Устройство для формирования сигналов передачи данных

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ СИГНАЛОВ ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ, содержащее входной N-раэрядный регистр сдвига, соединенный с генератором тактовых и шyльcoв, последовательно соединенные дешифратор и блок постоянной памяти , а также выходной цифрранашо-, говый преобразователь, о и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью сокращения времени Формирования снгиалрв с заданным спектром, введены:(К-1)/2 элементов ИЛИ, выходы которых подключены к соответствукшим входам девифратора , при этом выход блока п 3стоянной памяти .аодключеи к рходу.. выходного цифроаналогового преЬбра- t зователя, а входы каждого 1-го эпё ИЛИ соединены с 1-м и fCN-i-l) псфазрядным в1ыхода 4и входного N-раэрядного регистра ;двнга центральйый поразрядный выход которого подключен к дополнительному вхсду дешифратора, где N - 2п - 1, п 2, 3,4,5, , I, 2,3f..,N. А СЛ Ф

,SU„„3 019659. COOS СОВЕТСКИХ

Р ИЧНОП

РЕСПУБЛИК (6В H 04 L 25/40

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И MHPbffMA

Э

Н ABTOPCHOWIY СВИДЕТЕЛЬСТВУ ..,.=.=„ :."-,;.".- ..А (21) 2919632/18-09. (22) 05. 05. 80 (46) 23а05 83 Ввл .9 19 (72) В .R. Фесенко и A.Ä.Чернавин (71) Структурно-конструкторское бюро . вычислительной техники Сибирского отделения.AH СССР (53) 621 394.61(088.8). ,(56) 1. Афанасьев В.Х. и др. Устройство преобразования сигналов Модем2400.- . Электросвязь, 1977, В 4, с. 39.

2. Штейнбок М.Т. Применение цифposoro формирования сигнала в модемах с однополосноф модуляцией.-Сборник научных трудов-ЦНИИС, вып.2., М., 1972, с. 102.

3. Фесенко В.В., Чернавин А.Д.

Модем. в стандарте КАМАК с цифровым способом формирования сигнала.-. As-. тометрия, 1980, Ф 4, с. 24-28 (прототип). (54) (57) УС1РОНС 1ВО ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ

СИГНИЮВ ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ, содержащее входной N-разрядный регистр сдвига, соеднненнйй с генератором тактовых импульсов, последовательно соединенные деаифратор и блок постоянной памяти, а также выходной цифроанало-<, говый преобразователь, о т л и ч.ав щ е е с я тем, что, с целью сокращения времени формирования сигналов с заданным спектром, введены (N-.1)/2 элементов ИЛИ, выходы Которых Под" клвчены к соответствующим входам дезщфратора, при этом выход блока пбстоянной памяти .подключен к входу выходного цифроаналогового преобра- < эователя, а входы каждого 1-го эж-. ф мента ИЛИ соединены с 1-м и f(N+1)-.

-i) -м поразрядным выходами входного

N-разрядного регистра сдвига, цент-,ре, ральйый поразрядный выход которого %в в. подключен к дополнительному входу, дезмфратора, где И 2n - 1, -n

2, 3, 4,. 5, ° ° ., 1 1, 2, 3, ...,й.

1019659

Изобретение относится к электросвяэй и может быть использовано для передачи данных по каналам связи.

Известно устройство для формирования сигнала передачи данных, которое содержит фильтр нижних частот с частотой среза, равной частоте

Нейквиста, соединенный с модулятором, выход которого подключен ко входу полосового фильтра с полосой пропускания, равной ширине спектра одной боковой полосы модулированного сигнала (1).

Недостатком этого устройства является наличие фильтров, которые 15 имеют неидеальные фазочастотные и амплитудно-частотные характеристики,что приводит к межсимвольным искажениям и снижает помехоустойчивость сигнала.

Известно устройство для формирования сигнала передачи данных, содержащее кодер-распределитель, сое" диненный с двумя ортогональными модуляторами, выходы которых подключены но входам сумматора, а выход сумматора сое длнен со входом полосового фильтра (2).

Недостатком такого устройства является необходимость модуляции сигнала по второму ортогональному каналу и суммирования для реализацни чего требуется сложноЕ и громоздкое устройство.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является З5 устройство, содержащее последонательно соединенные регистр сдвига, арифметический логический блок и цифроаналоговый преобразователь, а также генератор тактовых импульсов, соеди- 40 ненный с регистром сдвига и через последовательно соединенные счетчик временных интервалов, дешифратор, блок постоянной памяти — с арифметическим логическим блоком, причем 45 второй выход регистра сдвига соединен со вторым входом дешифратора $ 3).

Недостатком известного устройства является необходимость циклически повторять операцию сдвига и перезаписи, а также выголнять операцию суммирования, что требует до 95% времени формирования отсчета выходного сигнала. Кроме того, суммиронание, циклический сдвиг и перезапись, определение числа тактов сдвига требуют наличия сложных по организации и функционированию блоков: арифметического логического блока, регистра сдвига с обратной связью, счетчика временных интервалов, а зто услож- 60 няет устройство в целом и снижает

-его надежность.

Ц ль изобретения — сокращение времени формирования сигналов с заданным спектром.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для формирова-. ния сигналов передачи данных, содержащее входной N-разрядный регистр сдвиГа, соединенный с генератором тактовых импульсов, последовательно соединенные дешифратор и блок постоянной памяти, а также выходной цифроаналоговый преобраэбватель,. введены (Б — 1)/2 элементов ИЛИ, выходы которых подключены к соответствующим нходам дешифратора,при. этом выход блока постоянной памяти,. подключен ко входу выходного цифроаналогового преобразователя, а входы каждого i-ro элемента. ИЛИ соединены с .-м и ((N + 1) -i)-м поразрядным выходами входного N-разрядного регистра сдвига, центральный поразрядный выход которого подключен к дополнительному входу дешифратора де N 2n — 1, п 2, 3, 4, 5,..., 1, 2, 3, ..., N.

На фиг,.1 представлена структурная электрическая схема устройства для формирования сигналов передачи данных; на фиг. 2 q,,á — временные диаграммы изменения входных сигналов; на фиг. Зц, К, 4, ъ — временные диаграммы, иллюстрирующие работу устройства; на фиг. 4 — спектр выходного сигнала.

Устройство содержит генератор 1 тактовых импульсов, соединенный с

N-разрядным регистром сдвига, элементы ИЛИ 3, входы каждого из которых соединены с выходами разрядов регистра сдвига, симметричных относительно центрального разряда и соответствукших отличным от нуля коэффициейтам весовой функции, выходы элементов ИЛИ 3 подключены ко входам дешифратора 4, выход центрального разряча регистра сдвига подключен непосредственно ко входу дешифратора 4, который через блок 5 постоянной памяти соединен с цифроаналоговым преобразователем б. Выход цифроаналогового преобразователя является выходом устройства.

Устройство работает следующим образом.

Отсчет выходного сигнала, формируемого устройством, определяется как результат свертки информационной последовательности, состоящей из элементов а. и весовой функции т

SH)=A СО5уяМ,, где m = 2, 3, 4, 5 .... функция S (t), как и в известном устройстве, при аппроксимации ее ступенчатой функцией имеет вид

iOii65e

Sin (ПТц N, (ат„М

Э

Результат свертки в цифровом виде равен

Ь„.= Y--а;С„ (1)

1SO (Информационная последовательность (фиг. 2аj, преобразованная таким образом (фиг 29, что длительность каждого элемента информационной.последовательности равна длительности отсчета выходного сигнала д,t по- ® дается иа вход И-разрядного регистра 2 сдвига и последовательно сдвигается с частотой ; =." и разу (САЬ йь где n - =l, 2, 3 ... . Каждый момент 35 времени, равный ht сигналы с выходов разрядов регистра 2 сдвига, со-. ответствующих отличным от нуля значе ниям функции Я(ккГ),через соответствующие элементы ИЛЙ 3 подаются на вход дешифратора 4, а сигнал с выхода центрального разряда подается на вход дешнфратора 4 непосредственно.

Дешифратор 4 вырабатывает..управляющий сигнал, с помощью которого осу-ществляется выбор .из блока 5 постоян-. ной памяти одного из значений кодового слова, представляк цего собой результат свертки Ь„ . Эначення Ь; вычисляются-.цредварйтельно и записываются в блок 5 постоянной памяти.

Выбранное значение b преобРазуется в

;цифроаналоговом преобразователе 6 в аналоговую форму (в отсчет выходи(-го сигна- . ла)и передается в канал связи.

Предлагаемое устройство за счет введения элементов ИЛИ, а также изменейие порядка соединения разрядов регистра 2 сдвига .и дешифратЬра 4 позволяет предварительно вычислять 4О и. записывать.в блок 5 постоянной памяти значения b- и отличие от известного устройства, где предварительно

1 вычисляются и записываютея в память значения а.с Поэтому Hpogecc Фор= 45 мирования отсчета выходного сигнала в цифровом виде Ь„.:, определяемого выр..жением (.1), не требует выполне-. ния N раз операции.-суммированйя значений а„ск. Это значит; что время формирования отсчета выходного. сигнала: уменьшается в И раз, поскольку время выполнения операций сдвига, дешифрования и выбора из постоянной памяти в десятки раз меньше времени выполнения операций э5 . суммирования, а время, затрачиваемое

-на предварительное вычисление значений Ь„ и запись их в постоянное запоминакщее устройство, ие входит во время формирования отсчета выходного 60 сигнала, так как этй операции выполняются однократно и до начала работы устройства.

Поскольку из блока 5 постоянной памяти выбирается значение Ь„, пред- Я лагаемому устройству не-.нужны.наи ю= лее сложные по органиэации и Функцио.нированию узлы: арифметическое логи- ческое устройство,.счетчик времеииых интервалов и регистр сдвига с обрат" ной связью, которые в известном устройстве составляют до. 40% объаФМ:оборудования. устройство стаиовфтся значительно надежнее в работе, 3ФЮиЬ шается трудоемкость и время отйакйва» ния неисправностей в процессе -его. изготовления, настройки и эксплуатации, при этом снижается стоимость и потребляемая им.мощность.

Ниже приводится оптимальный прМ мер реализации предлагаемого твжйи-, ческого решения с учетом объема йС":пользуемого оборудования,. прострта изготовления, надежности-pa6esssr Ф также степени нрямоугольности(.сп®кт» ра выходного сигнала при слещМ@йх условиях: скорость передачи "МАпижс

Ч = 2400 — : полоса частот -спике". бит с ра выходного сигнала дм .12090.

Ф

2400 Ги; весовая Фуякиия S(t)k((((Я (соВ Зх алцроксимируется иа интерва-. ле = + 2Т, где Т00 - инверзал .Не(йквиста для функции вида

;Я:(4)=0 я яси»,и (у )Аю

> ° частота аппроксимации ч(= 7200 Гц, при этом шаг аппроксимацииЮ .=2Ф/ Ма,.

На фиг. 2 и 3 приведены диаграммы, поясняющие воэможность выбора иэ: блбка 5 постоянной памяти одного as значений кодового слова, представлаЭщего собой результат свертки. b ° иа основании одновременного дешифроваиия всех значений а, задержанной aa : время At информациойной последова-. тельности.

С целью. упрощения рассуждений предположим, что информационная пос- ледовательность состоит нэ одним единиц, как это показано на 4нг.20.„

На фиг. 2д изображена эта последова-. тельность, преобразованная в сигнал) который записывается в регистр 2 сдвига. Для правильной работы устройства длительность одного такта сдвига должна равняться длительности элемента а. (длительности тактового интервала) . Ha фиг. 30 показано

1 состояние регистра 2 сдвига после первого такта сдвига, иа фиг. 36после второго такта сдвигау иа фиг. 38 — после третъего такта .сдвига. На фиг. Зъ пунктиром изображена фуяяиив S(t) = А сои Эк яя

-Мв х х

1019659

6 интервале + 2ТН. Для указанных выше условий (1 ф 4) функция S(t) имеет вид (3)

S(4)=A . cos (Вооt (2)

afoot 5

Преобразуем выражение g(t)

Ь(и Ф(TN)t -8 В и(1(! нХ

Г< <« т,>e (аГИт„77

Известно, что частота Нейквиста f0

) равна 1 = .,, тогда

Н (t)=d 5"È ЖЬ%4 s"èþí1 (3)

Г = (ЮЮИ 1 ен

Сравнивая выражения (2) и. (3), 35 можно сказать, что .для вышеперечислен-. ных условий (114) круговая частота

Нейквиста равна б00 Гц. В этом случае

1, i А%20

2%„2(и/ц!рй) и, оо

Для того, чтобы вычислить значение свертки b необходимо, чтобы каждому значению .элемента информационной последовательности а соответствова . ло лишь одно значение амплитуды ступени аппроксимации С . Это условие .будет выполнено, если длительность тактового интервала Т равна шагу an" проксимации a.t, T - =At

Функция S.(t), описываемая выражением (2) ., аппроксимируется на интер" вале ь = + 2 Ти ступенчатой функцией

Я (Е ь Г) с частотоФ аппроксимации w .

При этом шаг аппроксимацииь В равей т

Тогда 7=a®= — .

= 2В: (Цэ

Для условий (1-4) найдем отноше. ние Т„ Фи ж боо

=6 т и ео раоот.е. на,ннтервале Тн должны уклады" ваться шесть тактовых интегралов длительностью Т.

На фиг. 3 сплошной линией изображена ступенчатая функция S(kb, ) аппроксимиРУющая Функцию.

;G(4)="А "— Cog i i на интервале +27 с шагом аппроксимации ha 2 (1Z/þ, Число шагов .аппроксимации на интервале аппроксимации = +2T в данном случае равно 24, однако с учетом равенства нулю крайних значений Функции S.(k Ь t )), как видно на

Фиг. Зг, m = 21.

В приведенных рассуждениях показано., что длительность тактового 60 интервала равна длительности шага аппроксимации, а длительность такта, сдвига в регистре 2 сдвига равна длительности тактового интервала. ,Отсюда ясно, что при заданных усло- 65 виях (1 4} регистр 2 сдвига должен иметь 21 разряд, а частота сдвига равна частоте аппроксимации.

В предлагаемом устройстве отсчет выходного сигнала определяется формулой (1), а в формировании очеред ного значения b участвуют N элементов запомненйой информационной последовательности..

На фиг. ЗД видно, что после. пер-. вого такта .сдвига только в 1-м, 4-м, 7-м, 10-м, 13-м, 1б-м, 19-м разрядах регистра 2 сдвига находятся значения а„ = 1, н остальных разрядах а - = О, т.е. значение отсчета

1 выходного сигнала b после первого такта сдвига равно Ь„= C;4+ +С О С О+ С 4+ С О+ СбО+

+С-)О+СВО С90+С 4+С О+С О+

+ C,<+0+ +CCgOO+ (" 0+С ф C<

Сй" СЫР+С О

Поскольку С = С,, = С = 0 (Фиг. 35), то ! (:)4 с1+С1 Ф С1Ъ+С49

Точно также после второго такта сдвига (Фиг. ЗБ) (эа См а после третьего такта сдвига

{Фиг. 34)

Ь С С р+ С15+ Сд

Формирование Ь.(на следующих тактах сдвига осуществляется аналогичным образом.

Поэтому для определения значения

Ь„. нужно проанализировать состояние разрядов регистра в i-й момент времени и просуммировать значения соответствующих коэфФициентов С. функция 59)A " — "" СМЗХ

Х симметрична относительно оси У, следовательно С, = C С, = С.

4. 9 13"

Следовательно

«33 С +С +С +С б () ) В общем случае информационная последовательность состоит из единиц и нулей, причем число тех и других за определенное .время носит случайный характер. Поэтому в интересующих нас пяти разрядах: 1-м, 7-м, 11-м, 13-м, 19-м (в силу симметрии функции и исключения коэффициентов, равных нулю). может быть различное число единиц и нулей . Соответственно общее число различных отсчетов Ь = Ь = b3 на первом, третьем .. (2n + 1)-м тактах сдэига равно 2, выражение (4).

Еащ один отсчет Ь = Ь Формируется на втором, четвертом ... 2n-и тактах сдвига, т.е. общее число раз1019659 I личных выходных отсчетов в. устройст- - Прн заданных условиях (1 Ф 4) равно 4 предлагаемое. устройство. Работает

L 2 + 1 ф 16 - 1 а }7. . следжаанм.образом.

При скорости передачи данных Информационная последовательность, бит 5 состоящая из 21 элемента а и преобЧ = 2400 с. (Условие 1, двухуров- раэованная аналогично иэобракенной на фнг. 2, записывается в регистр 2 невый способ передачи) элемент а сдвига и сдвигается с частотой сдвиможет принимать лаешь два значеннЯ га, вырабатываемой в генераторе 1

il fl

1 и 0 . Значения Ся вычисля- тактовых импульсов и равной частоте. ют пРеДваРительно как значениЯ фУнк- 30 аппроксимации (7200 }ц) В кадцэ,й

I щ) A йХС05 (= 5М. оМ. 8 отсчетный момент времени ьВ дезмф60сй; - . Ратор 4 анализирует состояние только которые представлены в табл. 1. тех разрядов регистра сдвига 2, Значит все возможные для задан- которым соответствует Ск ф .О, т.е, ных увловий (Ц4)- значения кодового 15 состояние 1-го, З-го, 7-ro, 9-го слова могут быть предварительно вы-. „ 11-го, }З-го, 15-ro, 19-ro, 21-го чиолены по формуле (4) н в цифровой разрядов. По результату ды4ифроваформе записаны в блок 5 пОстоянной ния дешифратор 4 вырабатывает Управпамяти. ляющнй сигнал, поступающий иа адрес"

h = О, если во всех Разрядах ре - ® ный вход блока 5 постоянной памяти гистра записаны ".О,.b> = С,, ес- > и осуществляющий выбор одного из . .лн в 1-м разряде регистра эапйсана 17-тн „значений Ь ..С выхода блока 5 1 ., а. в остальных - . . 0, b постоянной памятй -отсчет выиодного

= Сз, если в 3-.м раэряде регистра . сигнала b; в цифровой форме подаетзаписана .1, а в остальных - 0,, 25 ся на вход цифроаналогового преоб.Ь4. С +. С9, если в 1-м и 3-м раэ- разователя 6; где:происходит пРеоб" . рядах 1,;а в остальных — О, Резование его в аналоговую ФоРму.

Ь С, h6 C + С., b7 . С. + С, С выхода цифроаналогового пр образо". ь8 = с + с + 3, ь9 =. с9, ь = вателя сигнал цередают в канал связи °

= С +: q„gb С. + С, Ь С + 3() Испытания макета предлагаемого + C9, Ь = С + С + С, Ь " =. C + . устройства, проведенные на кмитато+ С7 + Q, Ь,, = Сq f С. + С9, Ь„ = ре каналов связи Канал-1 ;.пока=* cq + C5 + с. -+ .с9, Ь . = с., если залн, что оно аозвляет осуществить в ll-м разряде регистра 1, а в устойчивую передачу даниых со скоостельных - 0 - ростью 2400 бит/с по стандартному

Зэ .

:.каналу тональной частоты протвкенСуммированне необходимо выполнять ностью в.шесть переприемных Участков с учетом знаков коэффициентов. прн сдвиге в канале до + 8 Гц ° При .}) табл. 2 приведены результаты .. этом спектр выходного -сйгйала

:вычислений Ь„ для: Рассмотренного (фиг.4) занимает полосу частот 1,2-. примера (условие 1 + 4). "() 2,4 кГц. Таблица l

O. f

° М е

Номер С> Значение в. десятичной Значение. в двоичной форме форме

+ 00010}01001

+ 0; 105393

00011010011 сэ

0,206741

+ 00ll0l00111

01101091110

+ 0,413483

0,826967

+ 1,000000

+ l0000000000

Таблица2

+ 0 0 0 1 0 1 0 1 0 .О 1

1019659

Продолжение табй. 2

+ 0 О О 1 1 0 1 0 0 1 1

0 О 0 0 О 1 0 1 0 1 О

+00110100111

+ 0 1 О 0 1 0 1 О 0 О 0

+ О 0,0 1 1 О 1 О 1 0 0

+ 0 О l 0 1 1 1 1 1 0 1

Ь

0 1 1 0 1 0 0 1 1 1 О

Ь

Ь +

Ь

19.

П ь4

1 0001

О 0 0 0 0

0.01110

+ 1 О 0 0 О О

I! ! I р литарьиость umu ищйриацооирай

Ьсщ ! ! I послороротельности (! ! рритарьноств отктоото иноерроло Т рорной сьс

iiiiii i, ii i iiiii

Фиа Г

Ь

Ь

Ь.

0 1 0 1 0 1 О 0 1 0 1

1 О О 0 0 1 0 0 0 О 1

0 О 1 1 0 1 О 0 1 1 1

0 1 1 0 1 1 1 1 0 0 0

0-0 О 1 1 1 1 1 1 1 0

0100111101-0

Ф(е

l Iff З )f0(ff fZtQ,10 15 f6(f7)fd 19 Я 81

1 наи1ра mui mod сдбига <номера разряюВР регйстфа)

) 1

О 4ю к4,Я

Ôèà4

ВНИИПИ Заказ 3728/54 Тираж 677 Подписное

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул.Проектная,4