Многоканальная система связи

 

Изобретение относится к электро- и радиосвязи и может использоваться в проводных, радио-, радиорелейных и космических линиях связи. Достигаемый технический результат - повышение пропускной способности системы без дополнительных энергетических затрат. Система связи содержит на передающей стороне временной манипулятор, К входов которого являются основными информационными входами системы, синхронизатор, амплитудный модулятор, фазоразностный манипулятор, кодопреобразователь, n входов которого являются дополнительными входами системы, генератор несущей частоты, синхроблок, передатчик, а на приемной стороне - приемник, согласованный фильтр, амплитудный детектор, компаратор, четыре запоминающих устройства, дешифратор, выходы которого являются основными выходами системы, устройство выборки и хранения сигнала, синхроблок, формирователь импульсов, двоичный счетчик, измеритель фазы, блок вычисления разности фаз, решающее устройство, выходы которого являются дополнительными выходами системы, схему И, местный генератор. 1 ил.

Изобретение относится к электро- и радиосвязи и может использоваться в проводных, радио-, радиорелейных и космических линиях связи.

Известна многоканальная система связи, содержащая на передающей стороне кодирующий 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 /1/. В формирователе группового сигнала здесь объединены К перемножителей и сумматор, в блоке обработки сигнала - 2^к каналов, а в решающем устройстве - сумматоры и решающие блоки. Синхроблоки на передающей и приемной сторонах обеспечивают работоспособность системы.

Однако такая система является сложной и дорогостоящей и имеет низкую надежность.

Наиболее близкой к заявляемой является многоканальная система /2/.

Она содержит на передающей стороне кодирующий блок, состоящий из синхронизатора и временного манипулятора, передатчик, синхроблок, а на приемной стороне - приемник, согласованный фильтр, компаратор, первое и второе запоминающие устройства, дешифратор, устройство выборки и хранения сигнала, синхроблок, формирователь импульсов, двоичный счетчик, линию связи.

Однако данная система обладает низкой пропускной способностью.

Изобретение направлено на увеличение пропускной способности системы.

Для этого в многоканальную систему связи, содержащую на передающей стороне кодирующий блок, состоящий из синхронизатора и временного манипулятора, К входов которого являются основными информационными входами системы, а (К+1)-й и (К+2)-й входы соединены соответственно с первым и вторым выходами синхронизатора, передатчик и синхроблок, соединенный входом с первым выходом синхронизатора, а выходом - с синхровходом передатчика, а на приемной стороне - последовательно соединенные приемник и согласованный фильтр, последовательно соединенные компаратор, первое и второе запоминающие устройства и дешифратор, устройство выборки и хранения сигнала, сигнальный вход которого объединен с первым входом компаратора, тактовый вход подключен к его выходу, а выход соединен с его вторым входом, последовательно соединенные синхроблок, вход которого соединен с вторым выходом приемника, формирователь импульсов и двоичный счетчик, причем выход синхроблока подключен к тактовым входам второго запоминающего устройства, двоичного счетчика и третьему входу устройства выборки и хранения сигнала, выход формирователя импульсов соединен с третьим входом компаратора, а выходы двоичного счетчика подключены к вторым информационным входам первого запоминающего устройства, на передающей стороне введены амплитудный манипулятор, соединенный входом с выходом временного манипулятора, а выходом - с сигнальным входом передатчика, последовательно соединенные кодопреобразователь, n входов которого являются дополнительными информационными входами системы, и фазоразностный манипулятор, выход которого подключен к второму входу амплитудного манипулятора, генератор несущей частоты и второй вход синхроблока, причем выход генератора несущей частоты подключен к второму входу синхроблока и (n+1)-му входу фазоразностного манипулятора, (n+2)-й и (n+3)-й входы которого подключены соответственно к выходу временного манипулятора и первому выходу синхронизатора, а на приемной стороне введены четыре дополнительных выхода формирователя импульсов, амплитудный детектор, вход которого подключен к выходу согласованного фильтра, а выход - к сигнальному входу компаратора, последовательно соединенные измеритель фазы, вход которого подключен к выходу согласованного фильтра, третье запоминающее устройство, четвертое запоминающее устройство, блок вычисления разности фаз и решающее устройство, выходы которого являются дополнительными выходами системы, причем вторые входы измерителя фазы, третьего и четвертого запоминающего устройства объединены и соединены с выходом компаратора, а выход третьего запоминающего устройства подключен к второму входу блока вычисления разности фаз, схема И, выход которой соединен с третьим входом третьего запоминающего устройства, и местный генератор, выход которого подключен к третьему входу измерителя фазы, причем второй, третий, четвертый и пятый выходы формирователя импульсов соединены соответственно с третьим входом четвертого запоминающего устройства, тактовым входом решающего устройства, входом схемы И, вторым входом схемы И и четвертым входом измерителя фазы.

На чертеже представлена функциональная схема предлагаемой многоканальной системы связи.

Многоканальная система связи содержит на передающей стороне кодирующий блок 1, состоящий из синхронизатора 2 и временного манипулятора 3, К входов которого являются основными информационными входами системы, (К+1)-й и (К+2)-й входы соединены соответственно с первым и вторым выходами синхронизатора 2, последовательно соединенные амплитудный манипулятор (AM) 4, вход которого подключен к выходу временного манипулятора 3, и передатчик 5, последовательно соединенные кодопреобразователь 6, n входов которого являются дополнительными информационными входами системы, и фазоразностный манипулятор 7, выход которого соединен со вторым входом амплитудного манипулятора 4, генератор 8 несущей частоты, выход которого соединен с (n+1)-м входом фазоразностного манипулятора 7, (n+2)-й и (n+3)-й входы которого соединены соответственно с выходом временного манипулятора 3 и первым выходом синхронизатора 2, синхроблок 9, первый и второй входы которого соединены соответственно с первым выходом синхронизатора и выходом генератора 8 несущей частоты, а выход - с синхровходом передатчика 5, а на приемной стороне - последовательно соединенные приемник 10, согласованный фильтр (СФ) 11, амплитудный детектор (АД) 12, компаратор 13, первое запоминающее устройство (ЗУ) 14, второе ЗУ 15 и дешифратор 16, устройство 17 выборки и хранения сигналов (УВХ), сигнальный вход которого объединен с первым входом компаратора, тактовый вход подключен к его выходу, а выход соединен с его вторым входом, последовательно соединенные синхроблок 18, вход которого соединен с вторым выходом приемника 10, формирователь 19 импульсов (ФИ) и двоичный счетчик (ДC) 20, причем выход синхроблока 18 подключен к тактовым входам второго ЗУ 15, ДC 20 и третьему входу УВХ 17, выход ФИ 19 соединен с третьим входом компаратора 13, а выходы ДC 20 подключены к вторым информационным входам первого ЗУ 14, последовательно соединенные измеритель 21 фазы (ИФ), первый вход которого соединен с выходом СФ 11, третье ЗУ 22, четвертое ЗУ 23, блок 24 вычисления разности фаз (БВРФ) и решающее устройство (РУ) 25, n выходов которого являются дополнительными информационными выходами системы, причем вторые входы ИФ 21, третьего ЗУ 22 и четвертого ЗУ 23 объединены с выходом компаратора 13, схему И 26, выход которой соединен с третьим входом ЗУ 22, местный генератор 27 опорной частоты, выход которого соединен с третьим входом измерителя фазы 21, причем второй, третий, четвертый и пятый выходы ФИ 19 соединены соответственно с третьим входом четвертого ЗУ 23, тактовым входом РУ 25, первым входом схемы И 26, вторым входом схемы И 26 и четвертым входом ИФ 21. Передающая и приемная стороны системы соединены посредством линии связи 28.

Многоканальная система связи работает следующим образом. На передающей стороне К (К=1,2,3...) синхронных канальных сигналов, состоящих из символов "1" и "0" длительности Т и представляющих собой К-значное число в двоичном параллельном виде, поступают на временной манипулятор 3, так что на его выходе в момент времени τ_s = S•T/2^K (где S - значение входного двоичного числа в десятичной форме) относительно переднего фронта импульса, действующего на втором выходе синхронизатора 2 и совпадающего по времени с началом канальных символов, формируется прямоугольный импульс длительности Т/2^к, равной периоду следования коротких импульсов с первого выхода синхронизатора 2. Таким образом, каждой комбинации входных канальных символов соответствует одно из 2^к временных положений сигнала блока 3 на интервале времени 0, Т (и т.д.). Этот сигнал в блоке 4 используется для амплитудной манипуляции несущего колебания с определенной начальной фазой, поступающего с генератора 8 несущей частоты через фазоразностный манипулятор 7. Полученный групповой сигнал вместе с сигналами синхронизации, представляющими собой короткие радиоимпульсы на несущей частоте, поступающими с синхроблока 9 и несущими информацию о начале канальных символов, передается посредством передатчика 5 по линии связи 28. На приемной стороне групповой сигнал, поступающий вместе с помехами с выхода приемника 10, оптимально обрабатывается в СФ 11, детектируется по амплитуде в блоке 12 и поступает на сигнальные входы компаратора 13 и УВХ 17. На входы ФИ 19, УВХ 17, ДС 20 и ЗУ 15 подаются короткие синхроимпульсы с периодом Т, равным длительности информационных символов, вырабатываемые в синхроблоке 18 по выходному синхросигналу приемника 10 и совпадающие по времени с моментами окончания их при приеме. При поступлении первого синхроимпульса по его заднему фронту производится обнуление УВХ 17, ДС 20 и ЗУ 15, а на первом выходе ФИ 19 формируется 2^к коротких импульсов с периодом Т/2^к, соответствующих по времени возможным положениям максимумов амплитуды отфильтрованного сигнала. В момент действия первого из них (его переднего фронта) сигнал с выхода АД 12 поступает в компаратор 13 и сравнивается по уровню с сигналом, поступающим на второй его сигнальный вход с блока УВХ 17 (в данном случае нулевым). Если оно оказывается больше последнего, то на выходе компаратора 13 формируется перепад напряжения, который открывает вход УВХ 17 и позволяет в нем запомнить уровень выходного сигнала АД 12. Указанная процедура повторяется 2^к раз. В результате к моменту прихода второго синхроимпульса с выхода блока 18 и УВХ 17 оказывается записанным уровень наибольшего из выходных сигналов АД 12 в течение времени, равного Т. Двоичный К-разрядный счетчик ДС 20 предназначен для подсчета числа импульсов, поступающих на него с первого выхода блока ФИ 19. Каждый раз, когда на выходе компаратора 13 появляется перепад напряжения, показания К разрядов ДС 20 считываются в ЗУ 14. Это позволяет зафиксировать в нем номер временной позиции наибольшего из выходных сигналов АД 12 на интервале времени Т. В момент прихода второго синхроимпульса с выхода синхроблока 18 число, записанное в ЗУ 14, записывается в ЗУ 15. Дешифратор однозначным образом преобразует двоичное число в канальные символы, которые при отсутствии помех совпадают с переданными информационными символами К основных каналов.

Таким образом осуществляется передача и прием информации основных уплотняемых каналов.

Передача символов n (n=1, 2, 3...) дополнительных, синхронных с основными каналами, осуществляется посредством фазоразностной манипуляции смежных по времени радиоимпульсов группового сигнала. Эти символы поступают в параллельном виде через кодопреобразователь 6 на фазоразностный манипулятор 7 и устанавливают начальную фазу колебания, поступающего с генератора 8 несущей частоты, с одним из сдвигов ϑ_m = m(2π/2^m), где m - значение входного двоичного числа в десятичной форме, относительно начальной фазы радиоимпульса, установленной раньше. Демодуляция полученного таким образом сигнала осуществляется цифровым способом /3/ посредством блоков 21, 23-25. Запоминающее устройство ЗУ 22 используется для хранения промежуточных данных. Измеритель фазы 21 каждый раз при поступлении на его второй вход перепада напряжения с выхода компаратора 13 пропускает на свой выход часть эталонных импульсов, поступающих на его третий вход с пятого выхода блока ФИ 19, пропорциональную разности фаз выходного сигнала СФ 11 и местного не подстраиваемого генератора 27 несущей опорной частоты, а ЗУ 22 обнуляется и в нем осуществляется подсчет указанных импульсов. Этот же перепад обнуляет также ЗУ 23. В результате этого после момента времени i•Т(i=2, 3...) в ЗУ 22 при отсутствии помех оказывается записанным число, пропорциональное разности фаз двух смежных радиоимпульсов i-го и i+1-го. В момент времени i•Т+0,5τ (где τ - период несущей частоты) на первый вход схемы И 26 поступает импульс длительности 0,5•τ с четвертого выхода ФИ 19, который разрешает поступление на ее выход эталонных импульсов, которые переписывают число, зафиксированное в ЗУ 22, в ЗУ 23 и БВРФ 24. В результате, в момент времени i•Т+2τ действия короткого импульса на втором выходе ФИ 19 осуществляется перезапись числа из ЗУ 23 в БВРФ 24. Импульсы, поступающие с выходов 2, 3, 4 ФИ 19, и перепад напряжения на выходе компаратора 13 играют роль импульсов перезаписи, считывания, начала измерения и установки /3/.

Таким образом, предложенная многоканальная система связи позволяет повысить пропускную способность без дополнительных энергетических затрат.

Все блоки, входящие в систему, являются известными. Принцип работы и различные схемы фазоразностных манипуляторов даны, например, в книге А.М. Звездного и др. "Фазоразностная манипуляция", М.: Связь, 1967, с. 146-154.

Источники информации 1. Авторское свидетельство СССР 907834, кл. Н 04 J 11/00, 1982.

2. Патент РФ 2103827, кл. Н 04 J 11/00, Н 04 Q 11/00, 1996.

3. Л.Я. Липкин, А.А. Шишков "Цифровой демодулятор сигналов относительной фазовой манипуляции". Электросвязь, 2, 1973, с. 47.

Формула изобретения

Многоканальная система связи, осуществляющая передачу синхронных канальных символов, представляющих собой К-значное число, содержащая на передающей стороне синхронизатор и временной манипулятор, К входов которого являются основными информационными входами системы, а (К+1)-й и (К+2)-й входы соединены соответственно с первым и вторым выходами синхронизатора, передатчик и синхроблок, соединенный входом с первым выходом синхронизатора, а выходом - с синхровходом передатчика, а на приемной стороне - последовательно соединенные приемник и согласованный фильтр, последовательно соединенные компаратор и первое запоминающее устройство, второе запоминающее устройство и дешифратор, преобразующий двоичное число, записанное в первое запоминающее устройство и перезаписанное во второе запоминающее устройство, в канальные символы, устройство выборки и хранения сигнала, сигнальный вход которого объединен с первым входом компаратора, тактовый вход подключен к выходу компаратора, а выход соединен с вторым входом компаратора, последовательно соединенные синхроблок, вход которого соединен с вторым выходом приемника, формирователь импульсов и двоичный счетчик, причем выход синхроблока подключен к тактовым входам второго запоминающего устройства, двоичного счетчика и третьему входу устройства выборки и хранения сигнала, выход формирователя импульсов соединен с третьим входом компаратора, а выходы двоичного счетчика подключены к вторым информационным входам первого запоминающего устройства, отличающаяся тем, что на передающей стороне в нее введены амплитудный манипулятор, соединенный входом с выходом временного манипулятора, а выходом - с сигнальным входом передатчика, кодопреобразователь, n входов которого являются дополнительными информационными входами системы, причем передача n дополнительных символов осуществляется через кодопреобразователь в двоичном параллельном виде на фазоразностный манипулятор, выход которого подключен к второму входу амплитудного манипулятора, генератор несущей частоты и второй вход синхроблока, причем выход генератора несущей частоты подключен к второму входу синхроблока и (n+1)-му входу фазоразностного манипулятора, (n+2)-й и (n+3)-й входы которого подключены соответственно к выходу временного манипулятора и первому выходу синхронизатора, а на приемной стороне введены четыре дополнительных выхода формирователя импульсов, амплитудный детектор, вход которого подключен к выходу согласованного фильтра, а выход - к первому входу компаратора, последовательно соединенные измеритель фазы, вход которого подключен к выходу согласованного фильтра, третье запоминающее устройство, четвертое запоминающее устройство, блок вычисления разности фаз и решающее устройство, причем вторые входы измерителя фазы, третьего и четвертого запоминающего устройств объединены и соединены с выходом компаратора, а выход третьего запоминающего устройства подключен к второму входу блока вычисления разности фаз, схема И, выход которой соединен с третьим входом третьего запоминающего устройства, и местный генератор, выход которого подключен к третьему входу измерителя фазы, причем второй, третий, четвертый и пятый выходы формирователя импульсов соединены соответственно с третьим входом четвертого запоминающего устройства, тактовым входом решающего устройства, входом схемы И, вторым входом схемы И и четвертым входом измерителя фазы, при этом демодуляция n дополнительных символов осуществляется цифровым способом посредством измерителя фазы, четвертого запоминающего устройства, блока вычисления разности фаз и решающего устройства, n выходов которого являются дополнительными информационными выходами системы.

РИСУНКИ

Рисунок 1