Устройство поэлементной синхронизации

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 05.01. 81 (21) 3230438/18-09 (Я) М. Кл.з

Н 04 L 7/02 с присоединением заявки Мо

Государственный комитет

СССР но делам изобретений и открытий (23) Приоритет

l$3j УДК621. 394.

° 662 (088. 8) Опубликовано 0701.83. Бюллетень М 1

Дата опубликования описания 070183 (72) Автор изобретения

E.Ñ. Иобережский

Омский политехнический институт (71). 3 аяв итель (54) УСТРОЯСТВО ЛОЭЛЕМЕНТНОй СИНХРОНИЗАЦИИ

Изобретение относится к технике электро- и радиосвязи и может использоваться в системах передачи и приема цифровой информации в каналах с замираниями сигнала.

Известно устройство поэлементной синхронизации, содержащее последовательно соединенные задающий генератор и распределитель импульсов запи.си, каждый выход которого соединен с управляющим входом одного из кл»чей, а также первый элемент ИЛИ (1j.

° Однако устройство обладает низкой помехоустойчивостью из-за большой динамической погрешности и малого времени поддержания синхронизма при наличии шумов.

Цель изобретения — повышение помехоустойчивости.

Для достиженияпоставленной целив устройство поэлементнойсинхронизации, содержащее последовательносоединенные задающий генератор и распределитель импульсов записи, каждый выход которого соединен с управляющим входом одного из ключей, а также первый элемент ИЛИ, введены счетчик фронтов, парциальных счетчиков, делитель частоты, счетчик синхроимпульсов, второй и третий элемент ИЛИ, селектор фронтов, элементы И, формирователи импульсов и инвертор, при этом выход селектора фронтов подключен ко входу счетчика фронтов непосредственно и через ключи — к входам и парциальных счетчиков, к входам

Сброс которых и к входу Сброс счетчика фронтов через первый формирователь импульсов подключен выход счетчика фронтов, первые выходы и парциальных счетчиков соединены с соответствующими входами первого элемента HJIH, а вторые выходы - с соответствующими входами второго элемента ИЛИ, выход первого элемента ИЛИ через последовательно соединенные второй формирователь импульсов,. первый элемент И и третий элемент ИЛИ подключен ко входу Сброс делителя частоты, к входу которого подключен выход задающего генератора, а выход делителя частоты подключен ко входу формирователя синхроимпульсов, выход второго элемента

ИЛИ через третий формйрователь импульсов подключен к другому входу третьего элемента ИЛИ и к входу

Сброс счетчика синхроимпульсов, выход которого подключен к другому входу первого элемента И и через ин

987834, счетчик 4. вертор — к первому входу второго элемента И, ко второму входу которого подключен выход формирователя синхроимпульсов, а выход второго элемента И подключен к входу счетчика синхроимпульсов.

На чертеже иэображена структур- 5 ная электрическая схема устройства.

Устройство содержит селектор 1 фронтов, счетчик 2 фронтов, и ключей

3, п парциальных счетчиков 4, распределитель 5 импульсов записи, задающий генератор 6, элементы ИЛИ 7

9, формирователи 10 — 12 импульсов, элементы И 13 и 14, делитель 15 частоты, формирователь 16 синхроимпульсов, счетчик 17 синхроимпульсов и инвертор 18.

Устройство работает следующим образом.

Напряжение с выхода триггера 1Пмидта демодулятора поступает на селек- 20 тор 1 фронтов, который в моменты прихода фронтов принимаемых телеграфных посылок формирует на выходе короткие импульсы. Эти импульсы поступают на счетчик 2 фронтов и через открытый в 25 момент прихода фронта ключ З,п на соединенный с ним парциальный счетчик 4п. Каждый (т + 1)-й фронт возвращает счетчик 2 фронтов в нулевое состояние. При этом формирователь 0

10 импульсов вырабатывает импульс сброса, возвращающий.в нулевое состояние и парциальных счетчиков 4.

После этого начинается новый цикл работы устройства синхронизации. 35

Ключи 3 с периодичностью, равной длительности посылки Т, поочередно открываются сигналами распределителя

5 импульсов записи. Каждый ключ 3 открывается на время, Равное Т/и 40

Это происходит благодаря перемещению единицы по ячейкам распределителя 5 тактовыми импульсами, поступающими с периодом Т/и от задающего генератора 6. Таким образом посылка, длительностью Т, оказывается разделен- 45 ной на и одинаковых, вплотную. примыкающих друг к другу участков, каждому из которых соответствует парциальный счетчик 4, подсчитывающий число фронтов, попадающих на данный участок.

При отсутствии помех фронты посылок, следуя с интервалами, кратнымй Т, попадают на один и тот же участок,. т. е. в один и тот же парциаль- 55 ный счетчик 4. ПоМехи вызывают крае-. вые искажения и дробление посылок.

Поэтому при помехах интервалы между фронтами не всегда кратны Т, и фронты начинают попадать в разные пар- 6О циальные счетчики 4, рассеиваясь тем больше, чем меньше отношение сигнал/шум. Однако и в этом случае фронты чаще всего попадают на участок, в пределах которого находятся 65 действительные границы посылок. Исходя из изложенного, устройство синхронизации фазирует последовательность синхроимпульсов с тем участком посылки, на: котором число фронтов раньше чем на других достигает определенного уровня. Причем фазирование выполняется вначале при достижениц сравнительно низкого уровня

К, а затем при достижении достаточно высокого уровня К . Как правило, К„= 3, а К равно или незначительно меньше m. Поэтому уровень К„ даже при малом отношении сигнал/шум достигается практически на всех циклах, а достижение уровня К> при помехах возможно не на каждом цикле, так как для этого необходимо, чтобы почти все фронты в данном цикле попали в один и тот же парциальный

Фазирование произврдится сбросом в нулевое состояние делителя 15 частоты, из выходного напряжения которого формирователь 16 синхроимпульсов вырабатывает синхроимпульсы. Делитель 15 частоты выполняет деление на и частоты тактовых импульсов, поступающих с задающего генератора б с периодом Т/п. Отсюда период следования синхроимпульсов равен длительности посылки Т.

Импульсы сброса делителя 15 частоты формируются следующим образом.

В начале первого цикла работы устройства счетчик ; фронтов 2 и все парциальные счетчики 4 находятся в нулевом состоянии, и напряжения на их выходах равны нулю. В счетчик 17 синхроимпульсов при включении устройства автоматически записывается число, равное емкости счетчика с . Поэтому на выходе счетчика 17 синхроимпульсов в начале первого цикла присутствует напряжение, а на выходе инверто« ра 18 оно отсутствует. Фаза синхроимпульсов в начале первого цикла произвольна. Как только число фронтов, подсчитанных в данном цикле одним иэ парциальных счетчиков 4, достигнет

К, на первом выходе этого счетчика появляется напряжение, которое через первый элемент ИЛИ 7 поступает на формирователь 11 импульсов. Формирователь 11 импульсов из переднего фронта этого напряжения вырабатывает короткий импульс, проходящий через первый элемент И 13, так как на второй вход первого элемента И 13 подается напряжение с выхода счетчика

17 синхроимпульсов. С выхода первого элемента И 13 импульс через элемент

ИЛИ 9 поступает на шину сброса делителя 15 частоты, фазируя таким о6разом последовательность синхроимпульсов с .участком посылки, на котором раньше чем на других число фронтов достигло уровня К1. Напряжение, воз987834 никшее на первом выходе парциального счетчика 4 при достижении числом по- павших в него фронтов уровня К„, поддерживается до конца цикла. Следовательно, если позднее на данном цикле в другом парциальном счетчике 5

4 также будет достигнут уровень К, то формирователь 11 импульсов не выработает нового импульса, так как он реагирует только на передний фронт напряжения. Если число фронтов, по- щ павших в данном цикле в один из пар, циальных счетчиков 4, достигнет уровня K2 на втором выходе этого счетчика появляется напряжение, которое через второй элемент ИЛИ 8 проходит на формирователь 12 импульсов, вырабатывающий из переднего фронта напряжения короткий импульс. Этот импульс через элемент ИЛИ 9 проходит на шину сброса делителя 15 частоты, фазируя таким образом последовательность синхроимпульсов с участком, на который в течение цикла попало К2 фронтов. Кроме того, импульс с выхода формирователя 12 импульсов поступает на шину сброса счетчика

17 синхроимпульсов и переводит его в нулевое состояние. При этом на выходе счетчика.синхроимпульсов 17 напряжение исчезает, а на выходе инвертора 18 оно появляется. Соответст- 30 венно первый элемент И 13 перестает пропускать импульсы формирователя 11 импульсов, а второй элемент И

14 начинает пропускать синхроимпульсы на вход счетчика 17 синхроимпуль- 35 сов. Такое состояние сохраняется и в ряде последующих циклов, пока число синхроимпульсов, подсчитанных счетчиком 17 синхроимпульсов, меньше с .

Таким образом, после фазирования по 40 уровню К фазирование по уровню К1 запрещается на время сС Т. Емкость счетчика 17 синхроимпульсов oL выбирается такой, чтобы о Т равнялось длительности возможных перерывов свя- 45 зи. Если перерывы связи вызываются замираниями сигналов, то oL Т должно превышать интервал корреляции замираний сигнала. Цикл работы заканчивается поступлением (tn + 1)-го фронта принимаемых посылок на вход устройства синхронизации. Следующий цикл протекает полностью аналогично предыдущему за исключением того, что, если на предыдущем цикле произошло фаэирование по уровню К>, на новом цикле фазирование по уровни

К1 невозможно.

Рассмотрим процесс синхронизации в канале с замираниями сигнала. В таком канале отношение сигнал/шум меняется от очень больших до очень малых значений. Если в момент начала сеанса связи отношение сигнал/шум велико, то с большой вероятностью фазирование последовательности син- 65 хроимпусов с границами посылок по уровню К1 происходит после поступления первых К„ фронтов. Затем на первом же цикле. достигается уровень К2, фазирование по которому подтверждает зафиксированную ранее фазу синхроимпульсов и запрещает в течение времени d.Т фазирование по уровню K„. Поскольку d,Ò превышает интервал корреляции замираний, запрет на фазирование по уровню К сохраняется даже в периоды замираний . сигнала, а во время, когда значение сигнала велико, почти на каждом цикле подтверждается фазирование по уровню К . Этот уровень настолько высок, что случайное попадание в один парциальный счетчик. К2 фронтов из m фронтов, поступивших в течение цикла, событие практически невозможное. Таким образом, если сеанс связи начинается в момент большого отношения сигнал/шум, синхронизм достигается после поступления на вхОд устройства первых К фронтов и устойчиво поддерживается до конца сеанса связи, несмотря на замирания сигнала. В случае начала сеанса связи в момент глубокого замирания сигнала достижение уровня К в первом цикле маловероятно, но уровень К1 как правило, достигается. На следующих циклах ситуация складывается аналогично.

Это продолжается до тех пор, пока отношение сигнал/шум не увеличится и не произойдет фазирование по:уровню

К . После этого процесс поддержания синхронизма полностью аналогичен случаю, когда начало сеанса связи совпадает с большим значением отношения сигнал/шум.

В предлагаемом устройстве решение о подстройке фазы синхроимпульсов выносится не по отдельным фронтам, а по усредненным данным при наличии двух уровней. Первый уровень К„ обес. печивает быструю синхронизацию, а второй К вЂ” высокую помехоустойчи-

2 вость, благодаря практической невозможности формирования решения по этому уровню при малом отношении сигнал/шум. В начале сеанса связи производится синхронизации по уровню К1. Затем синхронизация по уровню

К2, которая подтверждает или поправляет результат первой синхронизации, запрещая ее в дальнейшем до конца сеанса связи.

После синхронизации по уровню

К2 запрет на синхронизации по уровню К распространяется только на интервал Ы; Т,но этот интервал выбирается таким, что он.практически всег-. да превышает продолжительность одного запирания. Поэтому еще до окончания интервала d.Т происходит новая синхронизация ло уровни К2, и отсчет интервала Т счетчиком синхроимпуль9 87834 сов начинается сначала. Так продолжается до конца сеанса связи.

Таким образом удается повысить помехоустойчивость при малом времени синхронизации. Решения, принимаемые устройством (как по уровню К, так и по уровню К ) содержат информацию о необходимой фазе синхроимпульсов и реализуются скачкообразно.. Этим достигается независимость времени синхронизации от начальной растрой-. 19 ки принимаемых посылок и синхроимпульсов.

Динамическая погрешность синхронизации (т.е. погрешность с учетом искажения посылок помехами ) в устройстве не превышает по абсолютной величине T/2 п, так как большая часть сеанса связи проходит при .синхронизации по уровню К, достижение которого за счет помех практически невозможно. В результате синхроимпульсы не выходят за пределы участка, равного Т/я. Следовательно, выбором и динамическая погрешность может быть снижена до любой заранее заданной .величины.

Статическая погрешность синхронизации (т. е. погрешность в случае приема неискаженных посылок J при достаточном быстродействии элементов устройства полностью определяется коэффициентом деления делителя 15 частоты. Увеличив коэффициент деления и соответственно частоту входного напряжения делителя 15 частоты, можно сделать статическую погрешность N пренебрежимо малой (при увеличении частоты входного напряжения делителя 15 частоты необходимо между выхо-. дом задающего генератора б и входом распределителя 5 ввести вспомогатель- 40 ный делитель частоты, чтобы не изменять период следования тактовых импульсов, поступающих в распределитель 5 импульсов записи ).

Все узлы устройства выпускаются промышленностью в виде компактных и дешевых интегральных схем. Это позволяет выполнить его малогабаритным и доступным по стоимости широкому кругу потребителей. Устройство не нуждается в настройке и регулировке ни при производстве, ни в процессе эксплуатации. Оно универсально в том смысле, что для перехода на прием сообщений, передаваемых с другой .скоростью, необходимо только изменить частоту задающего генератора.

Параметры устройства поэлементной синхронизации и, tn, К К2 могут быть различны в зависимостй от конкретных условий его применения.

Если устройство используется при приеме радиотелеграфных сигналов, передаваемых в коротковолновом диапазоне, со скоростями от 50 до

300 бод., то можно рекомендовать сле- 65 дующие значения параметров: 11 = 8, — 7, К = 3, K>-- б, d. выбирается так, чтобы < Т и 5 с. Выбор 6 = 8 объясняется тем, что на коротких волнах бессмысленно обеспечивать более высокую точность синхронизации из-за интерференции краев -посылок, вызванной многолучевым распространением радиоволн. Значению m = 7 соответствует коэффициент счета равный 8, и, следовательно, счетчик общего числа фронтов и каждый из парциальных счетчиков содержат всего по три счетных триггера.

Формула изобретения

Устройство поэлементной синхронизации, содержащее последовательно соединенные задающий генератор и распределитель импульсов записи, каждый выход которого соединен с управляющим входом одного из ключей, а также первый элемент ИЛИ, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения помехоустойчивости, введены счетчик фронтов, и парЦиальных счетчиков, делитель частотй, счетчик синхроимпульсов, второй и третий элемент ИЛИ, селектор фронтов, элементы И, формирователи импульсов и инвертор, при этом выход селектора фронтов подключен к входу счетчика фронтов непосредственно и через ключи к входам и парциальных счетчиков, к входам Сброс которых и входу

Сброс счетчика фронтов через первый формирователь импульсов подключен выход счетчика фронтов, первые выходы и парциальных счетчиков соединены с соответствующими входами первого элемента ИЛИ, а вторые выходы— с соответствующими входами второго элемента ИЛИ, выход первого элемента ИЛИ через последовательно соединенные второй формирователь импульсов, первый элемент И и третий элемент ИЛИ подключен к входу Сброс делителя частоты, к входу которого подключен выход задающего генератора, а выход делителя частоты подключен к входу формирователя синхроимпульсов, выход второго элемента

ИЛИ через третий формирователь импуль» сов подключен к другому входу третьего элемента ИЛИ и входу Сброс счетчика синхроимпульсов, выход которого подключен к другому входу первого элемента И и.через инвертор к первому входу второго элемента И, к второму входу которого подключен выход формирователя синхроимпульсов, а выход второго элемента И педключен к входу счетчика синхроимпульсов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе .1. Авторское свидетельство СССР

Р 644044, кл. Н 04 Ь 7/02, 1979 (прототип).

eSVe34

Составитель В. Гушин

РедактОр Е. Лушникова Техред С. Мигунова

Корректор Е. Рошко

Заказ 10329f48 Тираж 675

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий .113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4