Способ определения частоты передачи цифровой информации и устройство для его осуществления

 

СО 03 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПЛ ЛИК и н> (3 й3 С 19/16

ОСУДАРСТВЕН(IOE ПАТЕНТНОЕ

ЕДОМСТР О СССР

ОСПАТЕНТ СССР) ПИСАНИЕ ИЗОБЕЕТгНИЯ ельство СССР

19/16, 1976. ельство СССР

19/16, 1902,,ц ЕЛ Е Н ИЯ Ч АСТОР Ы

ОЙ ИНФОРМАЦИИ И

ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕ?1-23, 2 ил, J (и) 4Я

;1Л

РСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

7) Изобретение относится к области переачи цифровой информации, может найти рименение в устройствах приема телеметической информации, поступающей 8 виде епрерывного потока даfIных относитель... 5Ы „„1837344 А1 ной фазавой манипуляцией. Цель изобретения — повышение точности определения частоты передачи цифровой информации.

Способ определения яс1аты передачи циф роной информации обеспечивает определение частотьI путем последовательного а ализа длительностей временных интервалов между фазовыми переходами ва входном фаэаманипулираванном сигнале, Устройство для реализации способа содержит элементы И 1 — 3, одновибраторы 4 — 7, злементы задержки 8, 9, элемент ИЛИ 1012, формирователь 13 ис> одного базисного кода, формирователь 14 кода, генератор 15 тактовых импульсов, триггер 16, счетчики

17, 24. коммутатор 18, регистры 19, 20, блок 25 памяти, цифровые кампараторы

1837344

Предполагаемое изобретение относится к области передачи цифровой информации и может найти применение в устройствах приема телеметрической информации. поступающей в ниде непрерывного патака данных с относительной фазавой манипуляцией.

Цель изобретения — повышение точности определения частоты передачи цифровой информации.

На фиг.1 приведена функциональная схема устройства для реализации предложенного способа; на фиг,2 — временные диаграммы, иллюстрирующие ега работу.

Устройство для определения частоты передачи цифровой информации {фиг,1) содержит первый, второй и третий элементы

1, 2 и 3 И, первый, второй, третий и четвертый аднавибратары 4, 5, 6, 7, первый и второй элементы 8 и 9 задержки, первый, второй и третий элементы 10. 11 и l2 ИЛИ, формирователь l3 исходного базисного када й, формирователь 14 када порогового значения Р, генератор 15 тактовых импульсоа,.триггер 16, счетчик 17 длительности. коммутатор 18, первый регистр 19, второй регистр 20, первый, второй и третий цифровые кампаратары 21, 22 и 23, счетчик 24 числа совпадений 5, блок 25 памяти.

Предлагаемый способ onðeäeëâíèÿ частоты передачи цифровой информации с относительной фазавай манипуляцией заключается в следующем.

В потоке данных с относительной фазавай манипуляцией фззовые переходы совпадают с тактовой частотой следования данных перед их фззовай манипуляцией.

Появление в потоке данных комбинации вида 00 вызывает появление в выхаднам сигнале двух фазовых перехадаа, временный интервал между которыми однозначно соответствует периоду тактовой частоты следования данных. Иначе говоря, в потоке данных на любой из возможных частот его передачи имеется несколько фззавых переходов. вызываемых появлением комбинации вида 00, интервал между которыми содержит инфармаци)а а частоте передаваемых данных. Предлагаемый способ основан на описанной закономерности и представляет собой совокупность операций, позволяющих найти характерные для искомой частоты интервалы между фазаными переходами и идентифицировать полученное значение с одной из возможных частот передачи данных из заранее составленного набора, Для этого во входном фазаманипулированном сигнале {фиг.2, в) определяют фазовые переходы путем формирования при каждом изменении уровня входного сигнала (например, с уровня логической 1 на уровень лог.О, и наоборот) одиночного короткого импульса с длительностью тс <т„,, где Tm)n — длительность временного интервала между фазовыми переходами в последовательности элементов входного потока данных вида 00 <а максимальной частоте.

При этом образуется импульсная последовательность, состоящая из коротких импульсов, неравномерно расположенных на временной оси (см.фиг.2,г), В полученной импульсной последова15 тельнасти измеряют временной интервал между каждыми двумя соседними импульсами путем подсчета числа импульсов тактовой частоты (фиг.2,б), расположенных между франтами импульсов паследаватель20 ности t). фиг.2. Таким образом, по существу, измеренный временной интервал преобра. зует в двоичный код Ть При этом частоту тактовых импульсов (см.фиг.2,б) выбирают из условия: тт > fmaxp где fm — частота следования символов на максимальной частоте передачи данных, Непосредственна перед началом определения частоты передзчи запоминают в

30 качестве базисного кода Т двоичный код

К мах, где гуам, — длительность временно- .

to интервала между фазовыми переходами в последовательности элементов вхаднагo AQTQK8 вида ОО HB минимальной

35 частоте, причем rm»< измеряют сиспальзаванием fr.

Запоминание исходного базисного кода Т обеспечивает правильное определение любой из возможных частот передачи.

Полученный двоичный код Т сравнивают с хранящимся базисным кодом Т. При этом возможны следующие соотношения:

Т >Т

Tj T

45 Т.,<Т

В первом случае измеренное значение

Т отбрасывается, поскольку временной интервзл такой длительности не характерен с. даже для минимальна возможной частоты.

Если T =T, та суммируют число совпадений Я для кода Ti ва избежание ложного определения частоты.

И, наконец, если Т><Т, то полученный кад Т запоминают теперь в качестве базис55 ного кода и все последующие операции сравнения с полученными Т проводят по отношению к новому базисному коду.

Число совпадений Si двоичного кода Ti. с базисным кодом Т сравнивают с некото5

1(>373 l4 рым пороговым значением Р, достаточным для исключения ложного вывода 05 исти«I ной частоте передачи данных. Б общем случае пороговое значение P выбирз«от равным р — pl (г- р « где Р1 — вероятность появленMR во входном потокеданных последовательности элементов вида 00, характеризующие ста«и (еские свойства передаваемого потока;

Рг — вероятность искажения последовательности элементов вида 00 во входном потоке данных из-за воздействия помех в канале связи.

Bep0RTIIocTh Р1 определяется зпpMOj!II на ocHGBc анализа системных параметров, Обеспечивающих передачу данных (f«основном из анализа структуры передаваема«о потока данных). Учить«взя то обстоятельство, что без апреде le«IMR частоты передачи невозможно установление тактовой, à т;. к>ке цикловай синхронизации (при«време,«нам разделении каналов), данн«ых во многих системах не передаются до уста««овления указанных видов синхронизации. Это означает, чта в пинию переда«отся непрерывным

rIoToKo) нули ««нформзции и Р1 при э Гом равно 1. Однако предло>кенный способ обеспечивает определение скорости передачи информации и тогда, когда по линли передается ненулевой поток данных. Тем не менее, и в этом случае всегда име«атся ileкоторые основные характеристики потока данных, позволяющие определить Рi. j-iaпример. структура синхракамбинации, KOторая мажет быть выбрана такой, чтобы обеспечивать появление нескольких сочетаний элементов вида 00.

Вероятность Р2 является системным пзраметром, определя«ощим качество кзнзлз связи, поэтому использование ее конкретного значения не вызывает каких-либо тг удн остей, Из анализа соотношения (1) видно, чта выражение. заключенное в скобки, всегда практически равно 1, учитывая реальные характеристики канэлов связи (Р2=10 реже

-4

Р =10 . Отсюда следует, что порогoBoe зна-3) чение Р определяется значением Р«, которое при нулевом потоке данных равно 1.

Таким образом, с учетом реальных характеристик и алгоритмов работы каналов передачи данных Р 2. Для других значений Р « и Р, соответственно, измснится и P. janj>»мер, при Р«--0,5 и Р2=-0,5.

L1

P — О-5- - )"5, Р 4 и т.д.

Таки.«образом, если число совпэде«)и

j !.,1«1 1", rilQI 0 КОДЗ С базИСНЫМ КОДОМ 1, ра(1(ьз I ему. !Ie правьl(Изет Гlорагаваl а значс

1«ия Г, то )«ропе с 00j>eä(>Re«ièÿ частот«.

5 lie!erl;l ii )(зн«1ыx iip01(0",:Kee- с ..

Кзк «аль: î,(IR 1(010"RM(:0 дваичногс

К<ада i « IIIСпа ега CGllliс«, lelllill .; 0) з3 ЭЛОСь рз.«:!ы «пороговому 3«la«eilMIO Р, то зто озIi; .e .т, по 01 .ределен характерный для дэ)(j0 «ой час>ать передачи ьременной интервал, По значению указанного кода Ti (или, что то же самое, по последнему базисному коду Т) иден (ифиц«.ру«от частоту передачи данных, 1«ос«:Ольку заранее установлено саответст15 Би(. ма>яду велlяIM« зми кодов Т; и скоростям, 1«Е О(-. ЦЭ ill И Нф.!j! i «З Ц,IM.

Графически проиллюстрировать предлагземь,й способ можно следующим обра"- о м (с м. та бл.1), 20 Как следует из табл.1, порогового значения числа совг«здений достиг код Tj, саат BBT ствующий часта ге передачи данных f4, При э;-с)«в .pn(!ecce анализа значения базисного када изме)(ивась трижды, было даже пол25 у е«10 ««екаторае число совпадений кода Ti C базисным (для частогы передачи fg). По достиже «ии порогового значения Р=-4 была идeiiTM(1>1«цированз искомая частота передачи fc.

30 Для исключения си уации, когда несмотря нз полученное IOI!Oe значение базисногÎ кода Т не удается достигнуть порогового значения числа совпадений, ма>кет быть введен некоторый временной ин35 терзал анализа, по исте |ении которого. если («0p0I0 0е значение Не достигнуто, определение гастоты передачи нэчинается с самог0 нз«злэ, Указанный временной интервал, 1«эг;ример, может быть вь«бран исходя из

40 ваз) ожных частот передачи, или, исходя из

K0 IKp TiILIx, реальных харак«еристик систем передачи данных, упоминавшихся выше (при отсутствии синхронизации данных не переда«атся), может быть 0".j зничен не45 сколькими периодами тз. тово=; частоты для сз) «011 11««зкаи чзстОт ы )Iepeдзчи. Одl(эко та

K;rR О)1 ЕPO .,IIß НЕ ЯВЛЯЕТСЯ СУЩЕСтВЕННай, f10 скольку не сообщает никаких дог ол« италbfIL«x свойс«9 lip,":длзгэе, "«ому

50 способу, хотя при необходимости M может быть ис)lальзовзнз. !

-«з фиг.« приведена схемз у< тройсгв"., рез IL!3óIO. .(åã0 в«яшеописаf-iны и способ.

Элементы устройства могут быть («1«полне55 ны с пр. Ме« ением типовых микросхем. Напри ";ep, сер(«и К564. (см.Аналоговые и цифровые и«тегральные м .кросxeмы. С)«рзвОч«(ик пад j!eд. (:.В.>I K(jáÎÂcкага, j(rt.. 1 "B5 ), Эле):.eIITi. 1,2,3 f I - 4554! А7 с 1-:клко юнис)1 не f!Ьlхаде каждо)0 э)«ск;eiiTR 11 «11 11;1.

1837344

Элементы задержки 8, 9 могут быть выполнены на нескольких последовательно соединенных элементах К564ЛА7 (или

К564ЛЕ5. К564ЛН1) " четным числом элементов в соединении; элементы 10...12 ИЛИ вЂ” К564ЛЕ5 с включением на выходе инвертора К564ЛН1;

Формирователь исходного базисного кода 13 может быть выполнен либо в виде распаянного на краю платы соединения входов коммутатора 18 с контактами, уровень сигнала в которых соответствует лог."0" или "1", либо в виде набора переключателей на два положения;

Формирователь 14 может быть выполнен аналогично формирователю 13; генератор тактовых импульсов может быть выполнен как мультивибратар, или как последовательное соединение двух элемен- 2 тов типа К564АГ1 с подкл очением выхода второго элемента ко входу запуска первого; триггер 16 — К564ТР1, счетчик 17 — К564ИЕ10; коммутатор 18 — К564ЛС2; регистры 19 и 20 — К564ИР9; цифровые.компараторы 21...23

К564И П2; счетчик 24 — К564И Е10; блок 25 памяти — К573РФ20, 3

В исходном состоянии триггер 16 находится в положении, при котором на его выходе присутствует нулевой потенциал, закрывающий элемент 1И, счетчик 17 длительности выведен из режима счета тактовых импульсов сигналов с выхода своего старшего разряда, регистры 19 и 20 обнулены, счетчик 24 числа совпадений обнулен, на выходах одновибраторов 4...7 присутствуют нулевые потенциалы, на выходах циф- 4 ровых кампараторов присутствуют нулевые потенциалы, на выходах элементов 1, 2, 3 И;

10, 11, 12 ИЛИ присутствуют нулевые потенциалы, на выходах формирователя 13 присутствует код порогового, числа совпадений, на адресных входах блока 25 памяти присутствует нулевой код, в соответствии с которым на выходах блока 25 памяти присутствует код, не соответствующий каком-либо коду частоты передачи данных; по остальным адресам блока 25 памяти хранятся коды частот передачи, адреса которых соответствуют кодам, пропорциональным длительности периода следования тактовой частоты передачи информации, 10.подключение выходов формирователя 13

30 Однако одновибраторы 4 и 5 не запуска40 с

55 вертора 564ЛН1; одновибраторы 4...7—

К564АГ1 с подключенными к ним времязадающими цепочками из резисторов типа

С2 — 23 и конденсаторов типа Б-18 (конденсаторные сборки).

Устройство для определения частоты передачи цифровой информации работает следующим образом.

При подаче сигнал "Пуск" на вход запуска адновибратора 6 на его выходе формируется одиночный - импульс, переключающий выход триггера 16 в состояние лаг. "1" и устанавливающий коммутатор 18 в положение. обеспечивающее исходного базисного кода ко входам параллельной записи регистра 19, Этот же импульс, задержанный посредством элемента

9 задержки во времени, проходит через элемент 11 ИЛИ на тактовый вход регистра 19. записывая в нега исходный базисный код.

По спаду импульса с выхода одновибратора

6 коммутатор 18 переключается в положение, обеспечивающее подключение выхода счетчиков 17 ко входам регистра 19, При появлении на втором входе элемента 1 И высокого (низкого) потенциала входного фазоманипулированного (ФМ) сигнала, на его выходе также возникает высокий (низкий) потенциал, запускающий одновибраторы 4 или 5 (одновибратор 4 запускается фронтом импульса, одновибратор 5 — спадом импульса). ются да тех пор; пока присутствует импульс на выходе одновибратора 6, т.е. пока не будет завершена начальная установка устройства. Одновибраторы 4 и 5 формируют импульсы в моменты фазовых переходов ва входном ФМ-сигнале с длительностью

<<

Эти импульсы через элемент 10 ИЛИ поступают на вход элемента 8 задержки и на первые входы элементов 2 и 3 И, На вторые входы элементов 2 и 3 И поступают сигналы с выходов цифровых компараторов

21 и 22, соответственна. На выходе компаратора 21 высокий потенциал появляется в том случае, если код, полученный на выходах счетчика 17 меньше, чем код, хранящийся в.регистре 19. На выходе компаратора 22 высокий потенциал появляется в там случае, если кад, полученный на выходах счетчика

17 длительности, равен коду, хранящемуся в регистре 19. Таким образом, с помощью цифровых компараторов 21 и 22 производится сравнение измеренной длительности между фазовыми переходами во входном

ФМ-сигнале с базисной величиной, 1837344

Задержанный импульс с выхода элеента 8 задержки воздействует на вход роса счетчика 17 длительности, который сле каждого импульса сброса начинает капливать импульсы с выхода генератора

1 тактовых импульсов (фиг.2,б). При кажом фазовом переходе во входном ФМ-сигале(фи.2,в) на выходе элемента 8эадержки оявляется импульс (фиг.2, г), после которог счетчик 17 длительности накапливает неоторое число тактовых импульсов (фиг.2,д), Если к моменту появления следующего азового перехода код на выходе счетчика

7 длительности оказывается меньше, чем од, хранящийся в регистре 19, то на выходе омпаратора 21 возникает высокий потениал, разрешающий прохождение импульса выхода элемента 10 ИЛИ через элемент 2 (фиг.2,е). В этом случае в момент фазового ерехода в регистр 19 записывается код с

ыхода счетчика 17 длительности, т.е. код, еньший базисного, (Фиг.2.з). Содержимое четчика 24 при этом обнуляется (фиг.2,и), .е. обнуляется результат накопления числа овпадений для прежнего базисного кода.

Если к моменту появления базисного ерехода двоичный код на выходе счетчика

7 длительности окажется равным коду, ранящемуся в регистре 19, то высокий поенциал появляется на выходе цифрового омпаратора 22, разрушая прохождение мпульса с выхода элемента 10 ИЛИ через лемент 3 И (фиг.2, ж). Этот импульс постуает на тактовый вход счетчика 24, изменяя

ro содержимое в сторону накопления числа овпадений измеренной длительности межу двумя соседними фазовыми переходами базисной величиной.

Выходной код счетчика 24 поступает на

ыходы цифрового компаратора 23, где равнивается с кодом порогового числа совадений, поступающего с выхода формироателя 14; При равенстве сравниваемых начений на выходе цифрового компаратоа 23 появляется высокий потенциал, запукающий одновибратор 7, Выходной мпульс одновибратора 7 (фиг,2,к). проходя ерез элемент 12 ИЛИ, обнуляет счетчик 24 и оздействует на тактовый вход регистра 20, аписывая в него двоичный код, пропорцинальный минимальной длительности межу фазовыми переходами во входном

М-сигнале (фиг.2,л). При этом на выходах лока 25 памяти появляется код. соответстующий двоичному ходу искомой частоты, оторый является выходным сигналом устойства (фиг.2„м).

Импульс с выхода одновибратора 7 возействует на вход установки триггера 16 в ных вида 00 на минимальной частоте.

50 выделение фазовых переходов Во входном фазол1аниг1улированном сигнале осуществляют путем формирования при каждом изменечии уровня входного сигнала импульса с длительностью т < < тмин, где TI4wl< длител.ность временного интервала между фазовыми переходами в последовательности элементов входного потока данных вида 00 на мд;симальной частоте, измеряют временной интервал между каждыми двумя со5

45 нулевое состояние, т.е. привод т устр< во в исходное состояние.

Выходной сигнал одновибратора 7 (сиад импульса) можно использовать для запуска одновибратора 6, т.е. для организации цикличной работы устройства, При этом выход одновибратора 7 должен быть подключен ко входу запуска спадом одновибратора 6, Вход запуска одновибратора 6 можно испольэовать для периодической установки устройства в исходное состояние по времени, по истечении которого формируется импульс ПУСК". Таймер может быть выполнен в виде кольцевого счетчика, один из разрядов которого подключен к входу запуска одновибратора 6, а на тактовый вход счетчика подключен дополнительный генератор тактовых импульсов, частота которых меньше частоты следования символов информации на самой низкой скорости переда <и информации.

Технико-экономические преиму цества предполагаемого изобретения по сравнению с прототипом заключаются в повышении точности определения частоты передачи цифровой информации.

Повышение точности определения скорости обусловлено тем, что исключается по сравнению с прототипом возможность ложного определения скорости при различных сочетаниях двоичных элементов во входном информационном потоке.

Формула изобретения

1. Способ определения частоты передачи цифровой информации, заключающийся в преобразовании цифровой информации в фазоманипулированные сигналы, выделении фазовых переходов в фазоманипулированном сигнале и идентификации частоты передачи по результатам анализа, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения точности определения, перед выделением фазовых переходов запоминают в качестве базисного кода двоичный код N=- г„,„,, где ц,„,„, — длительность временного интервала между фазовыми переходами в последовательности элементов входного потока дан1837344

10 тельности элементов вида 00 во входном по- 20 токе данных из-за воздействия помех или появления сбоев.

2. Устройство для определения частоты передачи цифровой информации, содержа- 25

35

40 седними импульсами, преобразуют измеренный временной интервал в двоичный код Ть сравнивают двоичный код Т с.базисным кодом Т, запоминают двоичный код Т в качестве базисного кода Т при условии

Т Т, суммируют число совпадений S двоичного кода Ti при условии TI=T, сравнивают число совпадений SI двоичного кода Т с пороговым значением Р, идентификацию скорости передачи данных осуществляют по коду Т, для которого Si-Ð, причем noporosoe значение Р выбирают равным

1 - PPi1PPg где P> — вероятность появления во входном потоке данных последовательности элементов вида 00, характеризующая статистические свойства передаваемого потока, Р2 — вероятность искажения последоващее генератор тактовых импульсов, счетчик длительности, первый регистр и блок памяти, о т.л и ч а ю щ е е с я тем, что. с целью повышения точности определения скорости передачи, в него введены первый, второй и третий элементы И, коммутатор, первый, второй, третий и четвертый одновибраторы, первый и второй элементы задержки, первый, второй и третий элементы ИЛИ, формирователь исходного базисного кода. формирователь кода порогового значения, триггер, второй регистр, первый, второй и третий цифровые компараторы и счетчик числа совпадений, при этом входы запуска первого и второго одновибраторов объединены и подключены к выходу первого элемента И. первый вход которого является входом всего устройства, а второй вход соединен с выходом триггера, S-вход которого подключен к входам запрещения запуска первого и второго одновибраторов и соединен с выходом третьего одновибратора, вход запуска которого является входом запуска всего устройства, выходы первого и

50 второго одновибраторов подключены к соответствующим входам первого элемента

ИЛИ, выход которого через первый элемент задержки соединен с входом сброса счетчика длительности, тактовый вход которого соединен с выходом генератора тактовых импульсов, выход переполнения счетчика длительности соединен с его входом разрешении, информационные выходы счетчика длительности .подключены к первым группам входов коммутатора, первого и второго цифровых компараторов, выходы формирователя исходного базисного кода подключены к второй группе входов коммутатора, выходы которого подключены к информационным входам параллельной записи первого регистра, информационные выходы которого подключены к вторым группам входов nepeoro и второго цифровых компараторов и информационным входам параллельной записи второго регистра, информационными выходами подключенного к адресным входам блока памяти,.выходы которого являются выходом всего устройства, выход третьего одновибратора подключен к управляющему входу коммутатора и через второй элемент задержки к первому входу второго элемента ИЛИ, выходом подключенного к тактовому входу первого регистра, выходы первого и второго цифровых компараторов подключены к первым входам второго и третьего элементов И, вторые входы которых обьединены и подключены к выходу первого элемента ИЛИ, выход второго элемента И соединен с вторым входом второго элемента ИЛИ и с первым входом третьего элемента ИЛИ, выходом подключенного к входу сброса счетчика числа совпадений, тактовый вход которого соединен с выходом третьего элемента И, а информационные выходы подключены к первой rpynne входов третьего цифрового компаратора, вторая группа sxoдов которого соединена с выходами формирователя кода порогового значения, а выход через четвертый одновибратор подключен к

R-входу триггера, второму входу третьего элемента ИЛИ и тактовому входу второго регистра.

18373 14

1 (Х вЂ” нет соответствия коду частоты передачи) а

ШШШШШШШШШШ

3 г

1 ! р и