Устройство тактовой синхронизации

 

Изобретение относится к технике связи. Цель изобретения - повышение помехоустойчивости. Устройство содержит регистр 1 сдвига, эл-т ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 2, регистр-распределитель 3, эл-ты И 4-10, эл-ты ИЛИ-НЕ 11, эл-ты ИЛИ 12,13 и 14, реверсивные счетчики 15, реверсивный счетчик 16 суммы, счетчик 17 позиций квантования, счетчик 18 импульсов, счетчик 19 коррекции фазы, триггер 20 управления и г-р 21 импульсов. Цель достигается за счет обеспечения защиты от ложного фазирования при действии на входе устройства кратковременной регулярной помехи. При этом используется преобладающая над процессом накопления процедура вычитания, которая обеспечивает очистку счетчиков 15 от фронтов, накопленных помехами. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (51) g Н 04 ? 7/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4378730/24-09 (22) 10.02.88 (46) 15.12.89. Вюл. 9 46 (71) Ленинградский электротехнический институт имени В.И.ульянова (Ленина) (72) (:.С,Казанский и Р,M,Êàìàëîâ (53) 621.394,662 (088,8) (56) Анторское свидетельство ГГГР

К- 482023, кл, Н 04 1. 7/02, 1972.

Авторское. свидетельство СГГР

N 896781, кл, Н 04 I, 7/02, 1980, (54) УСТРОИГТВ0 ТАКТОВОГ! ГИНХРОНИВАЦИИ (57) Изобретение относится к технике связи. Цель изобретения — повышение помехоустойчивости, Устр-во содержит

„.Я0„„1529466 А1

2 регистр 1 сдвига, эл-т ИГЕ!ЮЧА!П!!(ЕF.

ИЛИ 2, регистр-распределитель 1, эл-ты И 4-10, эл-т ИЛИ-Н! I,эл-ты

ИЛИ 12,13 и !4, реверсивпые счет ики 5, реверсивный счетчик 16 суммы, счетчик !7 позипий квантования„счетчик 18 импульсов, счетчик 19 коррек— ции фазы, триггер 20 управления и

r-p 21 импульсов. Цель достигается за счет обеспечения зашиты от ложно— го фазиронания при действии на входе устр-ва кратковременной регулярной помехи, Лри этом используется преоб ладающая над пролег.сом накопления процедура вычитания, которая :беспечивает очистку счетчиков 15 n rtpn»тов, накопленных помехами, ил.

1529466

Изобретение относится к технике связи и может быть использовано в системах передачи дискретной информации.

Цель изобретения — повышение помехоустойчивости, На чертеже представлена функциональная схема устройства, Устройство содержит регистр 1 сдвига, элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 2, регистр-распределитель 3, первую, вторую и третью группы элементов

И 4,5,6..., 9 и 10, группу элементов

ИЛИ-HF. 11, элементы ИЛИ 12 — 14, группу реверсивных счетчиков 15,реверсивный счетчик 16 суммы, счетчик

17 позиций квантования, счетчик 18 импульсов, счетчик 19 коррекции фазы, триггер 20 управления, генератор

21 импульсов °

Устройство работает следующим образом, Принимаемый из канала связи сигнал поступает на информационный вход 25 двухразрядного регистра 1, на тактовый вход которого от генератора 21 подаются импульсы с частотой, в п раз превышающей частоту передачи сигналов, Число разрядов регистра-распре 0 делителя 3 равно п. Для определенности рассмотрим случай п = 16, В общем случае величина п определяется требованием к точности фазирования, На выходе элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ

ИЛИ 2 формируются импульсы, соответствующие фронтам принимаемых посылок, При отсутствии запрещающих сигналов на инверсных входах элемента И 7 и в соответствии с тактами, поступающими на его первый вход,на выходе данного элемента формируется импульс— ная последовательность, временное положение импульсов которой соответствует временному положению фронтов входного сигнала. Импульсы с выхода элемента И 7 поступают на суммирующий вход реверсивного счетчика 16 и первые входы элементов И, Функция управления процессом записи данной импульсной последовательности в реверсивные счетчики 15 возлагается на регистр-распределитель 3, который за время Т, равное длительности кодовой посылки, поочередно формирует на сво55 их выходах сигнал высокого уровня, переводя тгм гамым соответствующий реверcH я:г счетчик 15 в активное гостояниг, Н.ië, этим понимается разрешение записи в реверсивный счетчик

15 импульса по суммирующему или вычитающему входу, а также резрешение проверки состояния его выходных разрядов. Для разрешения записи сигнал высокого уровня с выхода регистрараспределителя 3 подается на входы соответствующих элементов И, а для разрешения считывания — на вход элементов И 6 и ИЛИ-HF., Как уже отмечалось, частота импульсов, поступающих на тактовый вход регистра-распределителя 3 с выхода генератора 21, в 16 раз выше,чем частота входного сигнала, За счет этого обеспечивается квантование по времени интервала элементарной кодовой посылки, причем каждой анализируемой дискрете квантования соответствует только один активный реверсивный счетчик. Таким образом, каждому выявленному фронту входного сигнала приписывается некоторое значение фазы иэ интервала Π— 15, а регистрация данного фронта производится путем инкремента активного реверсивного счетчика с соответствующим номером, При условии незашумленного канала связи сигнал с выхода элемента

И 7 через соответствующий элемент

И 4 будет поступать на суммирующий вход одного и того *e реверсивного счетчика, например счетчика 15-1 (очевидно, что значение фазы фронта при этом равно "О"). Помимо записи в каждом рабочем цикле производится также опрос состояний счетчиков 15 реверсивного счетчика. После накопления пятнадцати импульсов фронтов состояние выходных разрядов реверсивного счетчика 15-1 будет "1111" °

Следовательно при очередном появлении сигнала высокого уровня на входе элемента И 6-1, соединенном с выходом первого разряда регистра-распределителя 3, элемент И 6-1 срабо-. тает, и высокий потенциал с его выхода, пройдя через элемент ИЛИ 13, поступит на входы элементов И 7,9.

Если на следующем тактовом интервале на выходе элемента ИСКЛЮЧА10ЩЕЕ

ИПИ 2 присутствует сигнал высокого уровня, свидетельствующий о выявлении очередного (шестнадцатого) фронта со значением фазы "0", а запрещающий сигнал на инверсном входе элемента И 9 отсутствует, то на выходе последнего появитгя импульг,сигнали5 152 зирующий об обнаружении истинной фазы полезного сигнала, Импульс с выхода элемента И 9 поступает на вход элемента ИЛИ 1? и на вход обнуления счетчика 19, Число состояний счетчика 19 равно числу уровней квантования, то есть 16. После прихода фазирующего импульса с выхода И 9 счетчик 19 обнуляется, а затем продолжает счет тактов от генератора 21,Выходы счетчика 19 подключены к входам элемента И 10 причем выход старшего разряда соединен с инверсным входом, Таким образом, на выходе элемента И 10 появляется импульс при выявлении состояния "0111" — "7" на выходе счетчика 19. Таким образом, импульс, появляющийся на выходе элемента И 10, сдвинут на 7 дискрет относительно импульса "Фазирование" на выходе элемента И 9 и соответствует середине кодовых посылок,принимаемых из канала связи, Стробирующий импульс с выхода элемента И 10 поступает на выход устройства тактовой синхронизации, В случае изменения фазы входного сигнала начнется накопление импульсов в одном из регистров сдвига, соответствующем новому значению фазы фронта, После накоп1 ления 15 импульсов сработает соответствующий элемент И 6, а затем элементы ИПИ 13 и И 9, обеспечивая необходимую коррекцию фазы стробирующего импульса.

В устройстве предусматривается защита от переполнения реверсивного счетчика 15 истинной фазы, что позволяет избежать потерь накопленной информации, Для этого сигнал с выхода элемента ИЛИ 13,свидетельствующий о достижении порога каким-либо из счетчиков 15, подается на инверсный вход элемента И 7, В результате в течение всего интервала времени, пока в активном состоянии находится счетчик 15, достигший порога, на выходе элемента И 7 сохраняется низкий потенциал вне зависимости от сигнала на выходе элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 2, и содержимое данного реверсивного счетчика остается неизменным, В рассмотренном случае идеального приема фронты входного сигнала поступали в одной фазе и накапливались в одном и том же реверсивном счетчике, Наличие шума в реальных каналах связи приводит к флуктуациям фронтов

9466 6

l5

55 принимаемого сигнала относительно истинного значения, при этом сигнал будет заполнять не один реверсивнь1й счетчик 15, а и другие.

Характер заполнения счетчиков 15 зависит от качества принимаемого сигнала и соответствует закону статистического распределения временного положения фронтов входного сигнала.

При поступлении на вход устройства смеси полезного сигнала и шума будет иметь место нормальное распределение фронтов, в случае же отсутствия на входе устройства полезного сигнала или при действии интенсивных помех, во много раз превышающих мощность сигнала, счетчики 15 будут заполняться в соответствии с равномерным законом распределения, Очевидно, что поиск истинной фазы имеет смысл проводить лишь в случае нормального распределения фронтов, фиксируемых в РГ, так как равномерное распределение свидетельствует об отсутствии полезного сигнала на входе устройства, Данное устройство обеспечивает различение нормального и равномерного законов распределения на основе анализа ограниченной выборки фронтов, величина которой равна порогу переполнения реверсивного счетчика 16.

Для определенности примем объем реверсивного счетчика 16 равным 64, 1

Таким образом, если к моменту прихода 64 фронтов ни один из реверсивных ее счетчиков 15 не достигчет порога и истинная фаза не будет выявлена, то принимается решение о наличин равномерного закона распределения, при этом среднее число фронтов в каждом из счетчиков 15 будет равно 64/16=16 ° Гигнал высокого уровня, появляющийся на выходе старшего разряда счетчика 16 после его переполнения,пройдя через элемент ИЛИ 12,поступает на установочный вход триггера 20 и вход обнуления счетчика 17.

Таким образом организуется цикл вычитания. На выходе триггера 20 устанавливается "1", которая поступает на входы элементов И 7 — 9, сохраняясь до тех пор, пока синхронно обнуленный счетчик 17 не накопит 16 импульсов, поступающих с выхода генератора 21. После этого происходит переполнение счетчика 17 и его выходной сигнал сбрасывает триггер 2О.Т»1529466

55 ким образом, сигнал высокого уровня на выходе триггера 20 будет удерживаться в течение основного тактового интервала Т, 3a это время в соответствии с поступлением тактовых импульсов на вход элемента И Я на его выходе будут появляться импульсы вычитания. Если н течение всего цикла вычитания на инверсных входах элемента

И Я не появится ни одного запрещающего сигнала, то число импульсов, генерируемых н течение цикла вычитания на выходе элемента И Я, будет равно

16 ° Данная последовательность импульсов поступает на вычитающий вход реверсивного счетчика 16 и первые входы элементов И 5 ° Если в течение всего цикла вычитания на инверсных выходах элемента И Я будут отсутствовать запрещающие сигналы высокого уровня, то на каждом такте будет уменьшаться на единицу содержимое счетчика 16, а также одного из счетчиков 15.

При функционировании устройства тактовой синхронизации н реальных условиях появление таких запрещающих сигналов может быть н следующих случаях. Во-первых, блокировка очередного импульса "Вычитание" на выходе элемента И 8 производится при нулевом состоянии активного реверсивного счетчика, Пля выявления таких ситуаций используются элементы ИЛИ-HF, ll, При нулевом состоянии какого-либо из счетчиков 15 на всех его выходах действуют сигналы низкого уровня, поступающие на входы соответствующего элемента ИЛИ-НЕ 11.При поступлении с выхода регистра-распределителя 3 разрешающего сигнала на выходе соответствующего элемента ИЛИ-НЕ 11 появляется сигнал высокого уровня, поступающий через элемент ИЛИ 14 на инверсный вход элемента И 8, блокируя выдачу очередного импульса "Вычитание, Второй причиной блокировки импульсов "Вычитание" может быть выявление очередного фронта и поступление на инверсный вход элемента И 8 сигнала высокого уровня с выхода элемента ИГКЛ1ОЧА1011!ЕЕ ИЛИ ? . Использонание элементов И 7, Я позволяет обеспечить взаимный запрет импульсов пСложение" и Вычитание н том случае, если они возникают на одном и том же такте, 5

Таким образом, н те 1ение цикла вычитания регистр-распределитель 3 поочередно переводит в активное состояние счетчики 15, и из каждого из них производится вычитание единицы, если его содержимое не равно нулю и на данной дискрете не было выявлено входного фронта, В результате содержимое счетчика 16 уменьшается на ве-личину, равную числу реверсивных счетчиков, которые произвели операцию декремента в данном цикле вычитания. Максимально возможное число импульсов "Вычитание" в одном цикле равно.!б. Как уже отмечалось, одной из причин инициализации цикла вычитания является достижение реверсивным счетчиком 16 пороговой величины 64, что свидетельствует об отсу" .твин полезного сигнала на выходе устройства, Таким образом, после принятия решения о наличии равномерного распределения фаз фронтов входного сигнала часть использованной статистики отбрасывается, чтобы обеспечить фиксацию новых данных, Кроме того, при этом уменьшается среднее число импульсов н счетчиках 15, что обеспечивает защиту от лс-ного фазиронания при действии на входе устройства интенсивной случайной импульсной помехи с равномерным распределением фаз фронтов.

При увеличении отношения интенсивности сигнала к интенсивности помехи распределение фронтон н счетчиках

15 будет нсе больше приближаться к нормальному закону, В этом случае устройство тактовс и синхронизации обеспечивает выявление истинной фазы, значение которой соответствует номеру реверсивного счетчика, первым достигшего пороговой величины,Содержимое остальных ренерсивных счетчиков oI,рецеляется флуктуациями фронтов полезного сигнала относительно истинной фазы, причем чем больше отслоит какая-либо из временных позиций от позиции истинной фазы, тем меньшее количество импульсов будет накоплено н соответствующем этой позиции реверсивном счетчике, В тзкой ситуации цаже кратковременное действие на входе устройства регулярной помехи, фаза которой незначительно отличается от фазы рабочих посылок, может привести к потере синхронизма, Для исключения этого импульс "базирование" с III lõoä I з-1емеята 11 9 помиУстройство тактовой синхронизации, содержащее регистр-распределитель, тактовый вход которого соединен с выходом генератора импульсов, элементы ИЛИ, триггер управления, установочный вход которого соединен с выходом первого элемента ИЛИ, счетчик импульсов, счетчик позиций квантования и счетчик коррекции фазы, а также реверсивные счетчики, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения помехоустойчивости, в него введены регистр сдвига,элемент ИСКЛ10ЧАЮЩЕЕ ИЛИ, элементы И, ренерсивный счетчик суммы, а также блоки элементов И и элементы ИЛИ-НЕ,выходы которых соединены с соответствующими входами второго элемента ИЛИ, выход которого подключен к первому инверсному входу первого элемента И, первый прямой вход которого объединен с инверсными входами второго и третьего элементов И и подключен к выходу триггера управления, сбросо— вый вход которого соединен с выходом счетчика позиций квантования, вход обнуления которого соединен с выходом первого элемента ИЛИ, а тактовый

9 1 S? 946 мо входа обнуления счетчика 19 поступает на вход элемента ИЛИ 12,инициируя тем самым описанный выше цикл вычитания, после которого на единицу уменьшится содержимое всех ненулевых

5 счетчиков 15, кроме счетчика 1S истинной фазы, Его состояние (1111) сохранится неизменным, так как в течение временного отрезка, пока данный реверсивный счетчик находится в активном состоянии, на выходе элемента ИСКЙОЧАЮЩЕЕ ИЛИ 2 будет действовать сигнал высокого уровня,свидетельствующий о выявлении очередного фронта информационной посылки.

Данный сигнал, поступая на инверсный вход элемента И 8, блокирует выдачу импульса "Вычитание", В свою очередь высокий потенциал, поступающий с вы- 20 хода триггера 20 на инверсные входы элементов И 7, 9, блокирует выдачу импульса "Сложение" и импульса "Фазирование", Если н следующем после цикла вычитания рабочем цикле вновь будет выявлен фронт в истинной фазе,то сработает элемент И 9 (элемент И 7 будет блокирован сигналом с выхода элемента ИЛИ 13, сигнализирующим о достижении порога активным ренерсин - gp ным счетчиком), Импульс "Фазиронание" с выхода элемента И 9 вновь инициирует цикл вычитания, после которого состояние всех ненулевых ренерсивных счетчиков, кроме счетчика истин35 ной фа.зы, уменьшится на единицу, Так будет продолжаться до тех пор,пока содержимое всех ренерсинных счетчиков, конкурирующих со счетчиком истинной фазы, не станет нулевым, 40

Использование такой процедуры обеспечивает защиту от ложного фазирования при действии на входе устройства кратковременной регулярной помехи, так как в этом случае на всех временных позициях, кроме позиции истинной фазы, частота вычитаний будет выше частоты поступления фронтов, искаженных помехами, Однако длительное действие на входе устройства регулярной помехи может привести к устойчивому временному смещению границ принимаемых кодовых посылок, В этом случае частота накопления искаженных фронтов может преобладать над частотой вычитания, что ведет к лажному фазированию, Для исключения такой ситуации используется счетчик

18 импульсов, при переполнении которого сигнал с его выхола ерез элемент ИЛИ 12 поступает иа установочный нход триггера 20 и вход обнуления счетчика !7, инициируя тем самь>м описанную выше процедуру вычитания, в результате которой из всех реверсивных счетчиков 1S содержимое которых отлично от нуля, вычитается единица. Лорог переполнения счетчика

18 выбирается с таким расчетом, чтобы частота инициируемых им циклов вычитания, была вдвое меньше частоты поступления фронтов полезного сигнала на вход устройства, В этом случае для всех реверсивных счетчиков 15, кроме счетчика истинной фазы, процесс вычитания будет преобладать над процессом накопления, что обеспечивает защиту от ложного фазиронания, Таким образом, предложенное устройство обеспечивает IIQ cpdBMpHHN c устройством-прототипом повышение помехоустойчивости за счет использования процедуры вычитания, которая обеспечивает очистку реверсинных счетчиков 15 от фронтов, накопленных помехами, Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я

Составитель В.Макуцкий

Техред A. Кравчук

Корректор О.Кравцова

Редактор А,Маковская

Заказ 7763/57 ТирАж 626 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113()35, Москва, Ж-35, Раушская наб., ц. i /5

Производственно-издателы кий комбинат "Патент", г.Ужгород, ул. Гагарин, 101

11 152 вход объединен с тактовыми входами регистра-распределителя, счетчика импульсов, счетчика коррекции фазы и .регистра сдвига и соединен с первыми прямыми входами второго и третьего элементов И и с вторым прямым входом первого элемента И, выход которого подключен к входу вычитания реверсивного счетчика суммы и к первым входам блоков эЛементов И, а суммирующий вход реверсивного счетчика суммы подключен к вторым входам блоков элементов И и к выходу второго элемента И, второй прямой вход которого соединен с вторым инверсным входом первого элемента И, с вторым прямым входом третьего элемента И и с выходом элемента ИСКЛМЧАН1ЩЕЕ ИЛИ,входы которого подключены к выходам регистра сдвига, вход которого является входом устройства, при этом другой инверсный вход второго элемента И соединен с выходом третьего элемента

ИПИ и с третьим прямым входом третьего элемента И, выход которого соеди9466 l2 нен с входом обнуления счетчика коррекции фазы и первым входом первого элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом реверсивного

5 счетчика суммы, а третий вход - с выходом счетчика импульсов, причем выходы счетчика коррекции фазы подключены к входам четвертого элемента И, выход которого является выходом устройства, а выходы каждого блока элементов И подключены соответственно к вычитающему И суммирующему входам соответствующего реверсивного счетчика, выходы которого подключены к входам соответствующего элемента ИЛИ-НЕ дополнительного элемента И, выход которого подключен к соответствующему входу третьего элемента ИЛИ, причем каждый выход регистра — распределителя подключе к третьему входу соответствующего блока элементов И, к инверсному входу соответствующего элемента ИЛИ-НЕ и

25 к соответствующему входу соответствующего дополнительного элемента И.