система передачи дискретной информации

Формула изобретения

Система передачи дискретной информации, содержащая на передающей стороне источники информации, умножители, сумматор, тактовый генератор, генератор функций Уолша, 2ⁿ ключей (где 2ⁿ - число выходов генератора функций Уолша) и делитель частоты, причем выходы источников информации соединены с первыми входами умножителей, выходы которых соединены с входами сумматора, выход которого подключен к линии связи, выход тактового генератора подключен к входу генератора функций Уолша и к входу делителя частоты, выход делителя частоты соединен с управляющими входами ключей, первый информационный вход каждого i-го (где i=1,...,2 ⁿ) ключа подключен к i-му выходу генератора функций Уолша, второй информационный вход каждого i-го ключа подключен к (2 ⁿ-1-i)-му выходу генератора функций Уолша, а на приемной стороне - тактовый генератор, генератор функций Уолша, умножители, интеграторы, приемники информации, 2ⁿ ключей и делитель частоты, причем выход тактового генератора соединен с входом генератора функций Уолша, первые входы умножителей подключены к линии связи, выходы умножителей соединены с входами интеграторов, выходы которых подключены к входам приемников информации, выход тактового генератора подключен к входу делителя частоты, выход которого подключен к управляющим входам ключей, первый информационный вход каждого ключа подключен к i-му выходу генератора функций Уолша, второй информационный вход каждого ключа подключен к (2 ⁿ+1-i)-му выходу генератора функций Уолша, отличающийся тем, что, с целью уменьшения полосы частот путем уменьшения эффективной ширины спектра канальных переносчиков, в него введены на передающей стороне два элемента односторонней проводимости и 2ⁿ дополнительных умножителей, причем выход каждого ключа соединен с первым входом соответствующего дополнительного умножителя, выход которого соединен с вторым входом соответствующего умножителя, 2ⁿ-ый выход генератора функций Уолша подключен к входам элементов односторонней проводимости, выход первого элемента односторонней проводимости соединен с вторыми входами k-x дополнительных умножителей (где k=1,...,2^n-1), выход второго элемента односторонней проводимости соединен с вторыми входами l-х дополнительных умножителей (где l=2^n-1+1,...,2ⁿ), а на приемной стороне - два элемента односторонней проводимости и 2ⁿ дополнительных умножителей, причем выход каждого ключа соединен с первым входом соответствующего дополнительного умножителя, выход которого соединен с вторым входом соответствующего умножителя, 2ⁿ-ый выход генератора функций Уолша подключен к входам элементов односторонней проводимости, выход первого элемента односторонней проводимости соединен с вторыми входами k-x дополнительных умножителей (где k=1,...,2^n-1), выход второго элемента односторонней проводимости соединен с вторыми входами l-х дополнительных умножителей (где l=2^n-1 +1,...,2ⁿ).

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области электросвязи, в частности к многоканальным системам связи.

Известно устройство для передачи и приема дискретной информации, содержащее на передающей стороне источники информации, блоки умножения, генератор функций Уолша, сумматор, а на приемной стороне - приемники информации, генератор функций Уолша и корреляторы, состоящие из блоков умножения и интеграторов (см. патент ФРГ №1959175, кл. H 04 J 11/00, 1976).

Однако в этом устройстве для передачи и приема дискретной информации в качестве канальных переносчиков используются функции Уолша, система которых имеет большую эффективную ширину спектра, что приводит к низкой эффективности использования полосы частот, выделенной для этого устройства.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является система передачи дискретной информации, содержащая на передающей стороне источники информации, умножители, сумматор, тактовый генератор, генератор функций Уолша, 2ⁿ ключей (где 2ⁿ - число выходов генератора функций Уолша) и делитель частоты, причем выходы источников информации соединены с первыми входами умножителей, выходы которых соединены с входами сумматора, выход которого подключен к линии связи, выход тактового генератора подключен к входу генератора функций Уолша и к входу делителя частоты, выход делителя частоты соединен с управляющими входами ключей, первый информационный вход каждого i-го (i=1,...,2ⁿ ) ключа подключен к i-му выходу генератора функций Уолша, второй информационный вход каждого i-го ключа подключен к (2ⁿ -1-i)-му выходу генератора функций Уолша, выход каждого ключа соединен со вторым входом соответствующего умножителя, а на приемной стороне - тактовый генератор, умножители, интеграторы, приемники информации, 2ⁿ ключей и делитель частоты, причем выход тактового генератора соединен с входом генератора функций Уолша, первые входы умножителей подключены к линии связи, выходы умножителей соединены с входами интеграторов, выходы которых подключены к входам приемников информации, выход тактового генератора подключен к входу делителя частоты, выход которого подключен к управляющим входам ключей, первый информационный вход каждого ключа подключен к i-му выходу генератора функций Уолша, второй информационный вход каждого ключа подключен к (2ⁿ+1-i)-му выходу генератора функций Уолша, а выход каждого ключа подключен к второму входу соответствующего умножителя (см. патент РФ №2025901 по заявке №4844150/09 (069146) от 25.06.90, кл. H 04 J 11/00).

Однако в этой системе передачи дискретной информации в качестве канальных переносчиков используются сигналы, система которых имеет большую эффективную ширину спектра, что приводит к низкой эффективности использования полосы частот.

Целью изобретения является уменьшение полосы частот путем уменьшения эффективной ширины спектра канальных переносчиков.

Поставленная цель достигается тем, что в известную систему передачи дискретной информации, содержащую на передающей стороне источники информации, умножители, сумматор, тактовый генератор, генератор функций Уолша, 2ⁿ ключей (где 2ⁿ - число выходов генератора функций Уолша) и делитель частоты, причем выходы источников информации соединены с первыми входами умножителей, выходы которых соединены с входами сумматора, выход которого подключен к линии связи, выход тактового генератора подключен к входу генератора функций Уолша и к входу делителя частоты, выход делителя частоты соединен с управляющими входами ключей, первый информационный вход каждого i-го (где i=1,...,2ⁿ) ключа подключен к i-му выходу генератора функций Уолша, второй информационный вход каждого i-го ключа подключен к (2ⁿ-1-i)-му выходу генератора функций Уолша, а на приемной стороне - тактовый генератор, генератор функций Уолша, умножители, интеграторы, приемники информации, 2ⁿ ключей и делитель частоты, причем выход тактового генератора соединен с входом генератора функций Уолша, первые входы умножителей подключены к линии связи, выходы умножителей соединены с входами интеграторов, выходы которых подключены к входам приемников информации, выход тактового генератора подключен к входу делителя частоты, выход которого подключен к управляющим входам ключей, первый информационный вход каждого ключа подключен к i-му выходу генератора функций Уолша, второй информационный вход каждого ключа подключен к (2ⁿ+1-i)-му выходу генератора функций Уолша введены на передающей стороне два элемента односторонней проводимости и 2ⁿ дополнительных умножителей, причем выход каждого ключа соединен с первым входом соответствующего дополнительного умножителя, выход которого соединен со вторым входом соответствующего умножителя, 2ⁿ-ый выход генератора функций Уолша подключен к входам элементов односторонней проводимости, выход первого элемента односторонней проводимости соединен с вторыми входами k-x дополнительных умножителей (где k=1,...,2 ^n-1), выход второго элемента односторонней проводимости соединен с вторыми входами l-x дополнительных умножителей (где I=2^n-1+1,...,2ⁿ), а на приемной стороне - два элемента односторонней проводимости и 2ⁿ дополнительных умножителей, причем выход каждого ключа соединен с первым входом соответствующего дополнительного умножителя, выход которого соединен с вторым входом соответствующего умножителя, 2ⁿ-ый выход генератора функций Уолша подключен к входам элементов односторонней проводимости, выход первого элемента односторонней проводимости соединен с вторыми входами k-x дополнительных умножителей (где k=1,...,2^n-1), выход второго элемента односторонней проводимости соединен с вторыми входами l-x дополнительных умножителей (где I=2^n-1+1,...,2ⁿ).

На фиг.1 представлена структурная электрическая схема предлагаемой системы передачи дискретной информации, на фиг.2 - структурная схема двухвходового ключа, на фиг.3 - временные диаграммы, иллюстрирующие процесс формирования переносчика канальной информации S'(6, ) в предлагаемой системе передачи, на фиг.4 - вид канальных переносчиков, формируемых в аналоге, на фиг.5 - вид канальных переносчиков, формируемых в прототипе, на фиг.6 - вид канальных переносчиков, формируемых в предлагаемой системе передачи.

Система передачи дискретной информации содержит на передающей стороне источник 1 информации, умножители 2, сумматор 3, тактовый генератор 4, генератор 5 функций Уолша, ключи 6, делитель 7 частоты, на приемной стороне - умножители 8, тактовый генератор 9, генератор 10 функций Уолша, интеграторы 11, приемники 12 информации, ключи 13, делитель 14 частоты. Система также содержит на передающей стороне элементы 15 и 16 односторонней проводимости, дополнительные умножители 17, а на приемной стороне - элементы 18 и 19 односторонней проводимости, дополнительные умножители 20. Ключи содержат инвертор 21, умножители 22 и 23, сумматор 24.

Система передачи дискретной информации работает следующим образом. На выходах источников информации может появляться дискретная информация в виде «0» или «1». Длительность нуля или единицы равна длительности канального переносчика, поступающего на управляющий вход умножителя 2, информационный вход которого подключен к выходу соответствующего источника I информации.

Тактовый генератор 4 формирует импульсы, длительность которых равна половине периода его частоты, поступающие на тактовый вход генератора 5 функций Уолша, на выходах которого формируются 2ⁿ функций Уолша. Импульсы с выхода тактового генератора 4 поступают также на вход делителя 7 частоты, имеющего коэффициент деления 2^n-1. Таким образом, в течение первого полупериода формирования функций Уолша на выходе делителя 7 частоты «0», поступающий на управляющие входы ключей 6. В течение второго полупериода формирования функций Уолша на выходе делителя 7 частоты формируется «1», поступающая на управляющие входы ключей 6.

При поступлении на управляющий вход ключа 6 «0» на его выходе формируется сигнал, поступающий на его первый информационный вход, а при поступлении на управляющий вход ключа 6 «1» на его выходе формируется сигнал, поступающий на его второй информационный вход.

Рассмотрим подробнее функционирование ключей 6 (см. фиг.2).

При поступлении на управляющий вход z ключа 6 «0», на вход элемента НЕ 21 и первый вход второго умножителя 23 поступает «0». В результате сигнал, поступающий на первый информационный вход x₁ ключа 6, через умножитель 22 и сумматор 24 поступает на выход у. Сигнал, поступающий на второй информационный вход х₂, не поступает на выход у, так как на первый вход умножителя 23 поступает «0» с управляющего входа z.

При поступлении на управляющий вход z ключа 6 «1», на вход элемента НЕ 21 и первый вход умножителя 23 поступает «1». В результате сигнал, поступающий на второй информационный вход x₂ ключа 6, через умножитель 23 и сумматор 24 поступает на выход у ключа 6. Сигнал, поступающий на первый информационный вход x₂ ключа 6, не поступает на выход у, так как на первый вход умножителя 22 поступает «0» с выхода элемента НЕ 21.

Таким образом, сигнал S(i, ) на выходе каждого ключа 6 имеет вид двух «сшитых» полупериодов соответствующих функций Уолша. Сигналы с выходов ключей 6 поступают на первые входы соответствующих дополнительных умножителей 17. На вторые входы умножителей 17, имеющих порядковые номера с 1-го по 2^n-1-й поступают положительные импульсы с выхода элемента односторонней проводимости, пропускающего только импульсы, имеющие полярность «+», с 2ⁿ-го выхода генератора 5 функций Уолша. На вторые входы дополнительных умножителей 17, имеющих порядковые номера с (2^n-1+1)-го по 2ⁿ -й поступают отрицательные импульсы с выхода элемента односторонней проводимости, пропускающего только импульсы, имеющие полярность «-», с 2ⁿ-го выхода генератора 5 функций Уолша. В результате на выходах дополнительных умножителей 17 формируется 2ⁿ переносчиков канальной информации, длительность каждого из которых равна длительности Т функций Уолша, причем длительность импульсов t формируемых переносчиков равна длительности импульсов t переносчиков, формируемых прототипом при одной и той же частоте тактового генератора 4.

В ортогональности всех 2ⁿ формируемых переносчиков можно убедиться путем перемножения любых из них и интегрирования результата умножения за время Т.

На вторые входы умножителей 2 поступают таким образом переносчики канальной информации, которые умножаются в них на «1» или «0» в зависимости от того, что поступает на первый вход соответствующего умножителя 2, после чего результаты умножения через сумматор 3 поступают в линию связи.

На приемной стороне групповой сигнал поступает на информационные входы умножителей 8, на вторые входы умножителей 8 в это время поступают опорные сигналы с выходов соответствующих дополнительных умножителей 20, которые формируются так же, как и переносчики канальной информации на передающей стороне. В умножителях 8 производится умножение группового сигнала на соответствующие опорные сигналы, и результаты в течение длительности переносчиков канальной информации интегрируются в соответствующих интеграторах 11. На выходах интеграторов 11 формируется принятая дискретная информация, поступающая на входы приемников 12 информации.

На фиг.3 приведены временные диаграммы, иллюстрирующие процесс формирования канального переносчика S'(6, ) в восьмиканальной системе передачи дискретной информации в случае поступления «1» с выхода источника 1 на информационный вход соответствующего умножителя 2. На диаграммах показано временное состояние:

а) выхода тактового генератора 4;

б) седьмого выхода генератора 5 функций Уолша, на котором формируется функция Wal(6, ), поступающая на первый информационный вход седьмого ключа 6;

в) второго выхода генератора 5 функций Уолша, на котором формируется функция Wal(1, ), поступающая на второй информационный вход седьмого ключа 6;

г) выхода делителя 7 частоты;

д) выхода седьмого ключа 6, на котором формируется сигнал S(6, );

е) 2ⁿ-го выхода генератора 5 функций Уолша, на которой формируется функция Wal(7, ), поступающая на входы элементов 15 и 16 односторонней проводимости;

ж) выхода элемента 16 односторонней проводимости, пропускающего отрицательные импульсы;

з) выхода седьмого дополнительного умножителя 17, на котором формируется сигнал S'(6, );

и) выхода седьмого источника 1 информации;

к) выхода седьмого блока 2 умножения, на котором формируется канальный переносчик S'(6, ).

Известно, что для передачи канальных переносчиков, формируемых в системе передачи, необходимо обеспечить полосу частот для передачи самого широкополосного канального переносчика (см. Варакин Л.Е. Теория систем сигналов. - М.: Советское радио, 1978, с.11). Чем больше блоков имеет сигнал, тем больше эффективная ширина спектра сигнала W _эфф.(см. Варакин Л.Е. Теория систем сигналов М.: Советское радио, 1978, с.208). При этом блок-последовательность элементов, имеющих фазу 0 или , то есть последовательность положительных или отрицательных элементов сигнала (см. Варакин Л.Е. Теория систем сигналов. - М.: Советское радио, 1978, с.177, первая строка).

В аналоге (см. патент ФРГ №1959175, кл. H 04 J 11/00, 1976) используются канальные переносчики, описываемые функциями Уолша и имеющие количество блоков =1,2,3,...,N, где N - число элементов функций Уолша (см. фиг.4).

Следовательно, канальные переносчики, формируемые аналогом, имеют различную эффективную ширину спектра, при этом наибольшую эффективную ширину имеет канальный переносчик, у которого число блоков =2ⁿ=N (то есть меандр):

где t - длительность элемента сигнала (см. Варакин Л.Е. Теория систем сигналов. - М.: Советское радио, 1978, с.208, таблица 11, 1, вторая строка).

В прототипе (см. патент РФ №2025901 по заявке №4844150/09 (069146) от 25.06.90, кл. H 04 J 11/00) используются переносчики канальной информации, представляющие собой сигналы, имеющие число блоков (см. фиг.5):

Эффективная ширина спектра самого широкополосного переносчика, используемого в прототипе, с учетом , определяется по формуле

(см. Варакин Л.Е. Теория систем сигналов. - М.: Советское радио, 1978, с.208, соотношение (11.11)).

В предлагаемой системе передачи дискретной информации все переносчики имеют одинаковое количество блоков (см. фиг.6):

и значение наибольшей эффективной ширины спектра переносчика определяется из соотношения (3) с учетом .

В таблице представлены результаты расчетов эффективной ширины спектра W _эфф самых широкополосных переносчиков, используемых аналогом, прототипом и предлагаемой системой передачи дискретной информации для различного числа каналов.

Таблица
Канальные переносчики	Эффективная ширина спектра W эфф для числа каналов, k
	4	8	16	32	64
Формируемые аналогом	10,583	21,909	44,54	89,8	180,31
Формируемые прототипом	8,94	16,97	32,99	64,99	128,99
Формируемые предлагаемой системой передачи	7,483	15,491	31,496	63,498	127,499

По результатам таблицы можно сделать вывод о том, что выигрыш в полосе частот, необходимой для работы предлагаемой системы передачи, по сравнению с аналогом составляет 29,29% для любого числа каналов k. По сравнению с прототипом выигрыш составляет 16, 33% - для k=4; 8,71% - для k=8; 4,51% - для k=16 и т.д.

Использование изобретения позволяет существенно уменьшить полосу частот, необходимую для обеспечения работы системы передачи дискретной информации.