственно к S- и R-входам четвертого RS-триггера. а выходы второго и третьего ключей соединены соответственно с первым и вторым входами первого элемента ИЛИ, выход которого соединен со счетным входом второго двоичного счетчика, R-вход которого объединен с собственным 2к-м выходом и с R-входом первого двоичного счетчика, а второй выход блока управлени  соединен с R-входами первого и второго RS-три-ггеров и первым входом второго логического элемента ИЛИ, причем блок управлени  содержит шестой RS-триггер, выход которого  вл етс  первым выходом блока управлени , и третий элемент ИЛИ, выход которого  вл етс  вторым выходом блока управлени , третий вход которого  вл етс  вторым входом третьего элемента ИЛИ, а первый и второй входы блока управлени   вл ютс  соответственно S-и R-входами шестого RS-триггера, отличаю щ е- е с   тем, что, с целью повышени  достоверности принимаемой информации путем обнаружени  искажений, в устройство введен блок обнаружени  ошибок, содержащий третий двоичный счетчик, п тый и шестой элементы И, седьмой и восьмой RS-тригге- ры, четвертый и п тый элементы ИЛИ, при этом счетный вход третьего двоичного счетчика подключен к выходу порогового блока, а R-вход через п тый элемент ИЛИ подключен к R-входу первого двоичного счетчика и к R-входам седьмого и восьмого RS-триггеров , а выход (К-1)-го разр да соединен с пр мым входом п того элемента И, инверсный вход которого соединен с выходом (К- 1)-го разр да первого двоичного счетчика, а выход п того элемента И подключен к первому входу четвертого элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом шестого элемента И, а выход четвертого элемента ИЛИ подключен к S-входу восьмого RS-триггера, выход которого соединен с выходом второго регистра сдвига, причем S- вход седьмого RS-триггера подключен к пр мому выходу первого разр да первого регистра сдвига, а выход - соединен с первым входом шестого элемента И, второй, третий и четвертый входы которого соединены соответственное инверсными выходами второго, третьего и четвертого разр дов первого регистра сдеига, при этом первый вход п того элемента ИЛИ подключен к выходу третьего элемента ИЛИ.

   Таблица I

   Позиции сигналов

   2 f ( 7 / $ fO ff /г/З / t/S Ј////

   J1J J1 1-J1J1 J1JT

   njrri ma jiJi jTrL

   JTJlJTTja JnJn J-LTL

   п п n m n п п п

   Jl-Л..Л.

   JIJIJH JI J JIJTLJ J JHJl Jl JlJTjn J

   Позиции согнало

   1 г 3 r f ( Г t 9 fC ff (Јf3f fS6tr/f

   t

   J I I Ml ГТТ11

   JlLrLnjl lJ-l JlJ

   Позиции согнало

   PL

   P