Способ контроля принимаемых дискретных сигналов

 

Союз Соеетскик

Социалистическик

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕПЛЬСТВУ

<1>858057 (61) Дополнительное и авт. свид-ву(22) Заявлено 100779 (21) 2794510/18-24 с присоединением заявки 14о (23) Приоритет

Опубликовано 23.08.81 Бюллетень М 31

Дата опубликования описания 230881 (51)М. Кл з

G 08 С 19/28

Государственный комитет

СССР по делам изооретений и открытий (53) УДК 8 1.398 (088. 8) (72) Автор и з обретен и я

А.В.Коротаев (71) Заявитель (-.4)

ДИСКРЕТНЫХ СИГНАЛОВ

Изобретение относится к вычислительной технике и системам связи, в частнос и к способам обнаружения и коррекции искажений в системах передачи и хранения информации, представленной в виде последовательности цифровых электрических сигналов.

Известен способ передачи дискретной информации избыточными кодами, при котором на передающей стороне информацию от источника вводят группами по К информационных элементов с проверочными элементами контрольной свертки, образующих кодовое слово, осуществляют текущий следящий прием передаваемого кодового слова с демодуляцией информационных элементов, а на приемной стороне осуществляют обнаружение ошибок (11.

Известный способ обладает недостатками — необходимостью проведения на передающей стороне преобразований над основными электрическими сигналами для получения дополнительных контрольных сигналов, которые затем передаются или запоминаются вместе с основными, и проведением аналогичных преобразований на приемной стороне для определения наличия и местоположения ошибки.

Кроме того, выполнение преобразований по определенному закону приво дит к тому, что известный способ оказывается сложным в реализации.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является способ контроля принимаемых дискретных сигналов, заключающийся в том, что последовательность дискретных сигналов квантуют по уровню и по времени, Формируют дублирующую ее последовательность, изменяют Фазу каждого квантованного сигнала в дублирующей последовательности на про15 тивоположную и по результатам формируют контрольную последовательность (2).

Недостатком известного способа является необходимость многократного

29 использования основных электрических сигналов, что снижает эффективную скорость передачи информации.

Цель изобретения — повышение скорости приема сигналов.

25 Поставленная цель достигается тем, что в способе, заключающемся в том, что последовательность принимаемых дискретных сигналов квантуют по уровню и по времени, формируют дублирую3Р щую ее последовательность, изменяют

858057 фазу каждого кнантованного сигнала в дублирующей последовательности на противоположную, дублирующую последовательность сигналов разбивают на ряд пропорциональньух периоду квантования интервалов, длительность наименьшего из которых не менее трех периодов квантования, а длительность интервалов между исходными последовательностями дискретных сигналов не менее длительности наибольшего интервала квантования, сигналы каждого интервала дублирующей последовательности задерживают на время, пропорциональное периоду квантования внутри каждого отрезка дублирующей последовательности определяют значение амплитуды сигнала в пределах последних периодов квантонания и в соответстнии с ним и с числом периодон квантования изменяют на противоположную фазу сигналов оставшихся периодов квантования каждого отрезка дублирующей последовательности.

На фиг.l приведены а) исходные и соответствующие им квантонанные по уровню и по времени с периодом Г электрические сигналы; б) последовательности, дублирующие исходные электрические сигналы, разбитые на три интервала времени

- и отделенные друг от друга ийтернала. и в) электрические сигналы трех интерналон времени и соответствующие им задержанные электрические сигналы с учетом изменения фазы;

r) контрольные электрические сигналы, соответствующие сумме по модулю задержанных электрических сигналов; д) основные и контрольные электри ческие сигналы, используемые при передаче или хранении информации.

На фиг.2 в деталях показан процесс задержки и изменения Фазы электрических сигналов трех интервалов времени а) исходная последовательность электрических сигналов; б,д,з) значения амплитуды электри ческих сигналов н пределах последнего периода квантования t соответствующих временных интервалов; в,е,и) электрические сигналы оставшихся периодов, соответствующих временных интервалов с учетом изменения фазы; г,ж,к) результирующие и соответствующие им задержанные электрические сигналы временных интервалов. процесс поиска и цифрового элекНа фиг.3 показан,коррекции искажения тричес сого сигнала а) искаженные на щие им кнантонанные сигналы; и соответствуюэлектрические

45 б) последовательности, дублирующие исходные электрические сигналы, разбитые на интервалы; в) содержащие искажение электрические сигналы трех интервалов времени и соответствующие им задержанные электрические сигналы с учетом изменения фазы;

r) электрические сигналы, полученные в результате сравнения контрольных электрических сигналов с первоначальными: д) скорректированная на 3 8 последовательность электрических сигналову

На фиг.4 приведенч а) примеры электрических сигналов, искаженные на с, С, Сз и с,. б) контрольные сигналы, соответстнующие искажениям с -г ; в) контрольные сигналй, соответствующие основным электрическим сигналам без искажений.

На фиг.5 приведен пример формиронания контрольных электрических сигналов с задержкой перного интервала на T = 13 Г, и второго — на

Т = 9Г.

На фиг.б в деталях показан другой пример задержки и изменения фазы электрических сигналон трех интерналов времени: а) исходная последовательность электрических сигналов; б,д,з) значения амплитуды электрических сигналов н пределах последнего периода квантования Г у соответствующих временных интервалов; в,е,и) электрические сигналы оставшихся периодов соотнетствующих временных интервалов с учетом изменения фазы; г,ж,к) результирующие и соответствующие им задержанные электрические сигналы временных интервалов.

На фиг.7 приведены примеры формирования контрольных сигналов; а) последовательность электрических сигналов нельзя отличить от случая их полного пропадания; б) последонательность электрических сигналов отличается от случая их полного пр падания, так как контрольные сигналы имеют дна значения амплитуды.

Электрические сигналы квантуют по уровню и по времени (фиг.la), период квантования по нремени равен с .

После этого формируют последовательности электрических сигналов (фиг.lб), дублируя исходные сигналы и разбивая их на ряд интервалон нремениу

t = 4 с, tg= 3Zi

Ллительность интерналон между последовательностями электрических сигналов устанавливают t„= 57,".

Затем (фиг,la и 2) определяют значение амплитуды электрических сигналов н пределах последних периодон квано58057 тования Гк, каждого временного интервала и s соответствии с ним и числом периодов квантования, в течение которых амплитуда электрического сигнала имеет максимальное значени, изменяют на противоположную фазу сигналов оставшихся периодов каждого временного интервала. Амплитуда электрического сигнала в пределах последнего Гипериода квантования первого t„ и второго 1 временных р интервалов имеет максимальное значение (фиг.2б,д) . Поэтому кратность изменения фазы сигналов оставшихся периодов этих интервалов равна числу периодов квантования, в течение которых амплитуда электрического сигнала имеет максимальное значение.

Фазу сигналов оставшихся периодов первого интервала t< изменяют на противоположную два раза и в результате она совпадает с первоначальной (фиг.2в), а фазу сигналов второго интервала t> — один раз.

Поэтому сигналы оставшихся периодов этого интервала находятся в проти- Я вофазе с первоначальными (фиг.2е).

Амплитуда электрического сигнала в пределах последнегоЧ:я периода квантования третьего временного интервала t имеет минимальное значение ЗО (фиг.2з). Поэтому кратность изменения фазы электрических сигналов оставшихся периодов интервала на единицу больше числа периодов квантования, в течение которых ампли- З5 туда электрического сигнала имеет максимальное значение. Фазу сигналов оставшихся периодов интервала изменяют на противоположную три раза и в результате эти сигналы находятся в противофазе с первоначальными. Фаза электрических сигналов в пределах периодов квантования Ти остается без изменений. Сигналы первого интервала t (Фиг.1в и 2) задержи.( вают на Т вЂ” — 12 о (фиг, 2г), сигналы 4$ второго интервала t2 задерживают на

Т = 8 t (фиг.2ж), а сигналы. третьего ийтервала c .— на Т = 5Ч (фиг.2к) .

Э

Контрольные электрические сигналы (фиг.1г) формируют, суммируя по модулю два сигнала задержанных интервалов. Затем их используют совмест" но с основными электрическими сигналами (фиг. 1д) при передаче или хранении информации, принимая за единицу электрический сигнал с экстремальным, например положительным значением амплитуды и длительностью .

При поиске искажений электрического сигнала (фиг.За) указанную последовательность операций повто- 40 ряют (фиг.За,б,в) и по результатам сравнения вновь сформированных контрольных сигналов с первоначальными (фиг.Зг) судят о наличии местоположения искажения (фиг.4а,б). 65

В данном случае электрический rèãнал искажен на Гg . Искажение корректируют (фиг.3д) изменением на Т фазы электрического сигнала.

Параметры способа следующие.

Разбиение последовательности электрических сигналов на ряд интервалов времени можно осуществлять несколькими способами. Длительность наименьшего интервала должна быть не менее 3 С . Все возможные примеры разбиения последовательностей электрических сигналов длительностью

8 Г, 127, 16, 24 С, С, приведены в табл.1 Здесь же для соответствующих случаев приведены значения избыточности, которая оценена следующим образом где t — длительность интервала межи ду последовательностями в- .

/ длительность 1--го интервала времени в Г;

N — число интервалов, на которые разбита последовательность электрических сигналов.

Как видно из табл.1, для последовательности длиной 163 существует 9, а для последовательности 24

33 варианта разбиения. С точки зрения избыточности, однако, эти варианты неоднозначны. Для последовательности длиной 16 наименее избыточными (30,4%) являются два варианта разбиения:

0) ю; ьг,; 7г, б)4Т; 6 С; 7t Для последовательности длиной 245 наименее избыточным (25%) является вариант разбиения на интервалы длительностью 4 С, 5, 7т, 8Х В общем случае наименее избыточным будет тот вариант разбиения последовательности электрических сигналов, при котором длительность наибольшего интервала t. минимальна и равна длительности йнтервалов t между последовательностями.

Наиболее оптимальные с точки зрения избыточности длительности последовательностей в Г электрических сигналов, длительности интервалов между ними и соответствующие значения избыточности приведены в табл.2.

Как видно из табл.2, избыточность уменьшается с ростом длительности последовательности.

Время задержки Т; электрических сигналов, лежащих внутри временных интервалов, можно изменять пропорционально периоду квантования 7 в диапазоне, ограниченном с одной стороны суммарной длительностью данного и последующих интервалов, а с дру858057

Длительность интервалов при разбиении последовательности и

Избыточность К„, %

Дна интервала Три интервала

2 1

Четыре интервала

1 Я 3 4

38,5

12

3,5

3,9

42,9

4,8

40,0

5,7

Зб, 8

3,4,5

29 гой — суммарной длительностью последующих интервалов, включая интервал между последовательностями. Так, для рассмотренного примера, диапазон изменнчя времени задержки Т электрических сигналов первого интервала t y равен (12-13)Г, а диапазон

Т (8-10) б . Время задержки наибольшего интервала t в данном случае постоянно и равно 5 Г . его можно изменять только тогда, когда длительность интервала между последовательностями электрических сигналов больше длительности наибольшего интервала последовательности.

На фиг.5 подробно показана операция формирования контрольных электрических сигналов для случая, когда

Т = 13 Г, Т вЂ” — 9Z . Кратность измене1 ния фазы электрических сигналов оставшихся периодов внутри интервалов „ для любого значения амплитуды йа о„ может врыть либо на единицу больше, либо равняться числу периодов квантования, в течение которых амплитуда электрического сигнала имеет экстремальное, в данном случае положительное значение.

Примеры изменения фазы электрических сигналов приведены в табл.3.

1!ервый, н соответствии с табл.3, вариант изменения фазы электрического сигнала описан ранее (фиг.1н и

2). Второй вариант показан на фиг.б.

Здесь амплитуда электрического сигнала н пределах последнего периода квантования первого и второго временных интервалов имеет максимальное значение (фиг.бд,б). Поэтому кратность изменения фазы сигналов оставшихся периодов этих интервалов на единицу больше числа периодов кнантования, в течение которых амплитуда электрического сигнала имеет максимальное значение. Фазу сигналов первого интервала „ изменяют на противоположную три раза и в ре" зультате сигналы оставшихся периодов этого интервала находятся в противоФазе с первоначальными (фигбн), Фазу сигналов нторого интервала t> изменяют дна раза, поэтому она совпа дает с первоначальной (фиг.ба).

Амплитуда электрического сигнала в пределах последнего Ги периода квантования третьего временного интервала имеет минимальное значение (фиг.бз) ° Поэтому кратность изменения фазы электрических сигналов останшихся периодов интервала t ранна числу периодов квантования, в течение которых амплитуда электрического сигнала имеет максимальное значение.

t0 Фазу электрических сигналон оставшихся периодов интервала изменяют на противоположную два раза, поэтому результирующие сигналы оставшихся периодов этого интервала совпада11 ют с пеРвоначальными. Фаза электрич cKHx сигналов н пределах периодон квантонания остается без изменений.

На практике, однако, при данном способе изменения фазы электрических сигналов может оказаться, что последовательность электрических сигналон (фиг.7а) нельзя будет отличить от случая их полного пропадания. Поэтому более предпочтительным следует считать предыдущий случай, где данной последовательности электрических сигналов соотнетству" ют контрольные сигналы с двумя значениями амплитуды (фиг.76).

Значение избыточности К„ для 47

30 нариантон реализации данного способа (по табл.1) в среднем состанляет 35,9Ъ, В то же время, избыточность для известного способа равна

50%, что на 14,1Ъ больше избыточнос35 ти для предлагаемого. В табл.2 приведены оптимальные, с точки зрения избыточности, длительности последонательностей электрических сигналов длительности интервалов между после4О донательностями t„ и соответствующие значения избыточности Ки . В среднем по этим случаям избыточность составляет 15,б(), что на 34,43 меньше избыточности для известного. Это влечет за собой воэможность соответствующего уменьшения объема памяти для хранения и увеличения скорости передачи сигналов, несущих информационные сообщения. Кроме того, за счет однс ипности операций пред50 лагаемый способ проще реализуется.

Т а 6 л и и а 1

10 858057

44,8

3,13

42,9

4,12

40,7

5,11

38,5

6,10

36,0

33,3

7,9

30,4

46,7

45,5

44,2

3,21

4,20

42,9

41,5

40,0

38,5

3,4,17

3,5,16

36,8

3,7,14,4,6,14

3,9,13,4,7,14

5,6,13

3,9,12;4,8,1215,7,12

55,1

33,3

3,4,5,12

3,10,11;4 9,11;5 )8)11

31,4

3,4,7,10

3,4,8,9

29,4

5,9,10;6,8,10

27,3

4 5 6 9

5,19

6,18

7,17

8,16

9,15

10,14

11,13

3,4,9

3,6,8

3,6,7,4,5,7

3,6,15,4,5,15

6,7,11 3,4,6,11

Продолжение табл. 1

858057

Та блица 2

Длительность интервала

Избыточность,%

Длительность интервалов

Избыточность,Ъ

36,4

102

12,1

29,4

117

11,4

10 7

25,0

133

21,9

150

10,2

19,5

168

9,6

17,6

187

9,2

207

10

8,8

228

8,4

75

250

8,1

13

Та блица 3

Вариант, Значение Кратность изменения фазы электрических

У амплитуды сигналов оставшихся периодов внутри на T„ интервалов

Равна числу периодов квантования, в течение которых амплитуда электрического сигнала имеет положительное значение, max

На единицу больше числа периодов квантования, в течение которых амплитуда электрического сигнала имеет положительное значение

На единицу больше числа периодов квантования, в течение которых амплитуда электрического сигнала имеет положительное значение

Равна числу периодов квантования, в течение которых амплитуда электрического сигнала имеет положительное значение

Формула изобретения

Способ контроля принимаемых дискретных сигналов, заключающийся в том, что последовательность дискретНых сигналов квантуют по уровню и до времени, формируют дублирующую ее

Последовательность, изменяют фазу каждого квантованного сигнала в дубДлительность последовательности вС

16,1

14,9

13,8

12,9

Длительность последовательности лирующей последовательности на противоположную, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью повышения скоiN рости приема сигналов, дублирующую последовательность сигналов разбивают на ряд пропорциональных периоду квантования интервалов, длительность наименьшего из которых не ме65 нее трех периодов квантования, а

658057 длительность интервалов между исходными последовательностями дискретных сигналов не менее длительности наибольшего интервала квантования, сигналы каждого интервала дублирующей последовательности задерживают на время, пропорциональное периоду квантования внутри каждого отрезка дублирующей последовательности определяют значение амплитуды сигнала в пределах последних периодов квантования и в соответствии с ним и с числом периодов квантования изменяют на противоположную фазу сигналов оставшихся периодов квантования каждого отрезка дублирующей последовательности.

И"точники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 54 086, кл. Н 04 L 1/00, 1974.

2. 11ляпоберский В.И. Основы техники передачи дискретных сообщений.

10 M., 1973, с.318-320 (прототип).

858057

Фиг. 7

Составитель Е. Бакеев

Редактор A.Øèøêèíà Техред А. Бабинец Корректор С. Щомак

Заказ 7252/83 Тираж 691 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР пэ делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д, 4/5

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4