Многоканальная система связи

 

Изобретение относится к электро- и радиосвязи и может использоваться для передачи многоканальных и одноканальных сообщений в стартстопном и непрерывном режимах по радио-, радиорелейным, оптическим и космическим линиям связи. Технический результат состоит в снижении импульсной мощности передатчика и обеспечении стартстопного режима работы. Для этого в многоканальную систему связи введены на передающей стороне - последовательно соединенные счетчик импульсов и мультиплексор, на приемной стороне - последовательно соединенные накопитель и пороговый блок. Этим достигается вероятность ложной тревоги за сутки порядка 10^-3, что соответствует одному ложному срабатыванию приемника за 1000 суток. 2 ил.

Изобретение относится к электро- и радиосвязи и может быть использовано для передачи многоканальных и одноканальных сообщений в стартстопном и непрерывном режимах по радио-, радиорелейным, оптическим и космическим линиям связи.

Известна многоканальная система связи, содержащая на передающей стороне кодирующей блок, состоящий из формирователя сигналов адресов передачи и формирователя группового сигнала, передатчик и синхроблок, а на приемной стороне - приемник, блок обработки сигнала, решающее устройство, дешифратор, синхроблок и формирователь сигналов адресов приема (а.с. N 907834 H 04 J 11/00). В формирователе группового сигнала здесь объединены к перемножителей и сумматор, в блоке обработки сигнала - 2^к каналов обработки, а в решающем устройстве - сумматоры и решающие блоки.

Однако известная система связи является сложной и дорогостоящей, имеет низкую надежность и не обеспечивает стартстопный режим работы.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является многоканальная система связи по патенту РФ N 2103827, H 04 J 11/00, H 04 Q 11/00, принятая за прототип.

Схема устройства-прототипа приведена на фиг. 1, где обозначено: на передающей стороне: 2 - кодирующий блок; 3 - синхронизатор; 4 - временной манипулятор; 5 - передатчик; 6 - синхроблок; на приемной стороне: 8 - приемник; 9 - согласованный фильтр;
10 - компаратор;
11, 12 - первый и второй запоминающие блоки;
13 - дешифратор;
14 - блок выборки и хранения сигнала;
15 - синхроблок;
16 - формирователь импульсов;
17 - двоичный счетчик;
20 - линия связи.

Она содержит на передающей стороне кодирующий блок 2, состоящий из синхронизатора 3 и временного манипулятора 4, первые K входов которого являются информационными входами системы, (K+1)-й и (K+2)-й (K=1,2...) входы соединены, соответственно, с первым и вторым выходами синхронизатора 3, передатчик 5, подключенный входом к выходу временного манипулятора 4, и синхроблок 4, вход которого соединен со вторым выходом синхронизатора 3, а выход подключен ко второму входу передатчика 5. На приемной стороне - последовательно соединенные приемник 8, согласованный фильтр 8, компаратор 10, первый запоминающий блок 11, второй запоминающий блок 12 и дешифратор 13, блок выборки и хранения сигнала 14, сигнальный вход которого подключен к выходу согласованного фильтра 9, тактовый вход - к выходу компаратора 10, а выход соединен со вторым сигнальным входом компаратора 10, и последовательно соединенные синхроблок 15, вход которого подключен ко второму синхронизирующему выходу приемника 8, формирователь импульсов 16 и двоичный счетчик 17, выходы которого соединены с соответствующими сигнальными входами первого запоминающего блока 11, причем тактовый вход компаратора 10 соединен с выходом формирователя 16 импульсов, вторые тактовые входы блока выборки и хранения сигнала 14 и двоичного счетчика 17 объединены с тактовым входом второго запоминающего блока 12 и соединены с выходом синхроблока 15. Передающая и приемная стороны системы соединены посредством линии связи 20, выходы дешифратора 13 являются выходом системы.

Недостатком системы-прототипа является высокая импульсная мощность, поэтому система не может быть использована в стартстопном режиме.

Для устранения указанного недостатка в систему связи, содержащую на передающей стороне кодирующий блок, состоящий из синхронизатора и временного манипулятора, (n+1)-й и (n+2)-й (где n = 3, 4...) входы которого соединены с первым и вторым выходами синхронизатора, выход временного манипулятора соединен со входом передатчика, а также синхроблок, вход которого соединены со вторым выходом синхронизатора, а выход синхроблока подсоединены ко второму входу передатчика; на приемный стороне - последовательно соединенные приемник, согласованный фильтр, компаратор, первый и второй запоминающие блоки и дешифратор, K (где K = •n, а m = 1,2...) выходов которого являются выходами системы связи, кроме того, последовательно соединенные синхроблок, формирователь импульсов и двоичный счетчик, выходы которого подсоединены к сигнальным входам первого запоминающего блока соответственно, вход синхроблока соединен с синхронизирующим выходом приемника, выход формирователя импульса соединен с первым тактовым входом компаратора, второй тактовый вход которого соединен с выходом блока выборки и хранения сигнала, сигнальный вход которого соединен с выходом согласованного фильтра, а тактовый вход блока выборки и хранения - с выходом компаратора, второй тактовый вход двоичного счетчика соединен со входом блока выборки и хранения сигнала и с первым тактовым входом второго запоминающего блока, причем выход передатчика соединен со входом приемника линией связи, введены на передающей стороне - последовательно соединенные счетчик импульсов и мультиплексор, на приемной стороне - последовательно соединенные накопитель и пороговый блок. Причем K входов мультиплексора являются входом системы, а n выходов соединены с n входами кодирующего блока, при этом вход счетчика импульсов соединен со вторым выходом синхронизатора. Первый выход синхроблока соединен с первым тактовым входом накопителя, второй выход синхроблока соединен со вторым тактовым входом накопителя и входом блока выборки и хранения сигнала, второй выход которого соединен с третьим входом накопителя. Выход порогового блока соединен со вторым тактовым входом второго запоминающего блока.

На фиг. 2 представлена функциональная схема предлагаемой многоканальной системы связи, где обозначено:
на передающей стороне:
1 - мультиплексор;
2 - кодирующий блок;
3 - синхронизатор;
4 - временной манипулятор;
5 - передатчик;
6 - синхроблок;
7 - счетчик импульсов;
на приемной стороне:
8 - приемник;
9 - согласованный фильтр;
10 - компаратор;
11, 12 - первый и второй запоминающие блоки;
13 - дешифратор;
14 - блок выборки и хранения сигнала;
15 - синхроблок;
16 - формирователь импульсов;
17 - двоичный счетчик;
18 - накопитель;
19 - пороговый блок;
20 - линия связи.

Многоканальная система связи содержит на передающей стороне мультиплексор 1, K входов которого являются информационными входами системы, кодирующий блок 2, состоящий из синхронизатора 3 и временного манипулятора 4, первые n входов которого соединены с выходами мультиплексора 1, (n+1)-й и (n+2)-й - соединены, соответственно с первым и вторым выходами синхронизатора 3, передатчик 5, подключенный к выходу временного манипулятора 4, синхроблок 6, вход которого соединен со вторым выходом синхронизатора 3, а выход подключен ко второму входу передатчика 5, и счетчик импульсов 7, подключенный выходами к управляющим входам мультиплексора 1, а входом - ко второму выходу синхронизатора 3. На приемной стороне - последовательно соединенные приемник 8, согласованный фильтр 9, компаратор 10, первый запоминающий блок 11, второй запоминающий блок 12 и дешифратор 13, блок выборки и хранения сигнала 14, сигнальный вход которого подключен к выходу согласованного фильтра, тактовый вход - к выходу компаратора 10, а выход соединен со вторым сигнальным входом компаратора 10, последовательно соединенные синхроблок 15, вход которого подключен ко второму синхронизирующему выходу приемника 8, формирователь импульсов 16 и двоичный счетчик 17, выходы которого соединены с соответствующими сигнальными входами запоминающего блока 11, и последовательно соединенные накопитель 18 и пороговый блок 19, выход которого соединен с третьим входом запоминающего блока 12, причем тактовый вход компаратора 10 и первый тактовый вход накопителя 18 соединены с выходом формирователя импульса 16, вторые тактовые входы блока выборки и хранения сигнала 14, двоичный счетчик 17 и накопителя 18 объединены с тактовым входом запоминающего блока 12 и соединены со вторым выходом синхроблока 15, а сигнальный вход накопителя 18 подключен к выходу блока выборки и хранения сигнала 14. Передающая и приемная стороны системы соединены посредством линии связи 20, выходы дешифратора 13 являются выходами системы.

Многоканальная система связи работает следующим образом.

На передающей стороне K = m•n (m ≥ 1, n = 3; 4) синхронных канальных сигналов, состоящих из символов "1" и "0" длительности T в параллельном виде, разбиваются на m групп по n символов в каждой из них, представляющих собой n-значные числа в параллельном виде, и поступают на соответствующие входы мультиплексора 1. На втором выходе синхронизатора 3 формируются (m -1) коротких импульсов с периодом следования T/m, причем передний фронт первого из них совпадает с началом канальных символов. В этот момент времени счетчик 7 устанавливается в единичное состояние, на выход мультиплексора передаются n символов первой группы входных символов, а на выходе временного манипулятора 4 в момент времени τ_s = S•T/m•2ⁿ (где S - значение входного двоичного числа в десятичной форме) относительно него формируется прямоугольный импульс (или псевдослучайный сигнал) длительности T/m•2ⁿ, равной периоду следования коротких импульсов с первого выхода синхронизатора 3. Таким образом, каждой комбинации канальных символов первой группы символов соответствует одно из 2ⁿ временных положений выходного сигнала блока 4 на интервале времени T/m. При поступлении второго импульса со второго выхода синхронизатора 3 на выход мультиплексора 1 передаются символы второй группы входных символов и осуществляется процедура формирования второго группового сигнала и т.д. Полученный общий групповой сигнал вместе с сигналами синхронизации, поступающий с синхроблока 6 и несущими информацию о начале канальных символов, передаются посредством передатчика 5 по линии связи 20.

На приемной стороне групповой сигнал, поступающий вместе с помехами с выхода приемника 8, оптимально обрабатывается в согласованном фильтре 9 и поступает на сигнальные входы компаратора 10 и блока выборки и хранения сигнала 14. На входы блока выборки и хранения сигнала 14, двоичного счетчика 17 и запоминающего блока со второго выхода блока 15 подаются m коротких импульсов с периодом T/m, первый из которых совпадает по времени с моментом начала группового сигнала при приеме. По его заднему фронту производится обнуление блока выборки и хранения сигнала 14, двоичного счетчика 17 и запоминающего блока 12. На первом выходе синхроблока 15 формируются два импульса с интервалом времени T, первый из которых соответствует по времени началу группового сигнала, а второй - его концу. По первому импульсу на выходе формирователя импульсов 16 формируется m•2ⁿ коротких импульсов с периодом T/m•2ⁿ, соответствующих по времени возможным положениям максимумов отфильтрованных сигналов. В момент действия первого из них (его переднего фронта) сигнал с выхода согласованного фильтра 9 поступает в компаратор 10 и сравнивается по уровню с сигналом, поступающим на второй его сигнальный вход с блока выборки и хранения сигнала 14 (в данном случае нулевым). Если он оказывается больше последнего, то на конце компаратора 10 формируется перепад напряжения, который открывает вход блока выборки и хранения сигнала 14 и позволяет в нем запомнить уровень выходного сигнала согласованного фильтра 9. Указанная процедура повторяется 2ⁿ раз. В результате к моменту прихода второго синхроимпульса со второго выхода блока 15 в блок выборки и хранения сигнала 14 оказывается записанным уровень наибольшего из выходных сигналов согласованного фильтра 9 в течение интервала времени T/m. Двоичный n-разрядный счетчик 17 предназначен для подсчета числа импульсов, поступающих на него с выхода блока формирователя импульсов 16. Каждый раз, когда на выходе компаратора 10 появляется перепад напряжения, показания n разрядов двоичного счетчика 17 записываются в запоминающий блок 11. Это позволяет зафиксировать в нем номер временной позиции наибольшего из выходных сигналов согласованного фильтра 9 на интервале времени T/m. В момент прихода второго импульса со второго выхода синхроблока 15 число, записанное в запоминающем блоке 11, записывается в блок 12, а указанная процедура повторяется (m-1) раз, в результате чего в запоминающем блоке 12 оказываются записанными все m номеров временных позиций наибольших сигналов. В моменты действия передних фронтов импульсов, действующих на втором выходе блока 15, в накопителе 18 накапливаются выходные сигналы блока выборки и хранения сигнала 14. Если в момент действия второго импульса на первом выходе блока 15 в накопителе суммарный сигнал превысит порог в блоке 19, то на выходе последнего создается импульс, который, действуя на третий вход блока 12, считывает на его выход в параллельном виде все m записанных в нем чисел. Дешифратор 13 однозначным образом преобразует входные числа в K канальные символы, которые при отсутствии помех совпадают с переданными информационными символами.

При поступлении следующих K канальных символов (возможно через определенный промежуток времени в стартстопном режиме) система работает аналогичным образом. Данная система связи может использоваться для передачи двоичной информации одного источника, если его сообщение представлено в параллельном виде.

Таким образом, предложенная многоканальная система связи позволяет снизить импульсную мощность передатчика и обеспечить стартстопный режим работы.

Прототип в сущности представляет собой M-ичную систему связи с M=2^к (см. с. 161 - 163 в книге Л.Е. Баракина "Системы связи с шумоподобными сигналами". М. : Радио и связь, 1985). Особенностью такой системы является то, что существенное снижение энергетических затрат в расчете на один двоичный символ происходит только при изменении значения M от единицы до трех-четырех (рис. 7.6), поэтому применение больших его значений нецелесообразно. Из-за этого в предложенной системе общее число символов разбивается на группы и фактически используется временное уплотнение групповых сигналов при значении M=n=3,4.

В системах связи основное назначение синхросигнала - обеспечить получение тактовых импульсов в приемнике. При наличии пауз между отдельными сообщениями (в стартстопных системах) он, кроме того, должен обеспечивать заданную вероятность ложных тревог (см. с. 323 там же) и даже при относительно небольших их продолжительностях в прототипе иметь значительную энергию, что привело бы к снижению общей эффективности системы. В предлагаемой системе для снижения вероятности ложной тревоги применяются накопление информационных импульсов и сравнение полученной суммы с порогом. Расчеты показывают, что при m = 4 и n = 3 (и T = 0,2 мс) данная система обеспечивает вероятность ложной тревоги за сутки порядка 10^-3, что соответствует одному ложному срабатыванию приемника за 1000 суток.

Указанное техническое решение не является известным.

Формула изобретения

Многоканальная система связи, содержащая на передающей стороне кодирующий блок, состоящий из синхронизатора и временного манипулятора, (n + 1)-й и (n + 2)-й (где n = 3, 4...) входы которого соединены с первым и вторым выходами синхронизатора, выход временного манипулятора соединен со входом передатчика, а также синхроблок, вход которого соединен со вторым выходом синхронизатора, а выход синхроблока подсоединен ко второму входу передатчика, на приемной стороне - последовательно соединенные приемник, согласованный фильтр, компаратор, первый и второй запоминающие блоки и дешифратор, К (где K = m • n, m = 1, 2...) выходов которого являются выходами системы связи, кроме того, последовательно соединенные синхроблок, формирователь импульсов и двоичный счетчик, выходы которого подсоединены к сигнальным входам первого запоминающего блока соответственно, вход синхроблока соединен с синхронизирующим выходом приемника, выход формирователя импульсов соединен с первым тактовым входом компаратора, второй тактовый вход которого соединен с выходом блока выборки и хранения сигнала, сигнальный вход которого соединен с выходом согласованного фильтра, а тактовый вход блока выборки и хранения - с выходом компаратора, второй тактовый вход двоичного счетчика соединен со входом блока выборки и хранения сигнала и с первым тактовым входом второго запоминающего блока, причем выход передатчика соединен со входом приемника линией связи, отличающаяся тем, что введены на передающей стороне - последовательно соединенные счетчик импульсов и мультиплексор, К входов которого являются информационными входами системы, а n выходов соединены со входами кодирующего блока, при этом вход счетчика импульсов соединен со вторым выходом синхронизатора, на приемной стороне - последовательно соединенные накопитель и пороговый блок, выход которого соединен со вторым тактовым входом второго запоминающего блока, первый выход синхроблока соединен с первым тактовым входом накопителя, второй выход синхроблока соединен со вторым тактовым входом накопителя и входом блока выборки и хранения сигнала, второй выход которого соединен с третьим входом накопителя.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2