UA48411A - Спосіб передавання дискретної інформації з адаптацією до параметрів каналу зв'язку та пристрій для його реалізації - Google Patents

Abstract

Спосіб передавання дискретної інформації з адаптацією до параметрів каналу зв'язку реалізовано у пристрої. Пристрій для передавання дискретної інформації містить персональний комп'ютер у складі центрального процесора, оперативного запам'ятовувального пристрою, постійного запам'ятовувального пристрою, носія інформації та системного каналу, послідовний порт та канал зв'язку. Додатково введено аналого-цифровий перетворювач, програмований таймер та паралельний порт.

Description

Опис винаходу

Винахід відноситься до техніки передавання інформації і може використовуватися в 2 інформаційно-вимірювальних системах, комп'ютерних мережах та системах обміну інформацією.

Відомий спосіб передавання та приймання двійкових сигналів га пристрій для його реалізації (Авторське свідоцтво СРСР Мо 1164892, МКІ НОЗМ 13/00, бюлетень "Изобретения стран мира", 1985, Мо 18),

Спосіб полягає в тому, що під час передавання перед кожним імпульсом перетворюваної послідовності формують додатковий, полярність якого встановлюють у відповідності з кореляційним перетворенням 70 полярності імпульсів початкової двійкової послідовності, а під час приймання перед порівнянням кожного сигналу, отриманого після стробування із завданим порогом, визначають його полярність і формують сигнал, що відповідає полярності даного сигналу, отриманого після стробування і сигнал передбачення полярності наступного сигналу, отриманого після стробування в наступний відліковий момент часу у відповідності з кореляційним перетворенням, що здійснюється під час передавання, який порівнюється з сигналом, що 12 відповідає полярності наступного сигналу, отриманого після стробування, а при їх невідповідності збільшують завданий поріг.

Відомий також спосіб кодування та передавання інформації (Ангорське свідоцтво СРСР Мо 1432788, МКІ

НОЗМ 13/00. бюлетень "Открьїтия. Изобретения", 1988, Мо 39).

Спосіб містить в собі кодування інформаційної послідовності елементарних бінарних сигналів за допомогою частотної маніпуляції з неперервною фазою і наступне передавання модульованого сигналу каналом зв'язку.

Завдяки передаванню кожних п (п о» 1), кодованих загортковим кодом елементарних двійкових сигналів інформаційної послідовності з некодованим елементарним двійковим сигналом ціп самої послідовності, після чого здійснюють частотну модуляцію з неперервною фазою. При цьому забезпечується підвищення швидкості передавання. Кодова відстань лишається незмінною. 29 Вказані способи мають той недолік, що не враховують умов передавання інформації каналом зв'язку. «

Найбільш близьким по технічній суті є спосіб кодування і передавання інформації із захистом та пристрій для його реалізації (Патент України на винахід Мо 23491 А, МКІ НОЗМ 13/00, бюлетень "Промислова власність", 1998, Мо 4).

Спосіб вміщує в собі моделювання послідовності елементарних двійкових сигналів і передавання їх каналом - зв'язку у вигляді стандартного блока. На передавальному боці чисельними методами розраховуються «- коефіцієнти ряду Фур'є, отримані гармоніки по черзі відкидають, починаючи з кінця, до тих пір, поки похибка відновлення буде в межах 0,5, досягаючи мінімального складу ряду Фур'є. Отримані коефіцієнти розбивають на т байти за правилами комп'ютерної адресування, перетворюють на послідовний код і передають до каналу ее) зв'язку. На приймальному боці елементарні двійкові сигнали зчитують з каналу зв'язку, демодулюють,

Зо перетворюють на паралельний код по байтах, вводять до персонального комп'ютера, де за правилами т комп'ютерного адресування з них формують коефіцієнти ряду Фур'є довжиною у стандартне машинне слово, розраховують значення функції і аргументу, що дорівнює 1, 2,.., п, де п - довжина стандартного блока інформації, а отримані значення округлюють до найближчого цілого числа. «

Вказаний спосіб, як і попередні, розрахований на відновлення сигналу, що формується на передавальному З 70 пункті, із завданою похибкою. При цьому не враховуються особливості передавання. с При передаванні сигналів інформації в умовах кодовоіїмпульсної модуляції немає необхідності у повному "з відновленні прямокутного імпульсу, за рахунок чого є достаним передавати не ряд гармонік, а лише основну.

При цьому сигнал буде являти собою послідовну комбінацію з восьми гармонічних сигналів фіксованих частот:

То/2, їо/4, Тс/б, 5/8, Т/10, Т/12, Т/14, Т/16. Навіть якщо не ставити на виході вісім окремих вузькосмугових 75 фільтрів, а використовувати один достатньо широкосмуговий, то зайнята каналом смуга частот буде являти ї . собою: їй л. ЛІ

Гі (чі т» ОМ но вкл нт з (0 2 16.16 - де їс - частота синхронізації послідовного інтерфейсу. "6 Час передавання залежить від швидкості передавання, тривалості однієї кодової комбінації та об'єму файла, що передається: 59 ге яму но спи (3

Ку ? ! » , де М - кількість переданих кодових комбінацій; п - кількість розрядів в одній переданій кодовій комбінації; 60 у - швидкість передавання інформації, біт/с;

К - коефіцієнт масштабування, що визначає відповідність між швидкістю передавання інформації та частотою синхронізації, в більшості випадків він чисельно дорівнює 1Гц/сіт.

Відповідно до класичною подання параметрів сигналу, що передається (Кузьмин И.В., Кедрус В.А. Основь! теории информации и кодирования - К.: Вища школа, 1977, с. 131 - 133), його об'єм буде складати: б5

К-й Я Дев, ДК т, ДІ пи ил у МИ "п, вед пт р, 16 тр Що " е 2 4

РЕ - потужність завади.

Якщо передавання інформації здійснюється в байтовому форматі (п - 8), то об'єм сигналу буде являти собою: 70 Р

Я . АГ. що р -35. АХ ше (4)

Е

Таким чином, до об'єму сигналу входять обсяг файла, що підлягає передаванню, та співвідношення сигнал/шум. Змінюючи ці складові з умови рівності об'єму сигналу можна добиватися найбільш ефективного режиму передавання.

Недоліком прототипу є те, що умови передавання (такі параметри як рівень завад або співвідношення сигнал/шум) ним взагалі не враховуються, що призводить до зниження вірогідності передавання інформації за рахунок виливу завад.

Таким чином, суттєвий ефект може дати врахування цього параметру і розроблення алгоритму адаптації засобу передавання до параметрів каналу.

В основу винаходу покладена задача створення способу передавання інформації, при якому за рахунок введення нових операцій забезпечується адаптація пристрою передавання до параметрів каналу, завдяки чому зменшується вплив завад і підвищується вірогідність передавання інформації. ря Вказана задача вирішується тим, що на передавальному боці спочатку здійснюється вимірювання рівня завад в каналі зв'язку, після чого визначається кількість разів, які необхідно повторювати передавання, а « лише тоді в режимі накопичування здійснюється передавання інформації з повторюванням та арбітражем.

Якщо на протязі часу передавання рівень сигналу постійний і дорівнює І с, а на сигнал впливає адитивна завада Це, то послідовність підрахунків можна подати у вигляді: «- гот .

Ц, -ї с і, а - ли т ДА З 2 -3 : . (5) со х «І "щі, / па, де Ос - значення напруги в момент т-го підрахунку.

В каналі зв'язку буде проходити сигнал: « т т н-

Фо Уфзидетиу, : і І ПИ зять, (5) ;» І-1 і-ї 15 Відношення потужностей сигналу та завади буде визначатися співвідношенням: ї» в 2

РІ. (ти, бо т. Щ зт « С ть й рр, - 50 залі як т - дисперсія завади в каналі зв'язку. 2 і-ї

З урахуванням того, що значення рівня завади некорельовані, дисперсія суми підрахунків О є; дорівнює сумі 99 дисперсій відрахунків: в. т т ж - - і в УЖ У рії в) (8) 1 1 1-1 бо Вважаючи, що завада є стаціонарним випадковим процесом, можна отримати; гот Ії д-от. Е я Хо, |- т./ХЕ) (9) і-ї Я бо Тоді співвідношення потужностей сигналу і завади в каналі зв'язку можна подати у вигляді:

РІЇ (ту ІЙ Гр -- Фо осн нн шо Бе ----, - ко -- (10)

Рот) ВИ і» ко "Її - ч 1

Тобто, при перерахованих вище умовах повторне передавання однієї і тієї самої інформації т разів можна розглядати як збільшення відношення сигнал/шум в т разів.

Визначений формулою (4) обсяг сигналу М можна записати у вигляді: ,

Р, хи. 1 Р г- 3,5. М юр, 2 | 3,5. Ва 2 сте 3,54 ЛОВІ т | - щи в т ті я

Р ше Р - А не ль ще І. 3,5 М ово 35 А ще (1) 5 І,

Або, якщо від потужності переходити до амплітуди: , й й Ге. І н

Ї -35.М ові ге - Мов. ! ті- 7.ОХ ов. - С ті у. (р, т ; Чі, к тя т и «

М. г - 7 4 ово тов, т лювити т А ов» не | (11) -

Зо 0, Е і, г, / «-

Практично вирами (11) та (12) можна інтерпретувати таким чином: якщо рівень завад збільшився у т разів, « то інформацію, що передається до каналу зв'язку, необхідно повторювати Ісд от разів або передавати (0дот со 1) разів. При цьому вплив випадкових завад зменшується в од от разів, тобто зменшується імовірність

Зо створення сигналу і, відповідно, в 0дот разів збільшується вірогідність передавання інформації каналом зв'язку. «

При т-кратному передаванні для підвищення ефективності доцільно реалізовувати режим арбітражу, коли інформація передається непарну кількість разів і за більшістю повторень визначається правильна.

Реєстрацію значень напруги потрібно здійснювати в умовах, наближених до реального режиму передавання /«Ф (з урахуванням швидкості) для уникнення динамічної похибки. Період вимірювання напруги завади необхідно визначати зі співвідношення: о) с 2 Її ут 1 (13) и яка інф І гу « -

Де тінф 7 тривалість передавання одного інформаційною імпульсу. т. Відомий пристрій для приймання дискретних сигналів з кореляційним кодуванням по рівню (Авторське со свідоцтво СРСР Мо 1164892, МКІ НОЗМ 13/00, бюлетень "Изобретения стран мира", 1985, Мо 18), який вміщує в себе блок кодування і формувач сигналів на передавальному боці, а також формувач вхідного сигналу, блок т. вирішення, регістр зсуву, блок передбачення знаку, блок порівняння, елемент співпадіння та інвертор. -л 20 Відомий також пристрій для реєстрації способу кодування і передавання інформації (Авторське свідоцтв

СРСР Мо 1432788, МКІ НОЗМ 13/12, бюлетень "Открьїтия. Изобретения", 1988, Мо 39), який вміщує в собі -з комутатори, блок сторазового кодування, блок модуляції та канал зв'язку.

Недоліком даних пристроїв є те, що вони не враховують параметрів каналу передавання.

Найбільш близьким на технічною суттю є пристрій для реалізації способу кодування і передавання інформації із захистом (Патент України на винахід Мо 23491 А, МКІ НОЗМ 13/00, бюлетень "Промислова р» власність", 1998, Мо 4), який вміщує персональний комп'ютер у складі центрального процесора, оперативного запам'ятовувального пристрою, монітора, клавіатури та носія інформації, арифметичного співпроцесора, друкувального пристрою та системного каналу, канал передавання інформації, модем, програмований контролер переривань та послідовний порт, причому модем зв'язаний з каналом передавання інформації, по 60 двунаправленій шині зв'язаний інформаційним каналом послідовного порту, виходи запитів переривання якого підключені до входів програмованого контролера переривань, а за допомогою системного каналу центральний процесор зв'язаний з арифметичним співпроцесором, постійним та оперативним запам'ятовувальними пристроями, монітором, клавіатурою, друкувальним пристроєм та носієм інформації.

Недоліком цього пристрою є те, що під час організації передавання інформації він не враховує параметрів 65 каналу обміну (рівня завад та співвідношення сигнал/шум).

В основу винаходу поставлена задача удосконалення пристрою передавання дискретної інформації, в якому за рахунок введення нових блоків зв'язків реалізується адаптація пристрою до параметрів каналу зв'язку. Це здійснюється завдяки введенню до складу передавальної частини пристрою аналого-дифрового перетворювача, паралельного інтерфейсу та програмованого таймера з відповідними зв'язками,

Поставлена задача досягається тим, що до пристрою, який вміщує персональний комп'ютер у складі центрального процесора, оперативного запам'ятовувального пристрою, постійного запам'ятовувального пристрою, носія інформації та системного каналу, послідовний порт та канал зв'язку додатково введені блок аналого-дифровий перетворювач, паралельний порт та програмований таймер, причому до каналу зв'язку підключені вхід аналог-дифрового перетворювача та вихід послідовного порту з передавального боку та вхід 7/0 послідовного порту з приймального; вхід "Пуск" аналого-дифрового перетворювача підключений до одного каналу паралельного порту, вихід "Кінець перетворення" - до другого, а інформаційна шина - до третього; за допомогою системного каналу центральний процесор пов'язаний з модулями персонального комп'ютера, послідовним та паралельним портами, а також програмованим таймером.

Введення аналого-дифрового перетворювача та паралельного порту на передавальному боці дозволяє /5 Вимірювати напругу завади, що впливає на канал зв'язку. Введення програмованого таймера дозволяє проводити вимірювання напруги завад з визначеним періодом, який відповідає періоду передавання інформації до каналу зв'язку.

На фіг. 1 подана схема пристрою, що реалізує спосіб передавання інформації, на фіг. 2 - схема роботи пристрою з передавального боку, а на фіг. З - схема роботи пристрою з приймального боку.

Пристрій для передавання дискретної інформації з адаптацією до параметрів каналу зв'язку вміщує канал зв'язку 1, до якого підключений аналоговий вхід а аналого-дифрового перетворювача 2; персональний комп'ютер З, в якому за допомогою системного каналу 4 центральний процесор 5 пов'язаний з послідовним портом 6, паралельним портом 7, програмованим таймером 8 та модулями персонального комп'ютера 3, носієм інформації 9, оперативним запам'ятовувальним пристроєм 11, вихід послідовного порту підключений до каналу ов Зв'язку 1 з передавального боку, а вхід - з приймального; перший канал паралельного порту 7 підключений до інформаційного виходу аналого-дифрового перетворювача 2, другий канал - до його виходу "Кінець « перетворення", а третій - до входу "Пуск".

Описаний спосіб вміщує дії у такій послідовності:

На передавальному боці: «- зо - визначення швидкості передавання інформації; - визначення персональним комп'ютером З періоду вимірювань напруги завад у каналі зв'язку 1 за формулою (7-7 (13); «Е - визначення за допомогою аналого-дифрового перетворювача 2, паралельного порту 7 та персонального комп'ютера З середнього значення напруги завад у каналі 1; со - розрахунок перевищення рівня завад над базовим т за допомогою персонального комп'ютера 3; «г - розрахунок персональним комп'ютером З значення (Ібдот «т 1); - приведення отриманого значення до непарного числа округленням в більший бік; - передавання каналом 1 на приймальний бік умов передавання (кількості повторів); - зчитування байта інформації з носія 9; « - перетворення його на послідовний код за допомогою порту 6; в с - передавання його до каналу зв'язку 1 визначену кількість разів; на приймальному боці: ;» - приймання з каналу зв'язку 1 умов передавання (повторів однієї і тієї самої інформації); - отримання з каналу 1 байта інформації визначену кількість разів через послідовний порт 6; - перетворення його на паралельний код послідовним портом б і зчитування значень до оперативного їх запам'ятовувального пристрою 10 персонального комп'ютера 3; - побітове визначення вмісту розрядів байта за максимальною кількістю їх значень (нулів та одиниць). со Пристрій працює у відповідності із схемами роботи, наведеними на фіг. 2 та фіг. 3. При увімкненні їх живлення центральний процесор 5 здійснює ініціалізацію портів і приводить розрахунок періоду вимірювання 5ор Напруги завади у відповідністю з формулою (13). Після цього здійснюється програмування таймера 8 на - розрахований часовий інтервал і одночасно із його запуском Через паралельний порт 7 формується сигнал як "Пуск". Аналого-дифровий перетворювач здійснює квантування рівня напруги завади у відповідності з формулою:

У Її, т з» о Її; ше - (14 де дп - значення опорної напруги аналого-дифрового перетворювача 2;

Мрулах 7 максимальний код, який може зафіксувати аналого-дифровий перетворювач 2. 60 Після встановлення аналого-дифровим перетворювачем 2 сигналу "Кінець перетворення", результат зчитується центральним процесором 5 через перший канал паралельного інтерфейсу 7 до оперативного запам'ятовувального пристрою 10. Після цього центральний процесор починає контроль стану програмованого таймера 8, який працює в режимі від'ємного рахування. Стан нуля програмованого таймера 8 означає, що період вимірювання завершений і розпочинається наступний. До програмованого таймера 8 знов записується код, який 65 відповідає періоду вимірювання і цикл повторюється. Реєстрація продовжується до тих пір, поки весь масив значень не буде зареєстрований і записаний до оперативного запам'ятовувального пристрою.

Зареєстрований масив значень напруги оброблюється за принципом пошуку середнього арифметичного, після чого визначається коефіцієнт перевищення рівня завади над базовим т. Це значення піддається перерахунку у відповідності з формулою: т - юдот «т 1 (15)

Отриманий результат округлюється до найближчого непарного числа із збільшенням і передається до приймача. На цьому підготовча частина завершується.

Байт інформації, що має передаватися, зчитується з носія 9 і записується до послідовного порту 6. Там він перетворюється на послідовний код і передається до каналу зв'язку 1. Цей байт передається т 4 разів, після 7/0 чого зчитується і передається наступний. Процес повторюється до тих пір, поки весь масив інформації не буде переданий.

На приймальному боці при увімкненні живлення центральний процесор 5 персонального комп'ютера З здійснює ініціалізацію послідовного порту 6. Спочатку з каналу зв'язку 1 надходить інформація щодо кількості повторів передавання інформації.

Перший інформаційний байт, що надходить до каналу зв'язку 1 до послідовного порту т. разів, перетворюється ним на паралельний код і зчитується центральним процесором 5 до оперативного запам'ятовувального пристрою 10.

Після записування до оперативного запам'ятовувального пристрою всього масиву інформації, вона розбивається на блоки по т 1 байт. Байти кожного блока розбиваються на розряди і однакові розряди порівнюються. Якщо розряд вміщує більшість одиниць, то він ідентифікується як одиниця, якщо нулів - то як нуль. Сформований байт записується на носій інформації 9. Таким чином відновлюються всі передані байти.

Оскільки перед передаванням інформації здійснюється вимірювання параметрів каналу зв'язку і на основі цього визначаються параметри передавання, то реалізується алгоритм адаптації пристрою до параметрів каналу зв'язку. При цьому досягається значний позитивний ефект, який полягає підвищенні вірогідності передавання за рахунок зменшення імовірності спотворення символів, що відбувається завдяки т 4-кратному передаванню інформації. «

Пропоновані спосіб та пристрій для його реалізації доцільно реалізовувати на базі персонального комп'ютера ІВМ РОС. Паралельний та послідовний порти, а також програмований таймер і аналого-дифровий перетворювач реалізовані інтегральними схемами. «-

Claims (2)

«- Формула винаходу «

1. Спосіб передавання дискретної інформації з адаптацією до параметрів каналу зв'язку, який включає (2,0) з5 Зчитування байта інформації з носія, перетворення його на послідовний код і передавання до каналу «т зв'язку, який відрізняється тим, що на передавальному боці додатково визначають швидкість передавання інформації, визначають період вимірювань напруги завад у каналі зв'язку, визначають середнє значення напруги завад у каналі, розраховують перевищення рівня завад над базовим т, розраховують значення (092 т), приводять отримане значення до непарного числа округленням в більший бік, передають каналом зв'язку на « приймальний бік умови передавання (кількість повторів) і передають байт інформації каналом зв'язку визначену з с кількість разів, на приймальному боці з каналу зв'язку приймають умови передавання (кількість повторів однієї і тієї самої інформації), отримують з каналу зв'язку байт інформації визначену кількість разів, перетворюють :з» його на паралельний код і записують значення до оперативного запам'ятовувального пристрою, здійснюють побітове визначення вмісту розрядів байта за максимальною кількістю їх значень (нулів та одиниць).

2. Пристрій для передавання дискретної інформації, який містить персональний комп'ютер у складі їз центрального процесора, оперативного запам'ятовувального пристрою, постійного запам'ятовувального пристрою, носія інформації та системного каналу, послідовний порт та канал зв'язку, який відрізняється тим, що бо до нього введені аналого-дцифровий перетворювач, програмований таймер та паралельний порт, причому до їз каналу зв'язку підключені вхід аналого-дифрового перетворювача та вихід послідовного порту з передавального боку та вхід послідовного порту з приймального, перший канал паралельного порту зв'язаний з інформаційним - виходом аналого-дифрового перетворювача, другий канал з'єднаний з виходом "Кінець перетворення" кч аналого-дифрового перетворювача, за допомогою системного каналу центральний процесор зв'язаний з модулями персонального комп'ютера, послідовним та паралельним портами, а також програмованим таймером. Р 60 б5