Способ передачи и распознавания двоичной информации

 

Изобретение относится к технике электросвязи, в частности к системам передачи и приема двоичной информации. Техническим результатом является упрощение способа передачи и распознавания двоичной информации. Технический результат достигается тем, что на передающей стороне формируют последовательность гармонических сигналов, характеризующих величины логических уровней, передают последовательность данных сигналов по каналу связи, на приемной стороне принятый сигнал подвергают аналогово-цифровому преобразованию и по образованному массиву цифровых отчетов распознают принятую последовательность данных, причем при распознавании принятой последовательности данных фиксируют первый переход принимаемого сигнала через нулевой уровень и начинают определять среднее значение этого сигнала, также сравнивают значения отсчетов принимаемого сигнала и его среднего значения периодов сигнала, с помощью которых производят передачу логических уровней, определяют момент максимальной близости принимаемого сигнала и его среднего значения, значение найденного интервала времени между первым переходом принимаемого сигнала и его среднего значения рассматривают как период сигнала Т_c и сравнивают это значение с периодом сигнала, с помощью которого формировалась передача логических уровней, и судят о величине принятого логического уровня. 2 ил., 1 табл.

Изобретение относится к электротехнике, в частности к электросвязи, и может быть использовано в системах телеуправления и сигнализации, а именно в системах передачи и приема двоичной информации.

При передаче информации по зашумленным линиям связи возникает необходимость в повышении достоверности принимаемых данных при минимальных вычислительных затратах. Ввиду этого задача достоверного и быстрого распознавания принятой двоичной информации является актуальной.

Известен способ передачи и распознавания двоичной информации (Каримов Р. Н. , Кац Е.Я., Червякова О.В. Быстрый алгоритм обнаружения сигналов заданной частоты в линиях связи.//Межвузовский научный сборник: - Саратов, 1998. - с. 52-59. ), который выбран в качестве прототипа. Известный способ состоит в том, что при передаче логических уровней для последовательного потока данных на передающей стороне с помощью генераторов, построенных с применением кварцевых резонаторов, формируют последовательный поток гармонических сигналов с частотами 30 кГц для передачи логической "l" и 20 кГц для передачи логического "0". Сформированный поток гармонических сигналов передают по каналу связи. На приемной стороне принятый сигнал подвергают обработке аналогово-цифровым преобразователем (АЦП) и по образованному массиву цифровых отсчетов распознают одну из высокочастотных составляющих, а именно сигнал с частотой 30 кГц.

Недостатками известного способа являются: необходимость в применении кварцевых резонаторов при формировании гармонических сигналов; необходимость в достаточно большой длине реализации анализируемого гармонического сигнала (5 периодов) при его распознавании; существенная зависимость от установленных частот для передачи логических уровней и привязка этих частот к определенному спектру.

Задачей предлагаемого изобретения является упрощение способа передачи и распознавания двоичной информации.

Поставленная задача достигается тем, что в способе передачи и распознавания двоичной информации как и в прототипе для передачи последовательного потока данных на передающей стороне формируют последовательность гармонических сигналов, характеризующих величины логических уровней. Данную последовательность передают по каналу связи. На приемной стороне принятый сигнал подвергают аналогово-цифровому преобразованию и по образованному массиву цифровых отсчетов распознают принятую последовательность данных.

Согласно изобретению в отличие от прототипа при распознавании двоичной информации по образованному массиву цифровых отсчетов фиксируют первый переход принимаемого сигнала через нулевой уровень и с этого момента времени начинают определять среднее значение этого сигнала. Одновременно с этим, сравнивая значения отсчетов принимаемого сигнала и его среднего значения в области известных значений периодов сигналов, с помощью которых производят передачу логических уровней, определяют момент максимальной близости принимаемого сигнала и его среднего значения в пределах половины периода дискретизации принимаемого сигнала. Значение интервала времени между первым переходом принимаемого сигнала через нулевой уровень и моментом максимальной близости принимаемого сигнала и его среднего значения в пределах половины периода дискретизации принимаемого сигнала рассматривают как период сигнала Т_с. При равенстве Т_с периоду сигнала, с помощью которого формировалась передача логической "l", получают результат о принятии логической "l". При равенстве Т_с периоду сигнала, с помощью которого формировалась передача логического "0", получают результат о принятии логического "0".

Определение первого перехода принимаемого сигнала через нулевой уровень позволяет учесть влияние фазового сдвига этого сигнала. За счет того, что определение Т_с производится в области известных значений периодов сигналов, с помощью которых производят передачу логических уровней, представилось возможным обрабатывать принимаемые сигналы в режиме текущего времени, используя только две ячейки памяти для хранения текущих отсчетов принимаемого сигнала и его среднего значения. Распознавание логических уровней при помощи определения величины периода принимаемого сигнала на основе анализа самого сигнала и его среднего значения позволило обрабатывать сигналы с высоким уровнем помех при возможном отклонении частоты гармонических сигналов до 10% от номинальной частоты при их формировании.

Предлагаемый способ передачи и распознавания двоичной информации обладает рядом преимуществ, которые выражаются в том, что появляется возможность быстрой обработки принятых гармонических сигналов в режиме реального времени, не требующая большого числа ячеек памяти, допускается отклонение частоты гармонических сигналов до 10% от номинальной частоты при их формировании, а так же появляется возможность обрабатывать сигналы с постоянной составляющей, любым фазовым сдвигом и высоким уровнем помех.

На фиг. 1 изображена структурная схема реализации предлагаемого способа передачи и распознавания двоичной информации.

На фиг. 2 приведены графики изменений во времени сигнала (2) U_i (кривая 1) и его среднего значения Y_i (кривая 2).

В таблице приведены области пересечений сигналов (2) и (3) с их средними значениями.

Способ передачи и распознавания двоичной информации реализован с помощью структурной схемы (фиг. 1), содержащей шифратор 1, на первый вход которого подается последовательный поток двоичной информации x(t), генераторы 2 и 3, выходы которых соединены со вторым и третьим входами шифратора, аналогово-цифровой преобразователь 4 (АЦП), вход которого соединен через линию связи с выходом шифратора 1, устройство определения периода 5, вход которого соединен с выходом АЦП 4, а выход - с входом устройства вывода данных 6.

В качестве генераторов 2 и 3 могут быть использованы генераторы серии ГА-117, ГЗ-105 или ЕЗ-106, или они могут быть собраны на логический микросхемах серии 176, 561 или аналогичных сериях. Шифратор 1 может быть выбран из 1561 или аналогичной ей серии интегральных микросхем. В качестве АЦП 4 можно использовать преобразователь К1107ПВ2 или аналогичный ему. Устройство определения периода сигнала 5 и устройство вывода данных 6 может быть реализовано на базе микропроцессора КР580ВМ1 или аналогичного ему.

Последовательный поток данных двоичной информации x(t) подается на шифратор 1, который с помощью генераторов частот 2 и 3 формирует последовательность гармонических сигналов u(t), частоты которых соответствуют передаваемым логическим уровням. Данный поток гармонических сигналов передается по каналу связи, который может представлять собой телефонную линию или выделенный канал на ЛЭП. На приемной стороне принятый из линии связи сигнал u'(t), подвергают обработке через АЦП 4. По образованному массиву цифровых отсчетов с помощью устройства определения периода 5 определяют период сигнала Т_с по моментам пересечения самого сигнала с его средним значением. При этом фиксируется первый переход рассматриваемого сигнала через нулевой уровень и, начиная с этого момента времени t_нач, производится вычисление среднего значения Y_i этого сигнала в каждый i-й момент времени где U_i - текущий отсчет принятого сигнала.

В это же время, зная значения периодов сигналов, характеризующих передаваемые логические уровни, производят вычисление Т_c в ожидаемой области. При этом, если для передачи логических уровней использовать гармонические сигналы u(t)=100•sin(2•π•2000+53^o); (2) u(t)=100•sin(2•π•3000+53^o), (3) то периоды этих сигналов составят соответственно 5•10^-5 и 3,33•10^-5 с. Из этого следует, что ожидаемая область для этих сигналов может начинаться с момента t_нач+3•10^-5 с.

На фиг. 2 для иллюстрации определения Т_с приведены графики изменений во времени сигнала (2) и его среднего значения, где кривая 1 описывает изменение самого сигнала U_i, а кривая 2 описывает изменение среднего значения Y_i этого сигнала.

Во время определения Y_i, начиная с некоторого момента времени, характеризующего начало ожидаемой области, определяют момент пересечения кривой Y_i с U_i. Данную процедуру производят с помощью сравнений значений отсчетов массивов Y_i и U_i в соответствии со следующим алгоритмом: 1) фиксируется знак сигнала U_i в момент t_нач+10, то есть определяют, возрастает или убывает кривая сигнала в ожидаемой области пересечений; 2) если кривая сигнала U_i возрастает в ожидаемой области пересечений, то момент пересечения кривых Y_i и U_i определяют по моменту превышения значения текущего отсчета сигнала U_i по отношению к значению текущего отсчета сигнала Y_i; 3) если кривая сигнала U_i убывает в ожидаемой области пересечений, то момент пересечения кривых Y_i и U_i определяют по моменту превышения значения текущего отсчета сигнала Y_i по отношению к значению текущего отсчета сигнала U_i.

В таблице для примера представлены области пересечений сигналов (2) и (3) с их средними значениями. Как видно из таблицы пересечение сигнала (2) с его средним значением происходит в момент времени t=6,8•10^-5 с. При этом период этого сигнала составит 6,8•10^-5-1,8•10^-5=5•10^-5 с. Для сигнала (3) момент пересечения с его средним значением приходится на момент времени t= 4,5•10^-5 с. Период этого сигнала составит 4,5•10^-5-1,2•10^-5=3,3•10^-5 с.

Разброс частот сигналов (2) и (3) допускает отклонение частот этих сигналов до 10% от номинальных, ввиду чего могут быть снижены требования по стабильности частот гармонических сигналов при их формировании.

После определения Т_c устройство вывода данных 6 выдает результат о принятии логической "1" при равенстве Т_c периоду сигнала, с помощью которого формировалась передача логической "1". Если же Т_c равен периоду сигнала, с помощью которого формировалась передача логического "0", то устройством вывода данных 6 выдается результат о принятии логического "0". Погрешность определения периода принятого сигнала может составлять до 10% от номинальной величины, что не отразится на точности определения принятого логического уровня.

Таким образом, предлагаемый способ передачи и распознавания двоичной информации позволяет отказаться от определения величин частот передаваемых сигналов и от обработки всего массива отсчетов, характеризующего последовательный поток данных, а так же появляется возможность быстрой обработки принятых гармонических сигналов в режиме реального времени с постоянной составляющей, любым фазовым сдвигом и высоким уровнем помех, не требующая большого числа ячеек памяти и допускающая отклонение частоты гармонических сигналов до 10% от номинальной частоты при их формировании, что упрощает процесс передачи и распознавание двоичной информации.

Формула изобретения

Способ передачи и распознавания двоичной информации, заключающийся в том, что при передаче последовательного потока данных на передающей стороне формируют последовательность гармонических сигналов, характеризующих величины логических уровней, передают последовательность данных сигналов по каналу связи, на приемной стороне принятый сигнал подвергают аналогово-цифровому преобразованию и по образованному массиву цифровых отчетов распознают принятую последовательность данных, отличающийся тем, что при распознавании принятой последовательности данных фиксируют первый переход принимаемого сигнала через нулевой уровень и с этого момента времени начинают определять среднее значение этого сигнала, одновременно с этим, сравнивая значения отсчетов принимаемого сигнала и его среднее значение в области известных значений периодов сигнала, с помощью которых производят передачу логических уровней, определяют момент максимальной близости принимаемого сигнала и его среднего значения в пределах половины периода дискретизации принимаемого сигнала, значение найденного интервала времени между первым переходом принимаемого сигнала через нулевой уровень и моментом максимальной близости принимаемого сигнала и его среднего значения в пределах половины периода дискретизации принимаемого сигнала рассматривают как период сигнала Т_c, при равенстве Т_c периоду сигнала, с помощью которого формировалась передача логической "1", получают результат о принятии логической "1", при равенстве Т_c периоду сигнала, с помощью которого формировалась передача логического "0", получают результат о принятии логического "0".

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3