Патент на изобретение №2342795

(54) СПОСОБ ЦИКЛОВОЙ СИНХРОНИЗАЦИИ БЛОКОВ ИНФОРМАЦИИ ДЛЯ ДИАПАЗОНА ФИКСИРОВАННЫХ СКОРОСТЕЙ РАБОТЫ В КАНАЛЕ СВЯЗИ

(57) Реферат:

Изобретение относится к технике связи, а именно к способам цикловой синхронизации блоков информации при синхронных способах передачи в диапазоне фиксированных скоростей работы и автоматической работы приемника телекодовой аппаратуры без предварительной установки значения скорости работы в канале связи. Технический результат – обеспечение автоматической цикловой синхронизации блоков информации для любой скорости передачи сигналов из диапазона фиксированных скоростей работы и автоматической работы приемника телекодовой аппаратуры без предварительной установки значения скорости работы в канале связи. Для этого при использовании приемника телекодовой информации без предварительной установки скорости осуществляют параллельную обработку сигналов кодовых информационных последовательностей, поступающих из канала связи с любой скоростью из рабочего диапазона фиксированных скоростей, N устройствами фазовой коррекции и регистрации (УФКР); после обработки сигналы с каждого УФКР подают на входы N соответствующих устройств цикловой синхронизации (УЦС), которые параллельно проводят анализ входной последовательности с последующей записью сигналов кодовых информационных последовательностей в N оперативных запоминающих устройств (ОЗУ). При этом по сигналу цикловой синхронизации, сформированному УЦС, соответствующему скорости передачи сигналов в канале связи, информационная кодовая последовательность сигналов при считывании из соответствующего этому УЦС ОЗУ и сигнал “Признак информации” из соответствующего блока управления режимом “Запись-считывание” переключаются на вход декодера приемника телекодовой аппаратуры.

Изобретение относится к технике связи, а именно к способам цикловой синхронизации блоков информации в аппаратуре передачи данных с использованием помехоустойчивого кодирования для повышения достоверности приема информации.

Способы реализации цикловой синхронизации блоков информации в устройстве телекодовой связи в значительной степени определяют достоверность приема сообщений при синхронных способах передачи информационных сигналов в канале связи.

Известен способ синхронизации блоков информации для диапазона фиксированных скоростей работы в канале связи при пуске приемника телекодовой аппаратуры в фиксированные моменты времени по отношению к началу передачи информации, называемый фазовым пуском (ФП) [Мартынов Е.М. Синхронизация в системах передачи дискретных сообщений. М, Связь 1972, стр.185-190].

Известный способ характеризуется последовательностью операций и заключается в том, что на передающей стороне для обеспечения повышенной устойчивости прохождения формируют специальную пусковую кодовую комбинацию (ПКК), при этом передача в канал связи ПКК предшествует передаче кодовой информационной последовательности сообщения, а скорость передачи ПКК устанавливают равной скорости передачи кодовой информационной последовательности сообщений. При любой реализации ФП передаче в канал связи комбинации ПКК должна предшествовать передача в канал последовательности синхронизирующих импульсов (чередование сигналов единичных элементов положительной и отрицательной полярности) для фазирования тактовых опорных сигналов приемника с сигналами информационных последовательностей, поступивших на вход приемника телекодовой аппаратуры; на приемной стороне при поступлении последовательности синхроимпульсов корректируют фазу опорных сигналов для совпадения с фазой сигналов информационных последовательностей, поступивших на вход приемника телекодовых сообщений, после чего кодовые информационные последовательности сигналов, поступившие на вход приемника, анализируют дешифратором приемника; после начала приема ПКК через строго определенное время (при условии дешифрации ПКК) формируют сигнал пуска приемника и осуществляют операции приема и регистрации сигналов кодовых комбинаций сообщения, при этом операции приема и регистрации осуществляют тактовыми опорными сигналами с частотой следования, соответствующей скорости приема сигналов из канала связи.

Известный способ синхронизации ФП требует введения дополнительной избыточности в передаваемые кодовые информационные последовательности сигналов и обладает относительно невысокой вероятностью правильной синхронизации блоков информации при наличии помех в канале [Бек Г.В, Богданович В.Н., Киреев О.П. Метод синхронизации сообщений. Сборник “Построение и анализ систем передачи информации” М., Наука, ИППИ, 1980 г., стр.84-88]. Кроме того, известный способ синхронизации информации ФП требует предварительной установки в приемнике фиксированного значения скорости из ряда рабочих скоростей телекодовой аппаратуры.

Известен способ цикловой синхронизации блоков информации при синхронном способе передачи сигналов кодовых последовательностей, закодированных помехоустойчивым кодом, например, Боуза-Чоудхури-Хоквингема (БЧХ) [Бек Г.В, Богданович В.Н., Киреев О.П. Метод синхронизации сообщений. Сборник “Построение и анализ систем передачи информации”. М., Наука, ИППИ, 1980 г., стр.84-88], реализованный в устройстве [а.с. СССР №849521. Устройство для цикловой синхронизации, Н04L 7/08, опубл. 23.07.81 Бюллетень изобретений №27]. Известный способ является наиболее близким к предлагаемому решению и принят в качестве прототипа.

Известный способ характеризуется тем, что на передающей стороне кодовые последовательности сигналов, передаваемые в канал связи, формируют в виде суммы по модулю 2 трех последовательностей: последовательности информационных кодовых слов, последовательности, обеспечивающей нумерацию кодовых слов в передаваемом сообщении с переводом кодовых слов в смежный класс, и фазирующей последовательности; на приемной стороне вычисляют синдром исходного кода, синдром последовательности, соответствующей номеру кодового слова, определяют безошибочные слова БЧХ, поступившие из канала связи, дешифрируют фазовый признак (ФПР) – признак приема конца слова БЧХ; в безошибочных словах дешифрируют номер слова БЧХ; по сигналу ФПР в счетчики записывают числа, соответствующие произведению числа бит в кодовых словах и чисел, определяющих номера правильно принятых слов БЧХ, емкость счетчиков выбирают равной произведению числа кодовых слов в сообщении на число бит в кодовом слове; производят увеличение на единицу чисел, записанных в счетчики, с каждым тактовым сигналом, частота следования которого соответствует скорости поступления информации из канала связи; анализируют состояния счетчиков, числа в которых записаны в моменты, соответствующие границам слов; определяют количество счетчиков, которые к концу последнего бита сообщения показали переполнение; формируют сигнал цикловой синхронизации (СЦС) блока информации при условии, если количество счетчиков, показавших переполнение, окажется больше выбранного порога.

Известный способ цикловой синхронизации блоков информации обеспечивает более высокие вероятностные характеристики определения границ информационных блоков, поступающих из канала связи при наличии помех в канале, не требует дополнительной избыточности для определения начала сообщения или границ закодированных слов; вместе с тем не требует передачи последовательности синхроимпульсов, предшествующих передаче сообщения.

Недостатком известного способа цикловой синхронизации является то, что он может быть реализован только при наличии операций, обеспечивающих предварительную установку значения скорости приема информационных сигналов, что требует предварительной информации о значении скорости передачи сигналов в канале связи. Отмеченный недостаток значительно ограничивает функциональные возможности способа.

Если скорость передачи сигналов в канале связи отличается от значения скорости, установленной в приемнике телекодовой аппаратуры, СЦС не формируется по следующим причинам:

– не обеспечивается фазовая синхронизация сигналов информационной последовательности сообщения и опорных тактовых сигналов приемника;

– отсутствуют правильно принятые слова БЧХ;

– не формируется сигнал ФПР кодовых слов БЧХ;

– не дешифрируются номера кодовых слов;

– в счетчики для правильно принятых кодовых слов не записываются числа, соответствующие количеству принятых бит от начала сообщения;

– не может быть превышен выбранный порог для формирования СЦС.

В результате декодирование кодовых слов, поступающих из канала связи, становится невозможным.

В технике передачи дискретной информации одним из способов повышения достоверности приема сообщения в условиях действия помех по инициативе передающей стороны обычно снижают скорости передачи сигналов кодовых информационных последовательностей в канале связи. Для флуктуационных помех снижение скорости передачи сигналов в канале связи повышает вероятность правильного приема сигналов по сравнению с использованием кодов с избыточностью, т.к. при этом увеличивается длительность и соответственно энергия сигналов [Финк Л.М. Теория передачи дискретных сообщений, изд. Советское радио, М., 1970, стр.660-665].

Однако для приема сигналов, скорость которых заранее неизвестна, на приемной стороне должно обеспечиваться автоматическое формирование СЦС без предварительной установки в приемнике значения скорости приема сигналов из канала связи.

Известные способы цикловой синхронизации блоков информации не обеспечивают такого режима работы, то есть функционирование телекодовой аппаратуры в диапазоне фиксированных скоростей работы без предварительной установки значения скорости становится невозможным.

Существующие устройства телекодовой связи, как правило, рассчитаны на возможность работы в диапазоне фиксированных скоростей работы в канале связи, но при этом требуется предварительная установка в приемнике значения скорости передачи сигналов.

Например, современная быстродействующая телекодовая аппаратура Р-098 и ее модификации [С.А.Мосичкин, Д.В.Лопаткин. “Преобразователь сигналов сопряжения ЭВМ со стыком RS-232 с АПД со стыком ЛИИ”. Новые информационные технологии в системах связи и управления. Труды V Российской научно-технической конференции, часть II, Калуга 2006 г.] обеспечивают работу на скоростях 4, 75, 150, 300, 1200, 2400, 4800, 16000 Бод. Для обеспечения функционирования приемника телекодовой аппаратуры скорости его работы устанавливают по плану связи, от управляющей ЭВМ во время, определяемое планом связи. Анализ известного способа показывает, что для обеспечения функционирования комплекса связи на различных скоростях приема информации из канала связи в случайное время, комплекс связи в своем составе должен иметь количество приемников, равное числу градаций возможных скоростей работы в канале связи, что приводит к ухудшению эксплуатационных характеристик в части надежности и объемно-весовых характеристик комплексов связи.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей способа цикловой синхронизации блоков информации для диапазона фиксированных скоростей работы в канале связи с обеспечением автоматического функционирования телекодовой аппаратуры без предварительной установки значения скорости работы.

Поставленная цель достигается за счет того, что в способе цикловой синхронизации блоков информации для диапазона фиксированных скоростей работы в канале связи, характеризующемся тем, что на передающей стороне кодовые информационные последовательности сигналов, передаваемые в канал связи, формируют в виде суммы по модулю 2 трех последовательностей: последовательности информационных кодовых слов, последовательности, обеспечивающей нумерацию кодовых слов в передаваемом сообщении с переводом кодовых слов в смежный класс, и фазирующей последовательности, и отличающемся тем, что на приемной стороне параллельно обрабатывают сигналы, поступившие из канала связи, N устройствами фазовой коррекции и регистрации (УФКР), обработку в каждом УФКР проводят тактовыми сигналами с частотами, соответствующими градациям рабочих скоростей в канале связи, с каждого УФКР сигналы подают на входы соответствующих им N устройств цикловой синхронизации (УЦС) блоков информации, параллельно всеми N УЦС проводят анализ входной последовательности, сформированной на передающей стороне в виде суммы по модулю 2 трех последовательностей: последовательности информационной, закодированной циклическим кодом БЧХ, последовательности, обеспечивающей нумерацию кодовых слов в передаваемом сообщении с переводом кодовых слов в смежный класс, и фазирующей последовательности, при этом в каждом УЦС дешифрируют ФПР, в безошибочных словах дешифрируют номер слова БЧХ, по сигналу ФПР в счетчики записывают числа, соответствующие произведению числа бит в кодовом слове и чисел, определяющих номера кодовых слов БЧХ, емкость счетчиков выбирают равной произведению числа кодовых слов в сообщении и числа бит в кодовом слове, производят увеличение на единицу чисел, записанных в счетчики, с каждым тактовым сигналом, частота следования которого равна скорости поступления информации из канала связи, анализируют состояние счетчиков, в которых по сигналу ФПР записаны числа в моменты, соответствующие границам кодовых слов, определяют количество счетчиков, которые к концу приема последнего бита сообщения показали переполнение, формируют СЦС блоков информации, если количество счетчиков, показавших переполнение, окажется больше выбранного порога, определяемого параметрами канала связи, помехоустойчивого кода и требованиями по вероятности синхронизации, к выходу каждого УФКР подключают входы «Данные» соответствующих им оперативно запоминающих устройств (ОЗУ), все ОЗУ устанавливают в режим «ЗАПИСЬ», а на тактовые входы ОЗУ подают сигналы с частотами, равными градациям соответствующих им рабочих скоростей приема сигналов из канала связи, сигналом СЦС, сформированным в УЦС, в котором частота тактовых сигналов совпала со скоростью приема сигналов в канале связи, переключают соответствующее ОЗУ в режим «Считывание», при этом к тактовому входу ОЗУ подключают тактовый сигнал с частотой считывания, при считывании из ОЗУ формируют сигнал «Признак информации» длительностью от начала до конца считывания, при этом сигналом СЦС информационный выход ОЗУ и сформированный сигнал «Признак информации» коммутатором переключают на вход декодера приемника устройства телекодовой связи.

Положительный эффект при реализации предложенного способа достигается за счет параллельной обработки сигналов кодовых информационных последовательностей, поступающих из канала связи с любой заранее известной скоростью, N УФКР и N УЦС и последующей записью сигналов кодовых информационных последовательностей в N ОЗУ. Правильная запись сигналов будет выполнена только тем ОЗУ, в котором тактовая частота записи и тактовая частота УФКР и УЦС, соответствующих этому ОЗУ, равны скорости приема сигналов из канала связи. При этом по сигналу СЦС информационная кодовая последовательность сигналов при считывании из этого ОЗУ и сигнала «Признак информации» из соответствующего блока управления режимом «Запись-считывание» коммутатором переключаются на вход декодера приема телекодовой аппаратуры.

Таким образом, в предложенном способе цикловой синхронизации блоков информации для диапазона фиксированных скоростей работы в канале связи обеспечивается автоматическая цикловая синхронизация блоков информации для диапазона фиксированных скоростей работы в канале связи и при этом не требуется предварительная установка значения скорости.

Формула изобретения

Способ цикловой синхронизации блоков информации для диапазона фиксированных скоростей работы в канале связи, основанный на формировании на передающей стороне кодовой информационной последовательности сигналов, передаваемой в канал связи, в виде суммы по модулю 2 трех последовательностей: последовательности информационных кодовых слов, последовательности, обеспечивающей нумерацию кодовых слов в передаваемом сообщении с переводом кодовых слов в смежный класс, и фазирующей последовательности, при этом на приемной стороне вычисляют синдром исходного кода, синдром последовательности, соответствующей номеру кодового слова, определяют безошибочные слова БЧХ, поступившие из канала связи, дешифрируют фазовый признак (ФПР) – признак приема конца кодового слова БЧХ, в безошибочных словах дешифрируют номер слова БЧХ, по сигналу ФПР в счетчики записывают числа, соответствующие произведениям числа бит в кодовом слове и чисел, определяющих номера слов БЧХ, емкость счетчиков выбирают равную произведению числа кодовых слов в сообщении на число бит в кодовом слове, с каждым тактовым сигналом, частота следования которого равна скорости поступления информации из канала связи, производят увеличение на единицу чисел, записанных в счетчики, анализируют состояние счетчиков, числа в которых записаны в моменты, соответствующие границам кодовых слов, и определяют количество счетчиков, которые к концу приема последнего бита сообщения показали переполнение, формируют сигнал цикловой синхронизации (СЦС) блока информации, если количество счетчиков, показавших переполнение, окажется больше выбранного порога, отличающийся тем, что на приемной стороне параллельно обрабатывают сигналы, поступившие из канала связи N устройствами фазовой коррекции и регистрации (УФКР), при этом обработку в каждом УФКР проводят тактовыми сигналами с частотами, соответствующими градациям рабочих скоростей в канале связи, с каждого УФКР сигналы подают на входы соответствующих им N устройств цикловой синхронизации (УЦС), параллельно всеми N УЦС проводят анализ входной последовательности, сформированной на передающей стороне в виде суммы по модулю 2 трех последовательностей: последовательности информационной, закодированной циклическим кодом (например БЧХ), последовательности, обеспечивающей нумерацию кодовых слов в передаваемом сообщении с переводом кодовых слов в смежный класс, и фазирующей последовательностью, при этом в каждом УЦС дешифрируют ФПР, в безошибочных словах дешифрируют номер слова БЧХ, по сигналу ФПР в счетчики записывают числа, соответствующие произведению числа бит в кодовом слове и числа, определяющего номер кодового слова БЧХ, емкость счетчиков выбирают равную произведению числа кодовых слов в сообщении и числа бит в кодовом слове, с каждым тактовым сигналом, частота следования которого равна скорости поступления информации из канала связи, производят увеличение на единицу чисел, записанных в счетчики, анализируют состояние счетчиков, числа в которых записаны в моменты, соответствующие границам кодовых слов, и определяют количество счетчиков, которые к концу приема последнего бита сообщения показали переполнение, формируют СЦС блоков информации, если количество счетчиков, показавших переполнение, окажется больше выбранного порога, определяемого параметрами канала связи, помехоустойчивого кода и требованиями по вероятности синхронизации, к выходу каждого УФКР подключают входы «Данные» соответствующих им оперативно запоминающих устройств (ОЗУ), все ОЗУ устанавливают в режим «ЗАПИСЬ», а на тактовые входы ОЗУ подают сигналы с частотами, равными градациям соответствующих им рабочих скоростей приема сигналов из канала связи, сигналом СЦС, сформированным в УЦС, в котором частота тактовых сигналов совпала со скоростью передачи сигналов в канале связи, переключают соответствующее ОЗУ в режим «Считывание», при этом к тактовому входу ОЗУ подключают тактовый сигнал с частотой считывания, при считывании из ОЗУ формируют сигнал «Признак информации» с длительностью от начала до конца считывания, при этом сигналом СЦС информационный выход ОЗУ и сформированный сигнал «Признак информации» коммутатором переключают на вход декодера приемника устройства телекодовой связи.