RU2435310C2 - Method to send additional information and device for its realisation - Google Patents
Method to send additional information and device for its realisation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2435310C2 RU2435310C2 RU2009144603/08A RU2009144603A RU2435310C2 RU 2435310 C2 RU2435310 C2 RU 2435310C2 RU 2009144603/08 A RU2009144603/08 A RU 2009144603/08A RU 2009144603 A RU2009144603 A RU 2009144603A RU 2435310 C2 RU2435310 C2 RU 2435310C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- additional data
- signal
- input
- data signal
- output
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Optical Communication System (AREA)
Abstract
Description
Предлагаемые технические решения объединены единым изобретательским замыслом, относятся к области волоконно-оптических систем передачи, в частности к системам, используемым для телеметрии и удаленного управления системами связи.The proposed technical solutions are united by a single inventive concept, relate to the field of fiber-optic transmission systems, in particular to the systems used for telemetry and remote control of communication systems.
Известны способы передачи дополнительной информации по выделенному каналу связи (стандарты МСЭ G.774, G.692, G.694, патент США №6111680, от 29.08.2000 года, "Способ передачи сигнала с модуляцией коэффициента скважности"), заключающиеся в том, что в волоконно-оптической системе передачи предусматривается дополнительный канал для телеконтроля и управления. Канал может быть организован средствами как временного, так и спектрального каналообразования. Общим недостатком аналогов является относительно большая ресурсоемкость (до 13% от общей канальной емкости) дополнительной информации, кроме того, в сетевых элементах возможно ошибочное разделение дополнительной информации и сигнала данных.Known methods for transmitting additional information on a dedicated communication channel (ITU standards G.774, G.692, G.694, US patent No. 6111680, 08.29.2000, "Method for transmitting a signal with modulation of the duty cycle coefficient"), namely, that in the fiber-optic transmission system provides an additional channel for television monitoring and control. A channel can be organized by means of both temporary and spectral channelization. A common drawback of analogs is the relatively high resource consumption (up to 13% of the total channel capacity) of additional information, in addition, erroneous separation of additional information and data signal in network elements is possible.
Известны устройства передачи дополнительной информации, описанные в инструкциях по эксплуатации и технических описаниях (СМ-1/4 ТАИЦ.465113.002, СМВВ-1М ТАИЦ.465113.004). Устройства-аналоги обладают рядом общих недостатков.Known devices for transmitting additional information described in the operating instructions and technical descriptions (SM-1/4 TAITS.465113.002, SMVV-1M TAITS.465113.004). Analog devices have a number of common disadvantages.
1. Для передачи дополнительной информации используются информационные ресурсы основного канала данных.1. To transfer additional information, information resources of the main data channel are used.
2. Ограничение ширины полосы канала дополнительной информации приводит к невозможности увеличения скорости ее передачи либо делает невозможным увеличение пропускной способности канала, несущего полезную информацию, в случае малой загруженности канала дополнительных данных.2. The limitation of the bandwidth of the channel of additional information leads to the impossibility of increasing the speed of its transmission or makes it impossible to increase the bandwidth of the channel that carries useful information in the case of low congestion of the channel of additional data.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому способу и выбранным в качестве прототипа является "Способ передачи сигналов дополнительных данных и сигнала полезных данных в оптических сетях" (патент РФ №2202150, от 01.04.1998), заключающийся в том, что на передающей стороне сигнал дополнительных данных, представляющий собой внешний дополнительный сигнал либо код опознавания, состоящий из нескольких битов, преобразуют в состоящий из кодовых последовательностей кодированный сигнал дополнительных данных, причем каждая кодовая последовательность состоит из нескольких импульсов (чипов, от англ. CHIP) и имеет меньшую частоту чипа (fCHIP), чем частота битов сигнала полезных данных, при этом логической 1 сигнала дополнительных данных приводят в соответствие состоящую из нескольких чипов (CHIP) кодовую последовательность, а другому логическому состоянию приводят в соответствие инвертированную кодовую последовательность, кроме того, одному биту сигнала дополнительных данных приводят в соответствие несколько следующих одна за другой кодовых последовательностей, затем кодированный сигнал дополнительных данных, который имеет меньшую амплитуду, чем сигнал полезных данных, накладывают на сигнал полезных данных и передают образованный таким образом суммарный сигнал, на приемной стороне производят отделение кодированного сигнала дополнительных данных от сигнала полезных данных, затем проводят сравнение кодированного сигнала дополнительных данных с действительными кодовыми последовательностями, после чего производят обратное преобразование в сигнал дополнительных данных, который сравнивают с дополнительным сигналом, выделенным из сигнала полезных данных и сигнала наличия ошибки приемного оптического модуля.The closest in technical essence to the claimed method and selected as a prototype is the "Method of transmitting additional data signals and useful data signal in optical networks" (RF patent No. 2202150, from 01.04.1998), which consists in the fact that the signal on the transmitting side is additional data representing an external additional signal or identification code, consisting of several bits, is converted into a coded signal of additional data consisting of code sequences, each code sequence elnost consists of several pulses (chips from Eng. CHIP) and has a lower chip frequency (f CHIP), than the frequency of the useful data signal bits, the logic 1 signal additional information result in line consisting of a number of chips (CHIP) code sequence, and an inverted code sequence is brought into correspondence with another logical state, in addition, several consecutive code sequences are brought into correspondence with one bit of the additional data signal, then encoded the additional data signal, which has a smaller amplitude than the useful data signal, is superimposed on the useful data signal and the resultant signal thus formed is transmitted, on the receiving side, the encoded additional data signal is separated from the useful data signal, then the encoded additional data signal is compared with the actual ones code sequences, after which the inverse conversion to an additional data signal is performed, which is compared with an additional s nalom isolated from the payload signal and receiving optical signal the presence of errors module.
Из известных наиболее близким по своей технической сущности заявленному устройству является устройство передачи сигналов дополнительных данных и сигнала полезных данных в оптических сетях по патенту РФ №2202150, от 01.04.1998.Of the known claimed closest in their technical essence to the claimed device is a device for transmitting additional data signals and useful data signal in optical networks according to the patent of the Russian Federation No. 2202150, from 01.04.1998.
Устройство-прототип для передачи сигналов дополнительных данных и сигнала полезных данных в оптических сетях содержит передающее устройство, в состав которого входят генератор опорных CHIP-сигналов, делитель частоты, генератор кодовой последовательности, генератор кода опознавания, узел равнозначности, смеситель, генератор субчастот, модулятор, передающий оптический модуль, при этом к выходам генератора опорных CHIP-сигналов подключены делитель частоты и генератор кодовой последовательности, к выходу делителя частоты подключен генератор кода опознавания, вход которого является входом сигнала дополнительных данных, выходы генератора кода и генератора кода опознавания подключены к узлу равнозначности, выход которого подключен к входу умножителя, второй вход умножителя соединен с выходом генератора субчастот, первый вход модулятора соединен с выходом смесителя, а второй вход модулятора является входом сигнала полезных данных, выход модулятора подключен к передающему оптическому модулю, при этом вход волоконно-оптической линии связи соединен с выходом передающего устройства, которым является выход передающего оптического модуля, а выход волоконно-оптической линии связи подключен к приемному устройству, в состав которого входят приемный оптический модуль, фильтр, детектор, коррелятор, детектор дополнительных данных, пороговое устройство, управляющее устройство, регулируемый элемент задержки, генератор кодовой последовательности, умножитель частоты, дешифратор кода опознавания, генератор опорных CHIP-сигналов, при этом на вход приемного оптического модуля подается сигнал от оптической сети связи, выход приемного оптического модуля соединен с входом фильтра и является выходом сигнала полезных данных приемного устройства, выход фильтра соединен с детектором, выход которого подключен к входу коррелятора, выход которого соединен со входом детектора дополнительных данных и входом дешифратор кода опознавания, выход детектора дополнительных данных соединен со входом порогового устройства, выход которого подключен ко входу управляющего устройства, выход управляющего устройства связан со вторыми входами регулируемого элемента задержки и умножителя частоты, выход генератора опорных CHIP-сигналов соединен со входом генератора кода и первым входом умножителя частоты, выход которого соединен с первым входом дешифратора кода опознавания, выход генератора кода соединен с первым входом управляемого элемента задержки, а выход дешифратора кода опознавания является выходом сигнала дополнительных данных или сигнала подтверждения.The prototype device for transmitting additional data signals and a useful data signal in optical networks comprises a transmitting device, which includes a CHIP reference signal generator, a frequency divider, a code sequence generator, an identification code generator, an equivalence unit, a mixer, a sub-frequency generator, a modulator, a transmitting optical module, while a frequency divider and a code sequence generator are connected to the outputs of the reference CHIP signal generator, a generator is connected to the output of the frequency divider p identification code, the input of which is the input of the additional data signal, the outputs of the code generator and the identification code generator are connected to the equivalence node, the output of which is connected to the input of the multiplier, the second input of the multiplier is connected to the output of the sub-frequency generator, the first input of the modulator is connected to the output of the mixer, and the second the modulator input is a useful data signal input, the modulator output is connected to the transmitting optical module, while the input of the fiber-optic communication line is connected to the output of the transmitting device The equipment, which is the output of the transmitting optical module, and the output of the fiber-optic communication line is connected to a receiving device, which includes a receiving optical module, a filter, a detector, a correlator, an additional data detector, a threshold device, a control device, an adjustable delay element, a generator a code sequence, a frequency multiplier, an identifier of a recognition code, a generator of reference CHIP signals, while a signal from an optical communication network is fed to the input of the receiving optical module, the path of the receiving optical module is connected to the input of the filter and is the signal output of the useful data of the receiving device, the output of the filter is connected to the detector, the output of which is connected to the input of the correlator, the output of which is connected to the input of the additional data detector and the input of the identification code decoder, the output of the additional data detector is connected to the input of the threshold device, the output of which is connected to the input of the control device, the output of the control device is connected to the second inputs of the adjustable delay element and both the frequency multiplier, the output of the reference CHIP signal generator is connected to the input of the code generator and the first input of the frequency multiplier, the output of which is connected to the first input of the identification code decoder, the output of the code generator is connected to the first input of the delay delay element, and the output of the identification code decoder is the output additional data signal or confirmation signal.
Недостатками способа-прототипа и устройства его реализующего являются следующие:The disadvantages of the prototype method and the device that implements it are as follows:
1. Низкая скорость передачи дополнительных данных. Способ-прототип и устройство его реализующее обеспечивают низкую скорость передачи вследствие наличия генераторов опорных CHIP-сигналов приема и передачи фиксированной частоты. Устройство-прототип при больших значениях скорости передачи полезных данных существенно искажает энергетический спектр. Часто следующие переходы логических 1 и 0 сигналов дополнительных данных, возникающие в результате переноса в область более высоких частот смесителем, существенно изменяют диспаритетность, следовательно, ухудшают характеристики линейного кода, применяемого в волоконно-оптическом линейном тракте. Таким образом, для передачи по волоконно-оптической линии связи и сигнала полезных данных, и сигнала дополнительных данных необходимо уменьшать скорость сигнала дополнительных данных.1. Low data transfer rate. The prototype method and its implementing device provide a low transmission rate due to the presence of generators of reference CHIP signals for receiving and transmitting a fixed frequency. A prototype device at high values of the useful data transfer rate significantly distorts the energy spectrum. Often, the following transitions of the logical 1 and 0 signals of additional data arising as a result of transferring to the higher frequency region by the mixer significantly change the disparity, therefore, worsen the characteristics of the linear code used in the fiber-optic linear path. Thus, in order to transmit on the fiber-optic communication line both the useful data signal and the additional data signal, it is necessary to reduce the additional data signal speed.
Недостаточная помехоустойчивость передаваемых дополнительных данных. Помехоустойчивость характеризует достоверность передаваемых данных при воздействии на сигнал совокупности шумов и других и факторов, вызывающих искажения передаваемого сигнала. Способ-прототип и устройство его реализующее не имеют механизмов повышения помехоустойчивости на физическом уровне. Сигнал дополнительных данных передается малым уровнем, с целью сохранения энергии сигнала полезных данных, следовательно, нуждается в особой защите методами помехоустойчивого кодирования и решающей обратной связи.Insufficient noise immunity of the transmitted additional data. Noise immunity characterizes the reliability of the transmitted data when a signal is exposed to a combination of noise and other factors causing distortions of the transmitted signal. The prototype method and its implementing device do not have mechanisms to increase noise immunity at the physical level. The additional data signal is transmitted at a low level in order to preserve the energy of the useful data signal; therefore, it needs special protection by methods of noise-resistant coding and decisive feedback.
2. Фиксированная скорость передачи дополнительных данных. В некоторых случаях условия передачи могут изменяться как в лучшую сторону (например, при модернизации сетевого оборудования либо изменении линейного оптического кода), так и в худшую сторону (например, в результате деградации оптических волокон). Тогда появляется необходимость увеличения или уменьшения скорости передачи дополнительных данных, что вследствие отсутствия регулируемых элементов невозможно.2. Fixed transfer rate of additional data. In some cases, the transmission conditions can change for the better (for example, when upgrading network equipment or changing a linear optical code), and for the worse (for example, as a result of degradation of optical fibers). Then it becomes necessary to increase or decrease the transmission rate of additional data, which is impossible due to the lack of adjustable elements.
Задачей изобретения является разработка способа передачи дополнительной информации и устройства для его осуществления, позволяющих передавать дополнительную информацию с переменной скоростью с заданной достоверностью.The objective of the invention is to develop a method for transmitting additional information and a device for its implementation, allowing to transmit additional information with variable speed with a given reliability.
Одним из критериев достоверности является вероятность битовой ошибки, которое определяется как отношение количества ошибочных битов к их общему переданному числу. Произведенное имитационное моделирование позволяет оценить выигрыш от предлагаемого способа.One of the reliability criteria is the probability of a bit error, which is defined as the ratio of the number of error bits to their total transmitted number. The performed simulation allows you to evaluate the gain from the proposed method.
В заявленном способе эта задача решается тем, что на передающей стороне сигнал дополнительных данных преобразуют в состоящий из кодовых последовательностей кодированный сигнал дополнительных данных, при этом в качестве сигнала дополнительных данных передают двоичный сигнал, в котором логическому состоянию 1 приводят в соответствие кодовую последовательность, а другому логическому состоянию приводят в соответствие инвертированную кодовую последовательность, причем каждая кодовая последовательность состоит из нескольких чипов (CHIP) и имеет значительно меньшую частоту чипа (fCHIP), чем частота битов сигнала полезных данных, затем кодированный сигнал дополнительных данных, который имеет меньшую амплитуду, чем сигнал полезных данных, накладывают на единицы сигнала полезных данных и передают образованный таким образом суммарный сигнал, на приемной стороне производят отделение кодированного сигнала дополнительных данных от сигнала полезных данных, затем проводят сравнение кодированного сигнала дополнительных данных с эталонными кодовыми последовательностями, после чего производят обратное преобразование в сигнал дополнительных данных, дополнительно сигнал дополнительных данных, который выделяют на приеме корреляционным методом, сравнивают с сигналом дополнительных данных, выделенным из сигнала полезных данных и сигнала наличия ошибки приемного оптического модуля. В случае различия сигналов дополнительных данных, выделенных независимыми методами, формируют команду переспроса, по которой в передатчике формируют и передают сигнал переспроса. При этом в качестве сигнала дополнительных данных передают состоящий из нескольких битов код опознания, несущий информацию о необходимости повторения предыдущего блока дополнительных данных либо об увеличении/уменьшении скорости передачи дополнительных данных.In the claimed method, this problem is solved by the fact that, on the transmitting side, the additional data signal is converted into a coded additional data signal consisting of code sequences, while a binary signal is transmitted as an additional data signal, in which the logical state 1 is brought into correspondence with the code sequence, and the other the inverted code sequence is brought into correspondence with a logical state, and each code sequence consists of several chips (CHIP) has a considerably lower chip frequency (f CHIP), than the frequency of the useful data signal bits then the encoded signal is additional data that has a smaller amplitude than the signal payload data, is superimposed on the useful data signal unit and transmitting the thus formed sum signal at the receiving end the coded signal of the additional data is separated from the signal of the useful data, then the coded signal of the additional data is compared with the reference code sequences, after h it is converted back to an additional data signal, additionally an additional data signal that is extracted at the reception by the correlation method is compared with an additional data signal extracted from the useful data signal and the presence of an error signal of the receiving optical module. In the event of a difference in the additional data signals extracted by independent methods, an interrogation command is generated, by which an interrogation signal is generated and transmitted in the transmitter. At the same time, an identification code consisting of several bits is transmitted as an additional data signal, carrying information about the need to repeat the previous block of additional data or to increase / decrease the transmission rate of additional data.
Новая совокупность существенных признаков позволяет решить задачу изобретения за счет того, что повторяют последний ошибочно принятый блок дополнительных данных, это производят следующим образом: принимают и анализируют блок данных, в случае несовпадения результатов декодирования от двух независимых источников формируют команду переспроса, по этой команде передающая часть выдает сигнал переспроса, после анализа которой приемной частью передающая часть повторяет последний блок данных. При необходимости изменения скорости передачи дополнительных данных поступают аналогичным образом, за исключением того, что посылают по каналу связи в качестве дополнительных данных не сигнал переспроса, а сигнал увеличения/уменьшения скорости.A new set of essential features allows to solve the problem of the invention due to the fact that the last erroneously received block of additional data is repeated, this is done as follows: receive and analyze the data block, in case of mismatch of the decoding results from two independent sources, form a retransmission command, according to this command the transmitting part gives an interrogation signal, after analysis of which the receiving part of the transmitting part repeats the last block of data. If necessary, changes in the transmission rate of the additional data are done in a similar way, except that they do not send a crossover signal, but a speed increase / decrease signal, as additional data through the communication channel.
Задача изобретения решается в заявленном устройстве передачи дополнительной информации за счет того, что в известном устройстве передачи сигналов дополнительных данных и сигнала полезных данных в оптических сетях, содержащем передающее устройство, в состав которого входят генератор опорных CHIP-сигналов, генератор кодовой последовательности, генератор кода опознавания, модулятор, передающий оптический модуль, при этом второй вход модулятора является входом сигнала полезных данных, к выходу генератора опорных CHIP-сигналов подключен генератор кодовой последовательности, второй вход модулятора является входом сигнала полезных данных, выход модулятора подключен к передающему оптическому модулю, при этом вход волоконно-оптической линии связи соединен с выходом передающего устройства, которым является выход передающего оптического модуля, а выход волоконно-оптической линии связи подключен к приемному устройству, в состав которого входят приемный оптический модуль, фильтр, коррелятор, детектор дополнительных данных, дешифратор кода опознавания, при этом на вход приемного оптического модуля подается сигнал от волоконно-оптической линии связи, первый выход приемного оптического модуля соединен со входом фильтра и является выходом сигнала полезных данных приемного устройства, выход коррелятора соединен со входом детектора дополнительных данных, в передающую часть дополнительно введены анализатор скорости вложения, коммутатор и оперативное запоминающее устройство (ОЗУ). При этом на первый вход анализатора скорости вложения поступает сигнал полезных данных, на второй вход анализатора скорости вложения поступает сигнал дополнительных данных, третий вход анализатора скорости вложения соединен с выходом дешифратора кода опознавания приемного устройства. Первый выход анализатора скорости вложения соединен со входом генератора опорных CHIP-сигналов, второй выход анализатора скорости вложения соединен с генератором кода опознавания и вторым входом коммутатора. Первый вход генератора кодовой последовательности является входом сигнала дополнительных данных. Первый выход генератора кодовой последовательности соединен со входом ОЗУ и первым входом коммутатора, выход ОЗУ соединен с четвертым входом коммутатора, к третьему входу которого подключен выход генератора кода опознавания. Первый выход коммутатора соединен с первым входом модулятора. Второй выход генератора кодовой последовательности связан со вторым входом коррелятора приемного устройства. В приемную часть дополнительно введены восстановитель формы импульсов, анализатор сигнала дополнительных данных и схема сравнения. При этом выход фильтра связан с восстановителем формы импульсов, выход которого соединен с первым входом коррелятора. Первый выход приемного оптического модуля связан с первым входом анализатора сигнала дополнительных данных, второй вход которого соединен со вторым выходом приемного оптического модуля, а выход анализатора дополнительных данных подключен ко второму входу схемы сравнения, первый вход которой соединен с детектором дополнительных данных. Первый выход схемы сравнения является также выходом сигнала дополнительных данных приемного устройства, кроме того, связан с первым входом дешифратора кода опознавания, второй вход которого соединен со вторым выходом схемы сравнения.The objective of the invention is solved in the claimed device for transmitting additional information due to the fact that in the known device for transmitting additional data signals and useful data signal in optical networks containing a transmitting device, which includes a generator of reference CHIP signals, a code sequence generator, an identification code generator , a modulator transmitting an optical module, wherein the second input of the modulator is an input of a useful data signal, a gene is connected to the output of the reference CHIP signal generator a code sequence generator, the second input of the modulator is a useful data signal input, the modulator output is connected to a transmitting optical module, while the input of the fiber-optic communication line is connected to the output of the transmitting device, which is the output of the transmitting optical module, and the output of the fiber-optic communication line is connected to a receiving device, which includes a receiving optical module, a filter, a correlator, an additional data detector, an identifier of a recognition code, while the input receiving of the optical module, a signal from the fiber optic communication line is supplied, the first output of the receiving optical module is connected to the filter input and is the output of the useful data signal of the receiving device, the correlator output is connected to the input of the additional data detector, the embedding rate analyzer, a switch and random access memory (RAM). In this case, a useful data signal is supplied to the first input of the attachment rate analyzer, an additional data signal is supplied to the second input of the attachment speed analyzer, the third input of the attachment speed analyzer is connected to the output of the decoder of the recognition code of the receiver. The first output of the nesting rate analyzer is connected to the input of the CHIP reference signal generator, the second output of the nesting rate analyzer is connected to the identification code generator and the second input of the switch. The first input of the code sequence generator is the input of the additional data signal. The first output of the code sequence generator is connected to the input of RAM and the first input of the switch, the output of RAM is connected to the fourth input of the switch, to the third input of which the output of the identification code generator is connected. The first output of the switch is connected to the first input of the modulator. The second output of the code sequence generator is connected to the second input of the correlator of the receiving device. An additional pulse shape reducer, an additional data signal analyzer, and a comparison circuit are additionally introduced into the receiving part. In this case, the filter output is connected to a pulse shape reducing agent, the output of which is connected to the first input of the correlator. The first output of the receiving optical module is connected to the first input of the additional data analyzer, the second input of which is connected to the second output of the receiving optical module, and the output of the additional data analyzer is connected to the second input of the comparison circuit, the first input of which is connected to the additional data detector. The first output of the comparison circuit is also the output of the signal of the additional data of the receiving device, in addition, it is connected with the first input of the decoder of the identification code, the second input of which is connected to the second output of the comparison circuit.
Благодаря новой совокупности существенных признаков за счет дополнительно введенных элементов в заявленное устройство, реализовано повышение достоверности передачи оптического сигнала. При этом введена возможность адаптивного автоматического изменения скорости передачи дополнительных данных исходя из условий передачи.Thanks to the new set of essential features due to additionally introduced elements in the claimed device, an increase in the reliability of transmission of the optical signal is implemented. At the same time, the possibility of adaptive automatic change in the transmission rate of additional data based on the transmission conditions was introduced.
Проведенный анализ уровня техники позволил установить, что аналоги, характеризующиеся совокупностью признаков, тождественных всем признакам заявленных способа и устройства передачи дополнительной информации, отсутствуют. Следовательно, каждое из заявленных изобретений соответствует условию патентоспособности "новизна".The analysis of the prior art allowed to establish that analogues, characterized by a combination of features that are identical to all the features of the claimed method and device for transmitting additional information, are absent. Therefore, each of the claimed inventions meets the condition of patentability "novelty."
Результаты поиска известных решений в данной и смежных областях техники с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипа признаками заявленных объектов, показали, что они не следуют явным образом из уровня техники. Из уровня техники также не выявлена известность влияния предусматриваемых существенными признаками заявленного изобретения преобразований на решение задачи изобретения. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию патентоспособности "изобретательский уровень".The search results for known solutions in this and related fields of technology in order to identify features that match the distinctive features of the claimed objects from the prototype have shown that they do not follow explicitly from the prior art. The prior art also did not reveal the popularity of the impact provided by the essential features of the claimed invention transformations on the solution of the problem of the invention. Therefore, the claimed invention meets the condition of patentability "inventive step".
Заявленные объекты изобретения поясняются чертежами, на которых:The claimed objects of the invention are illustrated by drawings, in which:
на фиг.1 - результаты сравнения имитационных моделей способа-прототипа и предлагаемого способа;figure 1 - the results of the comparison of simulation models of the prototype method and the proposed method;
на фиг.2 - структурная схема устройства передачи дополнительной информации;figure 2 is a structural diagram of a device for transmitting additional information;
на фиг.3 - структурная схема анализатора скорости вложения;figure 3 is a structural diagram of an analyzer of the speed of attachment;
на фиг.4 - структурная схема генератора кодовой последовательности;figure 4 is a structural diagram of a code sequence generator;
на фиг.5 - структурная схема анализатора сигнала дополнительных данных;figure 5 is a structural diagram of a signal analyzer additional data;
на фиг.6 - структурная схема схемы сравнения.figure 6 is a structural diagram of a comparison circuit.
Реализация заявленного способа заключается в следующем. Сигнал полезных данных модулируют дополнительной информацией на передаче, которая может представлять собой сигнал дополнительных данных реального времени, предыдущий блок сигнала дополнительных данных, запрос на повторение предыдущего блока сигнала дополнительных данных, запрос на положительное либо отрицательное изменение скорости передачи дополнительных данных. Сигнал дополнительных данных кодируют CHIP-последовательностями с бит-периодом, определяемым на основании скорости передачи дополнительной и полезной информации, а также качества канала связи. На приеме сигнал дополнительных данных и сигнал полезных данных разделяют двумя независимыми методами - корреляционным и логическим методом выделения из сигнала ошибки. Результаты сравнивают и в случае совпадения выдают на выход сигнала дополнительных данных. В случае различия формируют команду запроса на повторение, по которой передатчик выдает в канал сигнал запроса на повторение. Сигнал полезных данных на приемной части никаким дополнительным преобразованиям не подвергают. В случае приема и дешифрования сигнала изменения скорости формируют команду в передающую часть на изменение скорости.The implementation of the claimed method is as follows. The payload data signal is modulated with additional information on the transmission, which may be a real-time additional data signal, a previous additional data signal block, a request to repeat the previous additional data signal block, a request for a positive or negative change in the additional data transmission rate. The additional data signal is encoded with CHIP sequences with a bit period determined on the basis of the transmission speed of additional and useful information, as well as the quality of the communication channel. At the reception, the additional data signal and the useful data signal are separated by two independent methods - the correlation and logical methods of extracting errors from the signal. The results are compared and, if there is a match, additional data is output. In case of a difference, a repeat request command is generated, by which the transmitter issues a repeat request signal to the channel. The useful data signal at the receiving part is not subjected to any additional transformations. In the case of receiving and decrypting the signal, changes in speed form a command to the transmitting part to change the speed.
Заявленный способ передачи дополнительной информации обеспечивает повышение достоверности передачи оптического сигнала за счет введения систем решающей обратной связи на физическом уровне и автоматического управления скоростью передачи дополнительных данных.The claimed method of transmitting additional information provides an increase in the reliability of optical signal transmission due to the introduction of decision feedback systems at the physical level and automatic control of the additional data transfer rate.
Правомерность теоретических предпосылок проверялась с помощью имитационной модели волоконно-оптической системы передачи при следующих условиях:The validity of the theoretical assumptions was verified using a simulation model of a fiber-optic transmission system under the following conditions:
1) контейнером полезных данных является синхронный транспортный модуль первой ступени (Bинф=155,52 Мбит/с). С учетом линейного алфавитного кода 25В26В скорость передачи информации составляет 161,408 Мбит/с;1) the container of useful data is a synchronous transport module of the first stage (B inf = 155.52 Mbit / s). Given the linear alphabetic code 25V26V, the information transfer rate is 161.408 Mbit / s;
2) сила темнового фототока (iтт) - 10-5 мА;2) the power of the dark photocurrent (i TT ) - 10 -5 mA;
3) требуемое для данной системы при заданной скорости отношение оптический сигнал-шум ((OSNRтр) - 15 дБ;3) the optical signal-to-noise ratio ((OSNR tr ) required for a given system at a given speed is 15 dB;
4) длина волны источника оптического излучения - 1550 нм;4) the wavelength of the optical radiation source is 1550 nm;
5) квантовая эффективность - 0,81;5) quantum efficiency - 0.81;
6) мощность оптического сигнала на входе приемника - -37 дБ;6) the power of the optical signal at the input of the receiver is -37 dB;
7) скорость вложения будем варьировать для получения зависимости в пределах от 64 кбит/с до 34,368 Мбит/с.7) the investment rate will be varied to obtain a dependency ranging from 64 kbit / s to 34.368 Mbit / s.
Результаты моделирования, приведенные на фиг.1, показывают, что применение предлагаемого способа дает выигрыш по вероятности битовой ошибки при равных условиях на 2-5 порядков (в зависимости от скорости дополнительных данных) по сравнению со способом-прототипом.The simulation results shown in figure 1, show that the application of the proposed method gives a gain in the probability of a bit error under equal conditions by 2-5 orders of magnitude (depending on the speed of additional data) compared with the prototype method.
Из приведенных данных также следует, что после введения возможности автоматической оптимизации скорости передачи дополнительной информации и введения решающей обратной связи каналы передачи как полезной, так и дополнительной информации удовлетворяют требованию по достоверности передачи, что указывает на возможность решения задачи изобретения.From the above data it also follows that after the introduction of the possibility of automatic optimization of the transmission rate of additional information and the introduction of crucial feedback, the transmission channels of both useful and additional information satisfy the requirement for reliability of transmission, which indicates the possibility of solving the problem of the invention.
Устройство передачи дополнительной информации (фиг.2) состоит из передающего устройства, приемного устройства и волоконно-оптической линии связи (ВОЛС). При этом передающее устройство состоит из анализатора скорости вложения 1, генератора кодовой последовательности 2, генератора CHIP-сигналов 3, модулятора 4, коммутатора 5, оперативного запоминающего устройства 6, передающего оптического модуля 7 и генератора кода опознавания 8. Приемное устройство содержит дешифратор кода опознавания 9, фильтр 10, восстановитель формы импульсов 11, коррелятор 12, детектор дополнительных данных 13, схему сравнения 14, анализатор сигнала дополнительных данных 15, приемный оптический модуль 16.The additional information transmission device (figure 2) consists of a transmitting device, a receiving device and a fiber optic communication line (FOCL). In this case, the transmitting device consists of an embedding rate analyzer 1, a code sequence generator 2, a CHIP signal generator 3, a modulator 4, a switch 5, random access memory 6, a transmitting optical module 7 and an identification code generator 8. The receiving device contains an identification code decoder 9 , filter 10, pulse shape reducer 11, correlator 12, additional data detector 13, comparison circuit 14, additional data signal analyzer 15, receiving optical module 16.
Элементы соединены между собой следующим образом (фиг.2). Сигнал полезных данных и сигнал дополнительных данных поступают на передающее устройство, выход которого соединен с волоконно-оптической линией связи (ВОЛС), выход которой подключен к приемному устройству, выходы которого являются выходами сигналов полезных и дополнительных данных. Кроме того, приемное и передающее устройства соединены между собой дополнительными связями управления и команд.The elements are interconnected as follows (figure 2). The useful data signal and the additional data signal are fed to a transmitting device, the output of which is connected to a fiber optic communication line (FOCL), the output of which is connected to a receiving device, the outputs of which are outputs of the useful and additional data signals. In addition, the receiving and transmitting devices are interconnected by additional control and command communications.
Сигнал полезных данных поступает на второй вход модулятора 4 и первый вход анализатора скорости вложения 1. Второй вход анализатора скорости вложения 1 является входом сигнала дополнительных данных. Кроме того, сигнал дополнительных данных поступает на первый вход генератора кодовой последовательности 2. Первый выход анализатора скорости 1 соединен с генератором CHIP-сигналов 3, выход которого подключен ко второму входу генератора кодовой последовательности 2. Первый выход генератора кодовой последовательности 2 соединен с первым входом коммутатора 5 и входом оперативного запоминающего устройства 6, выход которого соединен с четвертым входом коммутатора 5. Первый выход коммутатора 5 соединен с первым входом модулятора 4. Выход модулятора 4 соединен со входом передающего оптического модуля 7, выход которого является выходом передающего устройства. Второй выход анализатора скорости вложения 1 соединен со вторым входом коммутатора 5 и через генератор кода опознавания 8 с третьим входом коммутатора 5. Второй выход генератора кодовой последовательности 2 подключен ко второму входу коррелятора 12 приемного устройства.The useful data signal is fed to the second input of the modulator 4 and the first input of the attachment rate analyzer 1. The second input of the attachment rate analyzer 1 is the input of the additional data signal. In addition, the additional data signal is fed to the first input of the code sequence generator 2. The first output of the speed analyzer 1 is connected to the CHIP signal generator 3, the output of which is connected to the second input of the code sequence generator 2. The first output of the code sequence generator 2 is connected to the first input of the switch 5 and the input of random access memory 6, the output of which is connected to the fourth input of the switch 5. The first output of the switch 5 is connected to the first input of the modulator 4. The output of the modulator RA 4 is connected to the input of the transmitting optical module 7, the output of which is the output of the transmitting device. The second output of the embedding rate analyzer 1 is connected to the second input of the switch 5 and through the identification code generator 8 with the third input of the switch 5. The second output of the code sequence generator 2 is connected to the second input of the correlator 12 of the receiving device.
Вход приемного оптического модуля 16 является входом приемного устройства. Второй выход приемного оптического модуля 16 соединен со вторым входом анализатора сигнала дополнительных данных 15, а первый выход приемного оптического модуля 16 соединен с первым входом анализатора сигнала 15, фильтром 10, а также является выходом сигнала полезных данных приемного устройства. Выход фильтра 10 соединен со входом восстановителя формы импульсов 11, выход которого подключен к первому входу коррелятора 12. Выход коррелятора 12 соединен со входом детектора дополнительных данных 13, выход которого подключен к первому входу схемы сравнения 14. На второй вход схемы сравнения 14 подключен выход анализатора сигнала дополнительных данных 15. Первый выход схемы сравнения 14 является выходом сигнала дополнительных данных приемного устройства, а также подключен к дешифратору кода опознавания 9. Выход дешифратора кода опознавания 9 соединен со вторым входом анализатора скорости вложения 1 передающего устройства. Второй выход схемы сравнения 14 соединен со вторым входом дешифратора кода опознавания 9.The input of the receiving optical module 16 is the input of the receiving device. The second output of the receiving optical module 16 is connected to the second input of the additional data signal analyzer 15, and the first output of the receiving optical module 16 is connected to the first input of the signal analyzer 15, filter 10, and also is the output of the useful data signal of the receiving device. The output of the filter 10 is connected to the input of the pulse shape restorer 11, the output of which is connected to the first input of the correlator 12. The output of the correlator 12 is connected to the input of the additional data detector 13, the output of which is connected to the first input of the comparison circuit 14. The output of the analyzer is connected to the second input of the comparison circuit 14 additional data signal 15. The first output of the comparison circuit 14 is the output of the additional data signal of the receiving device, and is also connected to the identifier decoder 9. The output of the identifier decoder 9 connected to the second input of the attachment rate analyzer 1 of the transmitting device. The second output of the comparison circuit 14 is connected to the second input of the decryptor of the identification code 9.
Анализатор скорости вложения 1 (фиг.3) имеет в своем составе выделитель тактовой частоты полезных данных 1.1, выделитель тактовой частоты дополнительных данных 1.2, счетчик 1.3, формирователь команд 1.4 и постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) программ 1.5. При этом сигнал полезных данных подается на выделитель тактовой частоты полезных данных 1.1, а сигнал дополнительных данных - на соответствующий ему выделитель 1.2. Выходы выделителей тактовых частот 1.1 и 1.2 соединены с одноименными входами счетчика 1.3. Выход счетчика 1.3 подключен к первому входу формирователя команд 1.4, на второй вход которого подключен выход дешифратора кода опознавания 9, а на третий вход - постоянное запоминающее устройство программ 1.5. Первый выход формирователя команд 1.4 подключен к генератору CHIP-сигналов 3, второй - к генератору кода опознавания 8 и коммутатору 5. Работа анализатора скорости вложения заключается в следующем: выделители тактовых частот (ВТЧ) 1.1 и 1.2 определяют частоты передачи полезной и дополнительной информации, информация с выхода ВТЧ сигнала дополнительных данных 1.2 поступает на счетчик 1.3 в качестве строб-сигнала. Информационным входом счетчика 1.3 является выход ВТЧ сигнала полезных данных 1.1. Таким образом, на выходе счетчика 1.3 формируется информация о кратности информационных сигналов, которая поступает в формирователь команд 1.4. Формирователь команд 1.4 на основе поступившей информации и программы, заложенной в ПЗУ программ 1.5, формирует соответствующие команды. Исходными данными для формирователя команд являются кратность частот информационных сигналов, команда повторения, команда увеличения/уменьшения скорости передачи. Формирователь команд 1.4 выдает следующие команды: изменение масштабирующих коэффициентов управляемого генератора и указание адреса управления коммутатором, а также считывание блока информации из ПЗУ спецкоманд. ВТЧ является известным устройством, его схема представлена, например, в книге Слепова Н.Н. Современные технологии цифровых оптоволоконных сетей связи. - М.: Эко-Трендз, 2000, на с.254-257. Схемы счетчиков известны и могут быть реализованы как указано в книге Богдановича М.И. и др. Цифровые интегральные микросхемы. Справочное пособие / М.И.Богданович, И.Н.Грель, В.А.Прохоренко, В.В.Шалимо. - Мн.: Беларусь, 1991. - с.428-431. Схемы ПЗУ программ известны и описаны, например, в справочнике Перельман Б.Л., Шевелев В.И. Отечественные микросхемы и зарубежные аналоги. Справочник / Б.Л.Перельман, В.И.Шевелев. - М.: НТЦ Микротех, 2001. - с.105-128. Формирователь команд может быть реализован на основе микроконтроллера, описанного, например, в пособии Трамперт В. AVR-RISC микроконтроллеры / В.Трамперт. - М.: МК-Пресс, 2006. - с.210-221.The embedding rate analyzer 1 (Fig. 3) includes a useful data clock selector 1.1, additional data clock selector 1.2, counter 1.3, command generator 1.4 and read-only memory (ROM) of programs 1.5. In this case, the payload signal is fed to the payload clock selector 1.1, and the additional data signal is sent to the corresponding allocator 1.2. The outputs of the clock selectors 1.1 and 1.2 are connected to the counter inputs of the same name 1.3. The output of counter 1.3 is connected to the first input of the command generator 1.4, the second input of which is connected to the output of the decryptor of the identification code 9, and the third input is the read-only memory of programs 1.5. The first output of the command generator 1.4 is connected to the CHIP signal generator 3, the second to the generator of the identification code 8 and switch 5. The operation of the nesting rate analyzer is as follows: clock selectors (VTCH) 1.1 and 1.2 determine the transmission frequencies of useful and additional information, information from the output of the VTC signal of additional data 1.2 is supplied to the counter 1.3 as a strobe signal. The information input of the counter 1.3 is the output of the current-frequency signal of the useful data 1.1. Thus, at the output of the counter 1.3 information is generated about the multiplicity of information signals, which enters the command generator 1.4. The command generator 1.4, based on the information received and the program embedded in the program ROM 1.5, generates the corresponding commands. The source data for the command generator are the frequency multiplicity of information signals, a repeat command, a command to increase / decrease the transmission speed. The command generator 1.4 issues the following commands: changing the scaling coefficients of the controlled generator and specifying the switch control address, as well as reading the information block from the ROM of the special teams. VTCH is a known device; its circuit is presented, for example, in the book of N. Slepov. Modern technologies of digital fiber-optic communication networks. - M .: Eco-Trends, 2000, on p. 254-257. Counter schemes are known and can be implemented as indicated in the book of M. I. Bogdanovich and others. Digital integrated circuits. Reference manual / M.I. Bogdanovich, I.N. Grel, V.A. Prokhorenko, V.V. Shalimo. - М .: Belarus, 1991 .-- p. 428-431. Schemes of ROM programs are known and described, for example, in the reference book Perelman BL, Shevelev VI Domestic microcircuits and foreign analogues. Reference book / B.L. Perelman, V.I. Shevelev. - M .: STC Mikrotekh, 2001 .-- p.105-128. The command generator can be implemented on the basis of the microcontroller described, for example, in the manual Trumpert V. AVR-RISC microcontrollers / V. Trumpert. - M.: MK-Press, 2006 .-- p.210-221.
Генератор CHIP-сигналов 3 предназначен для формирования последовательности прямоугольных импульсов со скважностью 2 и регулируемым в заданных пределах бит-периодом. Устройство генератора CHIP-сигналов известно и описано в литературе Шапиро Д.Н., Паин А.А. Основы теории синтеза частот / Д.Н.Шапиро, А.А.Паин. - М.: Радио и связь, 1981. - с.113-121.The CHIP signal generator 3 is intended for generating a sequence of rectangular pulses with a duty cycle of 2 and a bit period adjustable within specified limits. The device of the CHIP signal generator is known and described in the literature Shapiro D.N., Pain A.A. Fundamentals of the theory of frequency synthesis / D.N. Shapiro, A.A. Payin. - M .: Radio and communications, 1981. - p.113-121.
Генератор кодовой последовательности 2 (фиг.4) содержит элемент задержки 2.1, буферный элемент 2.2, электронные ключи 2.3, 2.4, логический элемент 2.5, элементы долговременной памяти 2.6, 2.7. Сигнал дополнительных данных поступает на элемент задержки 2.1, выход которого через буфер 2.2 подключен на управляющие входы ключей 2.3 и 2.4. Ко входам ключей 2.3 и 2.4 подключены выходы постоянных запоминающих устройств 2.6 и 2.4, к выходам которых, кроме того, подключен второй вход коррелятора 12. К выходам электронных ключей 2.3 и 2.4 подключены входы логического элемента 2.5, выход которого связан со входом оперативного запоминающего устройства 6 и первым входом коммутатора 5. Выход генератора CHIP-сигналов 3 подключен к тактирующим входам постоянных запоминающих устройств 2.6, 2.7. Функционирование генератора кодовой последовательности 2 происходит следующим образом, сигнал дополнительных данных поступает через элемент задержки 2.1, предназначенный для того, чтобы предоставить необходимое время для произведения вышеописанных операций анализатору скорости вложения 1 на буферное устройство 2.2. Буфер 2.2 предназначен для увеличения нагрузочной способности выхода элемента задержки 2.1. Далее информационный сигнал дополнительных данных поступает одновременно на входы управления ключами 2.3, 2.4. Ключи 2.3, 2.4 различаются потенциалом срабатывания, так электронный ключ 2.3 открывается при поступлении единицы, а ключ 2.4 - нуля. На коммутационные входы ключей 2.3 и 2.4 подключены постоянные запоминающие устройства (ПЗУ) 2.6 и 2.7 соответственно, содержащие последовательности, кодирующие сигналы 1 и 0 дополнительных данных. Коммутационные выходы ключей 2.3 и 2.4 соединены с элементом ИЛИ 2.5, выполняющим интегрирующую функцию. Выход логического элемента ИЛИ 2.5 подключен к ОЗУ 6 и первому входу коммутатора 5. ПЗУ 2.6 и 2.7 тактируются меандрами, формируемыми генератором CHIP-сигналов 3. Буферный элемент 2.2 можно исключить при применении выходных элементов с повышенной нагрузочной способностью, в противном случае использовать рекомендации, изложенные в Хоровиц П., Уинфилд X. / Искусство схемотехники: Пер. с англ. - Изд. Шестое. М.: Мир, 2001. - с.114-119. Электронные ключи описаны в Хоровиц П., Уинфилд X. / Искусство схемотехники: Пер. с англ. - Изд. Шестое. М.: Мир, 2001. - с.70-86. Элементы постоянной памяти известные устройства, которые описаны в Перельман Б.Л., Шевелев В.И. Отечественные микросхемы и зарубежные аналоги. Справочник / Б.Л.Перельман, В.И.Шевелев. - М.: НТЦ Микротех, 2001. - с.105-128. Реализация логического элемента ИЛИ приведена в справочном пособии Богданович М.И. и др. Цифровые интегральные микросхемы. Справочное пособие / М.И.Богданович, И.Н.Грель, В.А.Прохоренко, В.В.Шалимо. - Мн.: Беларусь, 1991. - с.305-318.The code sequence generator 2 (FIG. 4) contains a delay element 2.1, a buffer element 2.2, electronic keys 2.3, 2.4, a logic element 2.5, and long-term memory elements 2.6, 2.7. The additional data signal is fed to the delay element 2.1, the output of which through the buffer 2.2 is connected to the control inputs of the keys 2.3 and 2.4. The inputs of the keys 2.3 and 2.4 are connected to the outputs of the permanent storage devices 2.6 and 2.4, the outputs of which, in addition, are connected to the second input of the correlator 12. The outputs of the electronic keys 2.3 and 2.4 are connected to the inputs of the logic element 2.5, the output of which is connected to the input of random access memory 6 and the first input of the switch 5. The output of the CHIP signal generator 3 is connected to the clock inputs of read-only memory devices 2.6, 2.7. The operation of the code sequence generator 2 is as follows, the additional data signal enters through the delay element 2.1, which is designed to provide the necessary time for performing the above operations to the attachment rate analyzer 1 on the buffer device 2.2. Buffer 2.2 is designed to increase the load capacity of the output of the delay element 2.1. Further, the information signal of the additional data is supplied simultaneously to the key management inputs 2.3, 2.4. Keys 2.3, 2.4 differ in response potential, so the electronic key 2.3 opens when a unit arrives, and the key 2.4 - zero. Permanent memory devices (ROM) 2.6 and 2.7 are connected to the switching inputs of the keys 2.3 and 2.4, respectively, containing sequences encoding signals 1 and 0 of additional data. The switching outputs of the keys 2.3 and 2.4 are connected to an OR 2.5 element that performs an integrating function. The output of the OR logic element 2.5 is connected to RAM 6 and the first input of the switch 5. ROMs 2.6 and 2.7 are clocked by the meanders generated by the CHIP signal generator 3. Buffer element 2.2 can be eliminated when using output elements with increased load capacity, otherwise use the recommendations outlined in Horowitz P., Winfield X. / The art of circuitry: Per. from English - Ed. Sixth. M.: Mir, 2001 .-- pp. 114-119. Electronic keys are described in Horowitz P., Winfield X. / The art of circuitry: Per. from English - Ed. Sixth. M.: Mir, 2001 .-- p. 70-86. Elements of read-only memory are known devices that are described in Perelman B.L., Shevelev V.I. Domestic microcircuits and foreign analogues. Reference book / B.L. Perelman, V.I. Shevelev. - M .: STC Mikrotekh, 2001 .-- p.105-128. The implementation of the logical element OR is given in the reference manual Bogdanovich M.I. and others. Digital integrated circuits. Reference manual / M.I. Bogdanovich, I.N. Grel, V.A. Prokhorenko, V.V. Shalimo. - Мn .: Belarus, 1991 .-- p.305-318.
Коммутатор 5 предназначен для скоростной коммутации сигналов, поступающих на информационные входы, на выход под действием управляющего адресного сигнала. Второй вход - адресный, он соединен со вторым выходом анализатора скорости вложения 1. В основном режиме работы устройства на выход коммутатора 5 проключен сигнал с выхода элемента ИЛИ 2.5, при поступлении адресной команды с формирователя команд 1.4 коммутатор изменяет текущий вход. При поступлении команды на повторение коммутатор проключает выход ОЗУ 6 на второй вход модулятора 4. При поступлении запроса на повторение либо запроса на повышение/понижение скорости передачи дополнительных данных формирователь команд 1.4 дает коммутатору 5 команду на проключение выхода ПЗУ спецкоманд из состава генератора кода опознавания 8 на второй вход модулятора 4. Коммутатор является известным устройством и описан в пособии Харитонов В.И. Конспект лекций и материалы для подготовки к аттестационным испытаниям по дисциплине "Технические измерения и приборы". Часть 2 / В.И.Харитонов. - М.: Московский Государственный Технический Университет, 2004. - с.71-89.The switch 5 is designed for high-speed switching of signals received at the information inputs, to the output under the action of a control address signal. The second input is an address input, it is connected to the second output of the attachment rate analyzer 1. In the main mode of operation of the device, the signal from the output of the OR 2.5 element is switched off at the output of the switch 5, when the address command is received from the command generator 1.4, the switch changes the current input. Upon receipt of a repeat command, the switch switches the output of RAM 6 to the second input of modulator 4. When a repeat request or a request to increase / decrease the transmission rate of additional data is received, the command generator 1.4 gives switch 5 a command to switch the output of the ROM of special commands from the recognition code generator 8 to the second input of the modulator 4. The switch is a known device and is described in the manual V. Kharitonov Lecture notes and materials for the preparation for certification tests in the discipline "Technical measurements and instruments." Part 2 / V.I.Kharitonov. - M.: Moscow State Technical University, 2004. - p. 71-89.
Генератор кода опознавания 8 предназначен для формирования и выдачи специальных кодовых последовательностей, в зависимости от поступившей с анализатора скорости вложения 1 команды. Реализация генератора кода опознавания аналогична предлагаемой в устройстве-прототипе.The identification code generator 8 is designed to generate and issue special code sequences, depending on the input rate of 1 command received from the analyzer. The implementation of the identification code generator is similar to that proposed in the prototype device.
Модулятор 4 осуществляет внедрение признаков дополнительной информации, поступающей на первый вход, в сигнал полезных данных, поступающий на второй вход, методом амплитудной манипуляции с коэффициентом манипуляции не более 0,15. Принципы построения описаны в Свирид В.Л. Проектирование микроэлектронных устройств: Учеб. Пособие по курсу "Микросхемотехника" / В.Л.Свирид. - Мн.: БГУИР, 1994. - с.70-76.Modulator 4 implements the signs of additional information entering the first input into the payload signal arriving at the second input by amplitude manipulation with a manipulation coefficient of not more than 0.15. The principles of construction are described in Svirid V.L. Design of microelectronic devices: Textbook. The allowance for the course "Microcircuitry" / V.L. Svirid. - Мn .: BSUIR, 1994 .-- p.70-76.
Передающий оптический модуль 7 выполнен согласно ГОСТ Р 50989-96 и ГОСТ Р 50832-95 и обеспечивает электронно-оптическое преобразование методом модуляции током накачки источника оптического излучения.The transmitting optical module 7 is made in accordance with GOST R 50989-96 and GOST R 50832-95 and provides electron-optical conversion by modulating the pump current with an optical radiation source.
Волоконно-оптическая линия связи предназначена для дуплексной передачи сигналов в определенном спектре частот. Реализуется согласно ГОСТ 25462-82, ГОСТ 26991-86, ГОСТ Р 52266-2004, ГОСТ Р МЭК 793-1-93 и др.Fiber optic communication line is designed for duplex transmission of signals in a specific frequency spectrum. It is implemented in accordance with GOST 25462-82, GOST 26991-86, GOST R 52266-2004, GOST R IEC 793-1-93, etc.
Приемный оптический модуль 16 обеспечивает оптоэлектронное преобразование, выделение сигнала наличия ошибки на второй вход выполняется согласно ГОСТ Р 50989-96 и ГОСТ Р 50832-95.The receiving optical module 16 provides optoelectronic conversion, the selection of the signal of the presence of an error at the second input is performed according to GOST R 50989-96 and GOST R 50832-95.
Фильтр 10 предназначен для выделения низкочастотной составляющей из суммарного электрического сигнала. Низкочастотная составляющая этого сигнала является сигналом дополнительных данных. Частота фильтра выбирается исходя из максимальной скорости сигнала дополнительных данных. Цифровой фильтр низких частот является известным устройством и реализуется, как указано в Рабинер Л., Гоулд Б. Теория и применение цифровой обработки сигналов / Л. Рабинер, Б. Гоулд. - М.: Мир, 1978. - с.252-265.The filter 10 is designed to isolate the low-frequency component from the total electrical signal. The low-frequency component of this signal is an additional data signal. The filter frequency is selected based on the maximum signal speed of the additional data. A digital low-pass filter is a well-known device and is implemented, as indicated in L. Rabiner, B. Gould. Theory and application of digital signal processing / L. Rabiner, B. Gould. - M .: Mir, 1978. - p. 252-265.
Восстановитель формы импульсов 11 предназначен для восстановления прямоугольной формы импульсов, прошедших операцию фильтрации. Является известным устройством и описан в монографии Шабронов А.В. Восстановители импульсных сигналов / А.В.Шабронов. - СПб.: Александр-ПРИНТ, 2003. - с.13-19.The pulse shape restorer 11 is designed to restore the rectangular shape of pulses that have passed the filtering operation. It is a known device and is described in the monograph by A. Shabronov. Pulse signal reducers / A.V.Shabronov. - SPb .: Alexander-PRINT, 2003. - p.13-19.
Коррелятор 12 предназначен для раскодирования кодовой последовательности, переносящей биты сигнала дополнительных данных. На основной (первый) вход коррелятора поступает кодированный сигнал дополнительных данных, на дополнительные входы поступают эталонные сигналы кодовых последовательностей из ПЗУ 2.6, 2.78 генератора кодовой последовательности 2 передающего устройства. Коррелятор 12 сравнивает сигналы на своих входах, раскодирует их и выдает на выход. Реализация коррелятора аналогична предлагаемой в устройстве-прототипе.The correlator 12 is designed to decode a code sequence carrying bits of an additional data signal. At the main (first) input of the correlator, an encoded signal of additional data is received, and reference signals of code sequences from ROM 2.6, 2.78 of the code sequence generator 2 of the transmitting device are received at the additional inputs. The correlator 12 compares the signals at its inputs, decodes them and outputs them. The implementation of the correlator is similar to that proposed in the prototype device.
Детектор дополнительных данных 13 предназначен для преобразования входящего сигнала к униполярному виду и выделения дополнительных данных, описан в Хоровиц П., Уинфилд X. / Искусство схемотехники: Пер. с англ. - Изд. Шестое. М.: Мир, 2001. - с.50-60.Additional data detector 13 is designed to convert the incoming signal to a unipolar form and extract additional data, described in Horowitz P., Winfield X. / Art of circuitry: Per. from English - Ed. Sixth. M .: Mir, 2001 .-- pp. 50-60.
Анализатор сигнала дополнительных данных 15 предназначен для выделения сигнала дополнительных данных из суммарного сигнала логическим методом и передачи его схему сравнения 14, он содержит в своем составе логический элемент ИЛИ 15.1, триггер 15.2, регулируемый элемент задержки 15.4, выделитель тактовой частоты 15.3. На первый вход логического элемента 15.1 подключены второй выход приемного оптического модуля 16 и второй (разрешающий) вход триггера 15.2. На второй вход логического элемента 15.1 подключен первый выход приемного оптического модуля 16. Выхода логического элемента 15.1 соединен с первым (информационным) входом триггера 15.2. Выход триггера 15.2 соединен с первым входом регулируемого элемента задержки 15.4 и входом выделителя тактовой частоты 15.3. Выход выделителя тактовой частоты 15.3 соединен со вторым входом регулируемого элемента задержки 15.4, выход которого подключен к схеме сравнения 14. Сигнал наличия ошибки и сигнал с первого выхода приемного оптического модуля 16 поступают на логический элемент ИЛИ 15.1, с выхода логического элемента 15.1 сигнал поступает на триггер 15.2, сигналом разрешения считывания которого является сигнал наличия ошибки, таким образом реализуется необходимая таблица истинности. С выхода триггера 15.2 сигнал поступает на регулируемую линию задержки 15.4 и ВТЧ 15.3, который определяет время выдачи импульсов линией задержки 15.4. Таким образом, происходит восстановление бит-периода сигнала дополнительных данных. Сигнал с регулируемой линии задержки 15.3 поступает в схему сравнения 14. ВТЧ является известным устройством, его схема представлена, например, в книге Слепова Н.Н. Современные технологии цифровых оптоволоконных сетей связи. - М.: Эко-Трендз, 2000, на с.254-257; элемент ИЛИ описан в справочнике Богданович М.И. и др. Цифровые интегральные микросхемы. Справочное пособие / М.И.Богданович, И.Н.Грель, В.А.Прохоренко, В.В.Шалимо. - Мн.: Беларусь, 1991. - с.305-318, реализация регулируемого элемента задержки аналогична устройству-прототипу, работа триггера согласно Богданович М.И. и др. Цифровые интегральные микросхемы. Справочное пособие / М.И.Богданович, И.Н.Грель, В.А.Прохоренко, В.В.Шалимо. - Мн.: Беларусь, 1991. - с.325-333.The additional data signal analyzer 15 is designed to extract the additional data signal from the total signal by a logical method and transmit its comparison circuit 14, it contains the OR gate 15.1, the trigger 15.2, the adjustable delay element 15.4, the clock isolator 15.3. The second output of the receiving optical module 16 and the second (enable) input of the trigger 15.2 are connected to the first input of the logic element 15.1. The second output of the receiving optical module 16 is connected to the second input of the logic element 15.1. The output of the logic element 15.1 is connected to the first (information) input of the trigger 15.2. The trigger output 15.2 is connected to the first input of the adjustable delay element 15.4 and the input of the clock isolator 15.3. The output of the clock isolator 15.3 is connected to the second input of the adjustable delay element 15.4, the output of which is connected to the comparison circuit 14. The signal of the presence of an error and the signal from the first output of the receiving optical module 16 are fed to the logic element OR 15.1, from the output of the logic element 15.1, the signal goes to the trigger 15.2, whose read permission signal is an error signal, the necessary truth table is thus implemented. From the output of trigger 15.2, the signal is fed to an adjustable delay line 15.4 and VTC 15.3, which determines the time of impulse output by the delay line 15.4. Thus, the recovery of the bit period of the additional data signal occurs. The signal from the adjustable delay line 15.3 enters the comparison circuit 14. The VTC is a known device, its circuit is presented, for example, in the book of N. N. Slepov. Modern technologies of digital fiber-optic communication networks. - M .: Eco-Trends, 2000, on p. 254-257; the OR element is described in the reference book M.I. Bogdanovich and others. Digital integrated circuits. Reference manual / M.I. Bogdanovich, I.N. Grel, V.A. Prokhorenko, V.V. Shalimo. - Мn .: Belarus, 1991. - p.305-318, the implementation of the adjustable delay element is similar to the prototype device, the operation of the trigger according to M. Bogdanovich and others. Digital integrated circuits. Reference manual / M.I. Bogdanovich, I.N. Grel, V.A. Prokhorenko, V.V. Shalimo. - Mn .: Belarus, 1991 .-- p.325-333.
Схема сравнения 14 предназначена для определения ошибки демодуляции и представляет собой узел равнозначности 14.1, управляющий электронным ключом 14.2. На первый вход узла равнозначности 14.1 подключен выход детектора дополнительных данных 13, на второй вход-выход анализатора сигнала дополнительных данных 15, а к выходу подключен управляющий вход электронного ключа 14.2 и второй вход дешифратора кода опознавания 9. Кроме того, выход анализатора дополнительных данных 15 подключен ко входу электронного ключа 14.2, к выходу которого подключен первый вход дешифратора кода опознавания 9 и выход сигнала дополнительных данных приемного устройства. Узел равнозначности 15.1 сравнивает побитно сигналы на своих входах, поступающие от детектора дополнительных данных 13 и анализатора дополнительных данных 15, в случае совпадения выдает разрешающий сигнал на ключ 15.2. Ключ 15.2 открывается и обеспечивает прохождение сигнала с выхода регулируемого элемента задержки 15.4 анализатора сигнала дополнительных данных 15 на выход сигнала дополнительных данных приемного устройства, а также на дешифратор кода опознавания 9. В случае несовпадения сигналов дополнительных данных, полученных независимыми методами, ключ 14.2 не открывается, а дешифратор кода опознавания 9 получает сигнал на формирование команды запроса на повторение. Электронный ключ является известным устройством и описан в Хоровиц П., Уинфилд X. / Искусство схемотехники: Пер. с англ. - Изд. Шестое. М.: Мир, 2001. - с.70-86.; узла равнозначности в - Богданович М.И. и др. Цифровые интегральные микросхемы. Справочное пособие / М.И.Богданович, И.Н.Грель, В.А.Прохоренко, В.В.Шалимо. - Мн.: Беларусь, 1991. - с.305-318.The comparison circuit 14 is designed to determine the demodulation error and is an equivalence node 14.1 that controls the electronic key 14.2. The output of the additional data detector 13 is connected to the first input of the equivalence node 14.1, the control input of the additional data signal analyzer 15 is connected to the second input, and the control input of the electronic key 14.2 and the second input of the identification code decoder 9 are connected to the output. In addition, the output of the additional data analyzer 15 is connected to the input of the electronic key 14.2, the output of which is connected to the first input of the decoder of the identification code 9 and the output of the additional data signal of the receiving device. The equivalence node 15.1 compares the signals at its inputs bit by bit from the detector of additional data 13 and the analyzer of additional data 15, in case of coincidence, gives an enable signal to the key 15.2. The key 15.2 is opened and ensures the passage of the signal from the output of the adjustable delay element 15.4 of the additional data analyzer 15 to the output of the additional data signal of the receiving device, as well as to the decryptor of the identification code 9. If the additional data signals received by independent methods do not match, the key 14.2 does not open, and the recognition code decoder 9 receives a signal to generate a repeat request command. The electronic key is a well-known device and is described in Horowitz P., Winfield X. / The art of circuitry: Per. from English - Ed. Sixth. M .: Mir, 2001 .-- p. 70-86 .; node of equivalence in - Bogdanovich M.I. and others. Digital integrated circuits. Reference manual / M.I. Bogdanovich, I.N. Grel, V.A. Prokhorenko, V.V. Shalimo. - Мn .: Belarus, 1991 .-- p.305-318.
Дешифратор кода опознавания 9 предназначен для анализа дополнительных данных, поступающих с выхода схемы сравнения 14, и выделения из них спецкоманд, а также формирования на основе команды неравнозначности, формируемой на втором выходе узла равнозначности 14.1 в случае несовпадения входных последовательностей хотя бы в одном бите, команды запроса на повторение. Все команды поступают в формирователь команд 1.4 передающего устройства. Реализуется согласно рекомендациям, изложенным в устройстве-прототипе.The identification code decoder 9 is designed to analyze additional data coming from the output of the comparison circuit 14 and extract special commands from them, as well as generate, on the basis of an ambiguity command generated on the second output of the equivalence node 14.1 in case of input sequences mismatch in at least one bit, the command repeat request. All commands enter the command generator 1.4 of the transmitting device. It is implemented according to the recommendations set forth in the prototype device.
Устройство работает следующим образом. На первый вход передающего устройства поступает сигнал полезных данных, который также поступает на первые входы модулятора 4 и анализатора скорости вложения 1, на второй вход которого со входа сигнала дополнительных данных приемного устройства поступает сигнал дополнительных данных, кроме того, сигнал дополнительных данных поступает на первый вход генератора кодовой последовательности 2; анализатор скорости вложения 1 производит оценку кратности сигналов на первом и втором входах и согласно программе выдает команду на генератор CHIP-сигналов 3, выход которого подключен ко второму входу генератора кодовой последовательности 2; генератор кодовой последовательности 2 на основании чип-сигналов и сигнала дополнительных данных формирует кодовые последовательности для нуля и единицы сигнала дополнительных данных - прямую и инверсную; первый выход генератора кодовой последовательности 2 соединен с первым входом коммутатора 5 и оперативным запоминающим устройством 6, выполняющим функцию буфера, предназначенного для запоминания и временного хранения входящей информации и последующей ее выдачи на четвертый вход коммутатора; коммутатор 5 проключает сигнал с первого входа на первый выход, который соединен с первым входом модулятора 4; после модуляции сигнала полезных данных сигналом дополнительных данных, происходящих в модуляторе 4, происходит электрооптическое преобразование в передающем оптическом модуле 7 и выдача оптического сигнала на выход передающего устройства, к которому подключена волоконно-оптическая линия связи; к выходу волоконно-оптической линии связи подключен вход приемного оптического модуля 16, который является входом приемного устройства; в приемном оптическом модуле 16 происходит оптоэлектронное преобразование, первый выход соединен со входом фильтра 10 и первым входом анализатора сигнала дополнительных данных 15, в котором происходит анализ сигналов с первого и второго входов, при этом второй вход анализатора сигнала дополнительных данных 15 соединен со вторым выходом приемного оптического модуля 16, с которого поступает сигнал наличия ошибки; результатом работы анализатора сигнала дополнительных данных 15 является извлеченный из суммарного сигнал дополнительных данных, поступающий на второй вход схемы сравнения 14; фильтр 10 выделяет низкочастотную составляющую, представляющую собой кодированный дополнительный сигнал; выход фильтра 10 подключен к восстановителю формы импульса 11, который корректирует форму после фильтрации; выход восстановителя формы импульса 11 подключен к первому входу коррелятора 12; на второй вход коррелятора 12 подключен второй выход генератора кодовой последовательности 2 передающего устройства; задачей коррелятора 12 является сравнение кодовых последовательностей на его входах и преобразование кодовых последовательностей к виду сигнала дополнительных данных; выход коррелятора 12 связан с входом детектора дополнительных данных 13, который восстанавливает униполярную форму сигнала, выход детектора дополнительных данных 13 связан с первым входом схемы сравнения 14, которая определяет равенство либо различие поступающих сигналов, сформированных независимыми методами; первый выход схемы сравнения 14 является выходом приемного устройства, с которого снимается сигнал дополнительных данных, этот сигнал также поступает на первый вход дешифратора кода опознавания 9, который по этому сигналу определяет наличие кода опознавания и обеспечивает формирование соответствующих команд на третий вход анализатора скорости вложения 1, управляющего через второй выход генератором кода опознавания 8 и коммутатором 5 (вход 2), для выдачи в канал связи соответствующих сигналов запроса на изменение скорости передачи дополнительных данных и др. служебных сигналов, для этого вход три коммутатора 5 проключается на первый выход, а на второй вход формирование дешифратором кода опознавания 9 команды запроса переспроса осуществляется по сигналу на втором входе, поступающем со второго выхода схемы сравнения 14 и свидетельствующем об ошибке демодуляции.The device operates as follows. The first input of the transmitting device receives a useful data signal, which also goes to the first inputs of the modulator 4 and the attachment rate analyzer 1, the second input of which from the input of the additional data signal of the receiving device receives an additional data signal, in addition, the additional data signal is supplied to the first input code sequence generator 2; the embedding rate analyzer 1 estimates the multiplicity of signals at the first and second inputs and, according to the program, issues a command to the CHIP signal generator 3, the output of which is connected to the second input of the code sequence generator 2; the code sequence generator 2, based on the chip signals and the additional data signal, generates code sequences for zero and the unit of the additional data signal — direct and inverse; the first output of the code sequence generator 2 is connected to the first input of the switch 5 and random access memory 6, which acts as a buffer for storing and temporarily storing incoming information and its subsequent delivery to the fourth input of the switch; switch 5 switches the signal from the first input to the first output, which is connected to the first input of modulator 4; after modulation of the useful data signal by the additional data signal occurring in the modulator 4, electro-optical conversion occurs in the transmitting optical module 7 and the optical signal is output to the output of the transmitting device to which the fiber-optic communication line is connected; the output of the fiber optic communication line is connected to the input of the receiving optical module 16, which is the input of the receiving device; In the receiving optical module 16, optoelectronic conversion takes place, the first output is connected to the input of the filter 10 and the first input of the additional data signal analyzer 15, in which the signals from the first and second inputs are analyzed, while the second input of the additional data signal analyzer 15 is connected to the second output of the receiving an optical module 16 from which an error signal is received; the result of the operation of the signal analyzer additional data 15 is extracted from the total signal of additional data received at the second input of the comparison circuit 14; the filter 10 extracts a low-frequency component representing an encoded additional signal; the output of the filter 10 is connected to a pulse shape reducing agent 11, which corrects the shape after filtering; the output of the pulse shape reducing agent 11 is connected to the first input of the correlator 12; the second input of the correlator 12 is connected to the second output of the code sequence generator 2 of the transmitting device; the task of the correlator 12 is to compare the code sequences at its inputs and convert the code sequences to the type of additional data signal; the output of the correlator 12 is connected to the input of the additional data detector 13, which restores the unipolar waveform, the output of the additional data detector 13 is connected to the first input of the comparison circuit 14, which determines the equality or difference of the incoming signals generated by independent methods; the first output of the comparison circuit 14 is the output of the receiving device from which the additional data signal is taken, this signal also goes to the first input of the identification code decoder 9, which determines the presence of the identification code by this signal and ensures the formation of the corresponding commands to the third input of the attachment rate analyzer 1, control via the second output the identification code generator 8 and the switch 5 (input 2), for issuing to the communication channel the corresponding request signals for changing the transmission speed data and other service signals, for this, the input of three switches 5 is connected to the first output, and the second input generates the recognition code decoder 9 of the interrogation request decoder using the signal at the second input coming from the second output of the comparison circuit 14 and indicating a demodulation error .
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009144603/08A RU2435310C2 (en) | 2009-12-01 | 2009-12-01 | Method to send additional information and device for its realisation |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009144603/08A RU2435310C2 (en) | 2009-12-01 | 2009-12-01 | Method to send additional information and device for its realisation |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2009144603A RU2009144603A (en) | 2011-06-10 |
| RU2435310C2 true RU2435310C2 (en) | 2011-11-27 |
Family
ID=44736327
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2009144603/08A RU2435310C2 (en) | 2009-12-01 | 2009-12-01 | Method to send additional information and device for its realisation |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2435310C2 (en) |
-
2009
- 2009-12-01 RU RU2009144603/08A patent/RU2435310C2/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| КАМЕНСКИЙ Н.Н. и др. Справочник по радиорелейной связи./ Под ред. С.В.Бородича. - М.: Радио и связь, 1981, с.6-7. * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2009144603A (en) | 2011-06-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Viterbi et al. | Principles of digital communication and coding | |
| US8139653B2 (en) | Multi-channel galvanic isolator utilizing a single transmission channel | |
| EP0584865B1 (en) | Coding for a multilevel transmission system | |
| CN110771067B (en) | Optical receiver, optical transmitter, data identification method, and multilevel communication system | |
| WO1992022160A1 (en) | Line code using block inversion for high speed links | |
| RU2496239C1 (en) | Method for steganographic transmission of information through main optical channel and apparatus for implementing said method | |
| RU2435310C2 (en) | Method to send additional information and device for its realisation | |
| US9225425B2 (en) | System and method for dual speed passive optical networks | |
| CN101013930B (en) | Optical access network system | |
| CN104935381B (en) | A kind of multichannel Ethernet power port turns optical port one-way transmission apparatus | |
| CN101867434B (en) | Method for enhancing confidentiality of optical code-division multiple access network information transmission | |
| CN101330503B (en) | Method, system and equipment for transmitting data of Ethernet physical layer | |
| CN105103446B (en) | A kind of signal processing apparatus | |
| Hegde et al. | On the capacity of channels with unknown interference | |
| CN213879845U (en) | Three-user TF-QKD network system | |
| CN101068136B (en) | Optical communication multichannel multiplexing method and system based on chromatic dispersion matching | |
| US4782484A (en) | Encoding and decoding signals for transmission over a multi-access medium | |
| US7869455B2 (en) | Code division multiplex transmitting and receiving apparatus and method | |
| US20070122159A1 (en) | Passive optical network media access controller assisted clock recovery | |
| Das | Review of digital communication | |
| Galli et al. | A novel method for increasing the spectral efficiency of optical CDMA | |
| US8502711B2 (en) | Swap tolerant coding and decoding circuits and methods | |
| US8014405B2 (en) | Upgrading ATM embedded networks to carry IP signals | |
| CN112615711B (en) | Asynchronous secret communication system | |
| RU2428787C1 (en) | Conversion method of binary signal to five-level signal |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20111202 |