Устройство для приема информации по трем параллельным каналам связи в системе передачи данных с решающей обратной связью

Изобретение относится к технике связи и вычислительной технике. Техническим результатом изобретения является обеспечение текущего контроля качества каналов передачи данных, выбор лучшего из них и минимизация вероятности необнаруженных ошибок в принимаемых данных путем использования трехканальной передачи информации с применением эффективной мажоритарной логики. Для достижения технического результата изобретение реализовано с использованием трех входных блоков, мажоритарного блока, состоящего из трех элементов «И» и одного элемента «ИЛИ», а также содержит шесть сумматоров, четыре декодера, анализатор, ключ, блок переспросов и выходной блок. 1 ил.

 

Изобретение относится к технике связи и вычислительной технике и может быть использовано в аппаратуре передачи данных, применяемой в особо надежных территориальных автоматизированных системах управления, работающих в условиях воздействия электромагнитных помех. При этом качество передачи данных должно быть высоким, а вероятность необнаруженных ошибок минимальна.

Известно устройство для приема информации по двум параллельным каналам связи [Авторское свидетельство СССР №473314 класса H04L 1/16 за 1975 г.], содержащее сумматор по модулю два, ключ, первый и второй блоки повышения достоверности, блок переспросов, выходное устройство, информационный выход устройства и информационные входы первого и второго каналов, ключ соединен со входом выходного устройства.

Недостатками известного устройства является отсутствие контроля качества приема данных, относительно высокая вероятность появления необнаруженных ошибок в принимаемых данных и высокая вероятность возникновения сигнала переспроса данных.

Наиболее близким по технической сущности к заявленному устройству является устройство для приема информации с повышенной достоверностью [патент на изобретение №2530335 класса H04L 1/16 за 2013 г.], содержащее первый и второй входные блоки (бл), первый элемент (эл) И, эл ИЛИ, первый сумматор по модулю два (м2), три декодера, анализатор, ключ, бл переспросов и выходной бл, причем входы первого и второго входных бл являются соответствующими первым и вторым информационными входами устройства, выход первого входного бл соединен с первыми входами первых эл И и сумматора м2 и входом первого декодера, первый и второй выходы которого соединены соответственно с первыми входами анализатора и ключа, выход которого через выходной бл связан с информационным выходом устройства, выход второго входного бл соединен со вторыми входами первых эл И и сумматора м2 и входом второго декодера, первый и второй выходы которого соединены соответственно со вторыми входами анализатора и ключа, первый и второй выходы третьего декодера соединены соответственно с третьими входами анализатора и ключа, выход первого сумматора м2 соединен с четвертым входом анализатора, первый и второй выходы которого соединены соответственно с четвертым входом ключа и входом бл переспросов, выход которого является выходом сигнала переспроса устройства.

Однако, известное устройство не обеспечивает высокую надежность межобъектового обмена, текущий контроль качества каналов передачи данных, выбор лучшего из них и как следствие - минимизацию вероятности необнаруженных ошибок в принимаемых данных.

Техническим результатом и целью заявляемого изобретения является устранение недостатков прототипа - обеспечение текущего контроля качества каналов передачи данных, выбор лучшего из них и как следствие -минимизацию вероятности необнаруженных ошибок в принимаемых данных, путем использования трехканальной передачи информации с применением эффективной мажоритарной логики.

Указанный технический результат достигается тем, что устройство приема информации по трем параллельным каналам связи в системе для передачи данных с решающей обратной связью, содержащее первый и второй входные блоки (бл), первый элемент (эл) И, эл ИЛИ, первый сумматор по модулю два (м2), три декодера, анализатор, ключ, бл переспросов и выходной бл, причем входы первого и второго входных бл являются соответствующими первым и вторым информационными входами устройства, выход первого входного бл соединен с первыми входами первых эл И и сумматора м2 и входом первого декодера, первый и второй выходы которого соединены соответственно с первыми входами анализатора и ключа, выход которого через выходной бл связан с информационным выходом устройства, выход второго входного бл соединен со вторыми входами первых эл И и сумматора м2 и входом второго декодера, первый и второй выходы которого соединены соответственно со вторыми входами анализатора и ключа, первый и второй выходы третьего декодера соединены соответственно с третьими входами анализатора и ключа, выход первого сумматора м2 соединен с четвертым входом анализатора, первый и второй выходы которого соединены соответственно с четвертым входом ключа и входом бл переспросов, выход которого является выходом сигнала переспроса устройства, дополнительно содержит третий входной бл, четвертый декодер, второй и третий эл И и пять сумматоров м2, причем выход первого эл И соединен с первым входом эл ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом второго эл И, первый и второй входы которого соединены соответственно с выходами первого и третьего входных бл, выход эл ИЛИ соединен со входом третьего декодера и с первыми входами второго, третьего и четвертого сумматоров м2, выходы которых соединены соответственно с пятым, шестым и седьмым входами анализатора, восьмой и девятый входы которого соединены соответственно с выходами пятого и шестого сумматоров м2, третий вход эл ИЛИ соединен с выходом третьего эл И, первый и второй входы которого соответственно соединены с выходами второго и третьего входных бл, выход третьего входного бл соединен с первыми входами пятого и шестого и со вторым входом четвертого сумматоров м2 и со входом четвертого декодера, выходы которого соединены соответственно с пятым входом ключа и десятым входом анализатора, вторые входы второго и пятого сумматоров м2 соединены с выходом первого входного бл, вторые входы третьего и шестого сумматоров м2 соединены с выходом второго входного бл, третий выход анализатора является выходом информации о состоянии каналов устройства, при этом первый, второй и третий эл И и эл ИЛИ образуют мажоритарный блок.

На чертеже представлена структурная электрическая схема устройства для приема информации по трем параллельным каналам связи в системе для передачи данных с решающей обратной связью.

Устройство содержит входные блоки 1, 2 и 3 по одному в каждом канале, элементы И 4, 5 и 6, элемент ИЛИ 7, входящие в мажоритарный блок 8, сумматоры по модулю два 9, 10, 11, 12, 13 и 14, декодеры 15, 16, 17 и 18, анализатор 19, блок 20 переспросов, ключ 21, выходной блок 22, информационный выход 23 устройства, выход 24 информации о состоянии каналов связи, выход 25 сигнала переспроса и информационные входы 26, 27 и 28 соответственно первого, второго и третьего каналов связи устройства.

Используемые в устройстве элементы (за исключением анализатора 19) широко применяются в РФ. Анализатор 19 может быть реализован также на простейших элементах широкого применения или на базе процессора. Логика его работы будет раскрыта при описании работы устройства.

Устройство приема информации по трем параллельным каналам 26, 27 и 28 связи в системе для передачи данных с решающей обратной связью, содержащее первый и второй входные блоки (бл) 1 и 2, первый элемент (эл) И 4, эл ИЛИ 7, первый сумматор 10 по модулю два (м2), три декодера 15, 16 и 18, анализатор 19, ключ 21, бл 20 переспросов и выходной бл, 20 причем входы первого 1 и второго 2 входных бл являются соответствующими первым и вторым информационными входами устройства, выход первого входного бл 1 соединен с первыми входами первых эл И 4 и сумматора 10 м2 и входом первого декодера 15, первый и второй выходы которого соединены соответственно с первыми входами анализатора 19 и ключа 21, выход которого через выходной бл 22 связан с информационным выходом 23 устройства, выход второго входного бл 2 соединен со вторыми входами первых эл И 4 и сумматора 10 м2 и входом второго декодера 16, первый и второй выходы которого соединены соответственно со вторыми входами анализатора 19 и ключа 21, первый и второй выходы третьего декодера 18 соединены соответственно с третьими входами анализатора 19 и ключа 21, выход первого сумматора 10 м2 соединен с четвертым входом анализатора 19, первый и второй выходы которого соединены соответственно с четвертым входом ключа 21 и входом бл 20 переспросов, выход которого является выходом 25 сигнала переспроса устройства, дополнительно содержит третий входной бл 3, четвертый декодер 17, второй 5 и третий 6 эл И и пять сумматоров 9, 11, 12, 13 и 14 м2, причем выход первого эл И 4 соединен с первым входом эл ИЛИ 7, второй вход которого соединен с выходом второго эл И 5, первый и второй входы которого соединены соответственно с выходами первого 1 и третьего 3 входных бл, выход эл ИЛИ 7 соединен со входом третьего декодера 18 и с первыми входами второго 9, третьего 12 и четвертого 14 сумматоров м2, выходы которых соединены соответственно с пятым, шестым и седьмым входами анализатора 19, восьмой и девятый входы которого соединены соответственно с выходами пятого 11 и шестого 13 сумматоров м2, третий вход эл ИЛИ 7 соединен с выходом третьего эл И 6, первый и второй входы которого соответственно соединены с выходами второго 2 и третьего 3 входных бл, выход третьего входного бл 3 соединен с первыми входами пятого 11 и шестого 13 и со вторым входом четвертого 14 сумматоров м2 и со входом четвертого декодера 17, выходы которого соединены соответственно с пятым входом ключа 21 и 10 входом анализатора 19, вторые входы второго 9 и пятого 11 сумматоров м2 соединены с выходом первого входного бл 1, вторые входы третьего 12 и шестого 13 сумматоров м2 соединены с выходом второго входного бл 2, третий выход анализатора 19 является выходом 24 информации о состоянии каналов устройства, при этом первый 4, второй 5 и третий 6 эл И и эл ИЛИ 7 образуют мажоритарный бл 8 устройства.

Устройство работает следующим образом. Принимаемые по трем каналам 26, 27 и 28 три потока битов одинаковых данных поступают на входы входных бл 1, 2 и 3 и идут по трем направлениям:

- на мажоритарную схему 8, которая включает три элемента И 4, 5, 6 и элемент ИЛИ 7. Мажоритарная схема на своем выходе возвращает бит, который совпадает со значением на большинстве входов. Например, при подаче на входы схемы «110», она выведет «1». Бит на выходе мажоритарной схемы 8 будет являться наиболее вероятным, учитывая помехи в каналах связи. Получаемый бит поступает на вход декодера 18, где принимаемые данные декодируются, результат декодирования через выход контроля декодера 18 поступает в анализатор 19.

- на декодеры каждого из каналов 15, 16 и 17. При заполнении буфера декодера, принятая последовательность битов декодируется. Результаты декодирования кодограммы в каждом из каналов пересылаются на соответствующие входы анализатора 19.

- в сумматоры по модулю два 9, 10, 11, 12, 13, 14 для сверки. С помощью этих сумматоров по модулю два проводится взаимная побитовая проверка на наличие ошибок в каждом из каналов, а с помощью сумматоров по модулю два 9, 12 и 14 - по сравнению с битом на выходе мажоритарной схемы (наиболее вероятным). Результаты взаимной сверки принимаемых данных в сумматорах по модулю два 9, 10, 11, 12, 13, 14 поступают в анализатор 19. По результатам сверки и по завершении декодирования принимаемой кодограммы в декодерах 15, 16, 17 и 18 анализатор 19 делает вывод о том, по какому из каналов пришла верная или неверная кодограмма.

Если все три комбинации от трех каналов пришли без ошибок, то по результатам анализа ситуации в анализаторе 19 принятая комбинация через ключ 21 поступает на выходной блок 22. При этом на выход подается комбинация из канала, имеющего лучшую статистику по вероятности ошибок. В анализаторе 19 проводится подсчет ошибок по результатам декодирования принимаемых данных. Так как в лучшем канале ошибок меньше, то и вероятность необнаруженных ошибок в итоге на выходе представленного устройства будет меньше. В рассмотренном устройстве достигается ситуация высококачественного приема данных.

Данные на выходе декодера 18 считаем наиболее достоверными, так как с выхода мажоритарной схемы 8 поступает поток битов более вероятный (совпавший в трех и как минимум в двух каналах). Если этот поток битов с выхода мажоритарной схемы 8 успешно декодировался - следует считать принятые данные на выходе декодера 18 наиболее достоверными.

Если в мажоритарной схеме 8 попарное сопоставление битов первого канала со вторым, первого с третьим и второго с третьим выявило несовпадение какой-то части битов, в кодограмме, которая, как следствие, вероятнее всего не будет декодирована в декодере 18, остается вероятность правильного приема кодограммы в каком-то из каналов декодером 15 или 16 или 17. В таком случае правильное декодирование кодограммы в одном из декодеров 15, 16 или 17 является основанием (с учетом высоких ошибок обнаруживающих свойств используемого кода) принять декодированную кодограмму и передать ее на выход выходного блока 22.

При правильном декодировании кодограммы более чем в одном из декодеров 15, 16 или 17 на выход устройства будет выдана кодограмма из канала, имеющего наилучшую статистику по вероятности ошибок.

Побитный анализ принимаемых данных осуществляется сопоставлением битов данных в сумматорах по модулю два 10, 11, 13. Результаты сопоставления принимаемых данных передаются в анализатор 19, где накапливается статистика качества работы канала первого, второго и третьего.

Побитный анализ принимаемых данных осуществляется также сопоставлением битов данных в сумматорах по модулю два 9, 12, 14. Здесь сопоставление битов принимаемых данных происходит с битами данных с выхода мажоритарной схемы 8. Результаты сопоставления принимаемых данных передаются в анализатор 19, где накапливается статистика качества работы канала первого, второго и третьего.

Результаты декодирования принимаемых данных в декодерах 15, 16, 17 (с учетом высоких ошибок обнаруживающих свойств используемого кода) являются основанием для передачи правильно принятой кодограммы через ключ 21 на выход 23 выходного блока 22. При этом, если кодограмма правильно декодировалась в двух или в трех декодерах одновременно, на выход 23 устройства передается кодограмма из канала имеющего наилучшую статистику по вероятности ошибок.

Результаты декодирования принимаемых кодограмм в декодерах 15, 16, 17 и 18 передаются в анализатор 19, где накапливается статистика качества работы канала первого, второго и третьего.

Если принимаемая кодограмма из трех каналов не декодировалась успешно ни в одном из декодеров, то на выход не подается информация, а выполняется переспрос через блок переспросов 20.

Использование при приеме данных в текущий период времени лучшего из каналов в условиях подавляющего электромагнитного мешающего воздействия средствами радиоэлектронной борьбы позволяет осуществлять в АСУ обмен данными с максимально возможным качеством. Предлагаемое устройство приема информации по трем каналам связи кроме того минимизирует вероятность необнаруженной ошибки за счет использования в каждый период времени лучшего канала.

Результаты текущего анализа состояния каналов связи в анализаторе 19 как в случае отказа каналов связи, так и при текущем контроле качества работы каналов связи на уровне принимаемых битов и на уровне принимаемых кодограмм передается по выходу 24 обслуживающему персоналу для принятия в случае необходимости требуемых решений.

Устройство приема информации по трем параллельным каналам связи в системе для передачи данных с решающей обратной связью, содержащее первый и второй входные блоки (бл), первый элемент (эл) И, эл ИЛИ, первый сумматор по модулю два (м2), три декодера, анализатор, ключ, бл переспросов и выходной бл, причем входы первого и второго входных бл являются соответствующими первым и вторым информационными входами устройства, выход первого входного бл соединен с первыми входами первых эл И и сумматора м2 и входом первого декодера, первый и второй выходы которого соединены соответственно с первыми входами анализатора и ключа, выход которого через выходной бл связан с информационным выходом устройства, выход второго входного бл соединен со вторыми входами первых эл И и сумматора м2 и входом второго декодера, первый и второй выходы которого соединены соответственно со вторыми входами анализатора и ключа, первый и второй выходы третьего декодера соединены соответственно с третьими входами анализатора и ключа, выход первого сумматора м2 соединен с четвертым входом анализатора, первый и второй выходы которого соединены соответственно с четвертым входом ключа и входом бл переспросов, выход которого является выходом сигнала переспроса устройства, отличающееся тем, что устройство дополнительно содержит третий входной бл, четвертый декодер, второй и третий эл И и пять сумматоров м2, причем выход первого эл И соединен с первым входом эл ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом второго эл И, первый и второй входы которого соединены соответственно с выходами первого и третьего входных бл, выход эл ИЛИ соединен со входом третьего декодера и с первыми входами второго, третьего и четвертого сумматоров м2, выходы которых соединены соответственно с пятым, шестым и седьмым входами анализатора, восьмой и девятый входы которого соединены соответственно с выходами пятого и шестого сумматоров м2, третий вход эл ИЛИ соединен с выходом третьего эл И, первый и второй входы которого соответственно соединены с выходами второго и третьего входных бл, выход третьего входного бл соединен с первыми входами пятого и шестого и со вторым входом четвертого сумматоров м2 и со входом четвертого декодера, выходы которого соединены соответственно с пятым входом ключа и десятым входом анализатора, вторые входы второго и пятого сумматоров м2 соединены с выходом первого входного бл, вторые входы третьего и шестого сумматоров м2 соединены с выходом второго входного бл, третий выход анализатора является выходом информации о состоянии каналов устройства, при этом первый, второй и третий эл И и эл ИЛИ образуют мажоритарный бл устройства.