Пристрій для передачі і приймання інформації

Винахід має відношення до електрозв'язку і призначений для підвищення завадостійкості систем передачі інформації. Відомі аналогічні пристрої для передачі і приймання інформації, зокрема для передачі і приймання телевізійних сигналів, в яких підвищення завадостійкості в умовах дії флуктуаційних адитивних завад забезпечується шляхом введення керуємого передспотворення сигналу на передачі та керуємого коректування сигналу на приймальному кінці системи передачі інформації. При цьому в якості керуючого виділяють сигнал миттєвого енергетичного спектра, з допомогою якого керують ступенем передспотворення сигналу на передачі та ступенем його коректування в приймачі (А.с.720731, МКИ НO4В1/62; А.с. 722169, МКИ НO4В1/62; А.с.557489, МКИ НO4В1/62). Найбільш близьким за технічною суттю до пристрою, який заявляється, є вибраний в якості прототипу пристрій для передачі і приймання інформації (А.с. 1555868, МКИ НО4В1/62). Недолік цього пристрою, а також аналогічних пристроїв полягає в тому, що вони не забезпечують завадостійкість в таких ситуаціях, коли відбувається зміна протягу лінії зв'язку, або змінюється швидкість переміщення об'єкту, на якому міститься передавач чи приймач інформації. В цих умовах прототип потребує забезпечення достатньо великого діапазону регулювання затримки керуючого сигналу при змінюванні протягу лінії зв'язку, що призводить до втрати частини інформації під час неперервного змінювання довжини лінії зв'язку та зменшенні завадостійкості системи передачі інформації. Таким чином, прототип запропонованого винаходу має низьку завадостійкість в умовах неперервного змінювання протягу лінії зв'язку та швидкості переміщення об'єкту, на якому розташовані передавач або приймач інформації. В основу винаходу поставлено задачу підвищення завадостійкості системи передачі інформації шляхом забезпечення ефективної працездатності системи в умовах неперервного змінювання протягу лінії зв'язку та швидкості переміщення об'єкту, на якому розташовані передавач або приймач інформації. Розв'язання цієї технічної задачі здійснюється тим, що в пристрої, який містить послідовно сполучені джерело інформації, передспотворюючий фільтр, канал зв'язку, коректуючий фільтр та приймач інформації, а також канал зворотного зв'язку, вихід якого сполучений з керуючим входом передспотворюючого фільтра, і аналізатор спектра завади, вхід якого підключений до виходу каналу зв'язку, а також до інформаційного входу коректуючого фільтра, а також середньоквадратичний детектор, вхід якого сумісно зі входом аналізатора спектра завади підключений до виходу каналу зв'язку, а виходи аналізатора спектру завади і середньоквадратичного детектора сполучені відповідно з першим і другим входами блоку ділення, вихід якого з'єднаний з першим керуючим входом блоку регулюємої затримки і керуючим входом коректуючого фільтра, причому виходи блоку регулюємої затримки підключені до першого і другого входів першого блоку відіймання, а вихід останнього сполучений зі входом каналу зворотного зв'язку, введені послідовно сполучені блок екстраполяції і перший вхід другого блоку відіймання, причому вихід джерела інформації сполучений зі входом блоку екстраполяції та з другим входом другого блоку відіймання, вихід якого з'єднаний зі входом каналу керування, а вихід останнього сполучений з першим входом блоку додавання, вихід якого з'єднаний з першим входом третього блоку відіймання, а також зі входом блоку інтерполяції, причому вихід останнього сполучений з другим входом блоку додавання, а вихід третього блоку відіймання підключений до другого керуючого входу блока регулюємої затримки, при цьому вихід коректуючого фільтра і вхід приймача інформації сполучені з другим входом третього блоку відіймання. При порівнянні з прототипом запропонований пристрій забезпечує підвищення завадостійкості системи передачі інформації за рахунок того, що в запропонованому пристрої використовується передсказування сигналу, який передається, та безперервне регулювання часу затримки керуючого сигналу при змінюванні протягу лінії зв'язку. Перша ознака досягається шляхом сполучення другого блоку відіймання, блоків екстраполяції та інтерполяції і блоку додавання. Друга ознака досягається шляхом комбінації зв'язків третього блоку відіймання. При введенні нових блоків у означеній сукупності мають місце нові властивості, які призводять до підвищення завадостійкості запропонованого пристрою в умовах швидкої зміни завадової обстановки і протягу лінії зв'язку, а також до забезпечення автоматизації роботи пристрою з метою усунення втрати інформації, яка передається. Структурна схема запропонованого пристрою зображена на фіг.1. На фіг.2 наведена структурна схема блоку екстраполяції. Пристрій для передачі і приймання інформації (фіг.1) містить: джерело інформації 1, перед спотворюючий фільтр 2, канал зв'язку 3, коректуючий фільтр 4, приймач інформації 5, аналізатор спектра завади 6, середньоквадратичний детектор 7, блок ділення 8, блок регулюємої затримки 9, перший блок відіймання 10, блок екстраполяції 11, другий блок відіймання 12, канал керування 13, канал зворотного зв'язку 14, блок додавання 15, третій блок відіймання 16 і блок інтерполяції 17. При цьому послідовно сполучені джерело інформації 1,передспотворюючий фільтр 2, канал зв'язку 3, коректуючий фільтр 4 і приймач інформації 5. Вихід каналу зв'язку 3 підключено до інформаційного входу коректуючого фільтру 4, а також до входів аналізатора спектра завади 6 і середньоквадратичного детектора 7, а виходи цих блоків - відповідно до входів 1 і 2 блоку ділення 8. Вихід останнього з'єднаний з першим входом блоку регулюємої затримки 9 і одночасово з керуючим входом коректуючого фільтра 4. При цьому виходи блоку регулюємої затримки 9 сполучені відповідно з першим і другим входами першого блоку відіймання 10, вихід якого через канал зворотного зв'язку 14 з'єднаний з керуючим входом передспотворюючого фільтра 2. Вихід джерела інформації 1 сполучений зі входом блоку екстраполяції 11 та з другим входом другого блоку відіймання 12, а перший вхід другого блоку відіймання з'єднаний з виходом блоку екстраполяції 11. При цьому вихід другого блоку відіймання 12 сполучений зі входом каналу керування 13, вихід якого з'єднаний з першим входом блоку додавання 15, а вихід останнього сполучений з першим входом третього блоку відіймання 16 і також зі входом блоку інтерполяції 17, вихід якого з'єднаний з другим входом блоку додавання 15. При цьому вихід третього блоку відіймання сполучений з другим керуючим входом блоку регулюємої затримки 9, а вихід коректуючого фільтру 4 і вхід приймача інформації 5 з'єднаний з другим входом третього блоку відіймання 16. Блок екстраполяції 11 (фіг.2) відомий і виконаний за А.с.620030, Кл. НO4В5/12. В цьому блоці відтворюється екстраполяція сигналу на основі попередніх відліків. Сигнал з виходу джерела інформації 1 надходить до відіймаючого пристрою 11-1, де порівнюється з передсказаним сигналом, що є додатком затриманих з допомогою ліній затримки 11-4 і 11-5 сигналів f (t - t ) i f ( t - 2 t) , де t -інтервал Котєльнікова. Відтворення сигналу різниці відбувається у блоці додавання 11-3. Пристрій 11-2 являє собою підсилювач-обмежувач максимального рівня сигналу, який формується на виході відіймаючого пристрою 11-1. Запропонований пристрій працює таким чином. Сигнал від джерела інформації 1 через адаптивний передспотворюючий фільтр 2 надходить до входу каналу зв'язку 3, де діють адитивні і мультиплікативні завади, які спотворюють сигнал. Початкова форма сигналу відновлюється з допомогою адаптивного коректуючого фільтра 4, оскільки АЧХ передспотворюючого і коректуючого фільтрів є взаємнооберненими. З виходу коректуючого фільтру 4 сигнал надходить до входу приймача інформації 5. Одночасно з виходу каналу зв'язку 3 суміш оптимально передспотворенного сигналу і завади подається до входів аналізатора спектра завади 6 і середньоквадратичного детектора 7. Ефективні смуги частот пропускання цих пристроїв вибираються однаковими, і на виході аналізатора спектра завади 6 формується сигнал, який пропорціональний потужності завади, а на виході середньоквадратичного детектора 7 пропорціональний потужності суміші сигналу і завади. У блоці ділення 8 відбувається операція ділення цих сигналів і формується низькочастотний керуючий сигнал, який є пропорціональним виразу Р3/(Рс+Р3), що рівнозначний співвідношенню {1-Рc/(Рс+Р3)]}, де Рc, Р3 - відповідно потужності сигналу і завади. При цьому середньоквадратичні детектори у блоці 6 працюють у малосигнальному режимі. Відношення Рc/(Рс+Р3) у ефективній смузі частот каналу зв'язку відтворює усереднений коефіцієнт передачі оптимального лінійного фільтру Вінера - Колмогорова (коректуючого фільтра 4). Керуючий сигнал, який є пропорціональним значенню 1[Рс/(Рс+Р3)], характеризує оптимальний закон керування АЧХ передспотворюючого і коректуючого фільтрів, а також є прямо пропорціональним ступеню, що відрізняє передаточні функції адаптивних передспотворюючого і коректуючого фільтрів від прямокутних у робочій смузі частот. Керуючий сигнал з виходу блоку ділення 8 подається одночасово на керуючий вхід адаптивного коректуючого фільтра 4 і вхід 1 блоку регулюємої затримки 9 (фіг.1). Цей блок з допомогою лінії затримки, що може f ( t - t3 ) перестроюватись, формує два затриманих щодо часу сигнали. Один з них 1 має часову затримку, яка потрібна для узгодження за часом процесів передспотворення і коректування для однакових ділянок рядків t = t p - t 33 - t кз телевізійного зображення, тобто 3 , де t р - протяг рядку; t 33 - час проходження сигналу по t кз - час проходження інформаційного сигналу по каналу зв'язку 3. Другий каналу зворотного зв'язку 14 (фіг.1); сигнал f2(t- t 3- t р) затриманий на час, що складає t 3+ t р=2 t р- t 33- t кз. Часові затримки t 33 і t кз залежать від довжини каналу зв'язку. Для того, щоб мати змогу змінювати час затримки у блоці 9 при змінюванні довжини каналу зв'язку відбувається передсказання сигналу з допомогою блоків екстраполяції 14 (фіг.2) і інтерполяції 17 (фіг.1). Після цього передсказаний і відновлений сигнали відіймаються один з другого у третьому блоці відіймання 16 і сигнал різниці з виходу блоку 16 подається на другий вхід (вхід 2) блоку регулюємої затримки 9. На основі сигналу різниці у блоці 9 формується трьохфазна послідовність тактових імпульсів, яка формує необхідний час затримки. У тому випадку, коли час затримки відповідає значенням, які потрібні для сигналів f1 і f 2, сигнал різниці на виході блоку 16 зменшується і таким чином здійснюється неперервне автоматичне регулювання системи передачі інформації. По каналу керування 13 при цьому передається сигнал похибки передсказання, який формується на виході другого блоку відіймання 12. Для одержання сигналу похибки відіймаються сигнали з виходу джерела інформації 1 і передсказаний сигнал на виході блоку екстраполяції 11, який представляє собою додаток затриманих сигналів f(t- t ) і f(t-2 t ) з визначеними ваговими коефіцієнтами , що формуються на виході блоку регулюємої затримки 9. Затримані на потребуємий час сигнали з виходів блоку регулюємої затримки 9 подаються до першого і другого входів першого блоку відіймання 10, де відбувається відіймання сигналу, що подається на перший вхід блоку 10 і має в два рази більшу амплітуду, з сигналом, який надходить до другого входу першого блоку відіймання 10. Сигнал на виході цього блоку, рівний f3(t)=2f1(t- t 3)-f2(t- t 3- t р) лінійно екстраполює керуючий сигнал за часом, що призводить до упередження передспотворення сигналу на один рядок відносно часу коректування інформаційного сигналу у відповідній частині рядку зображення. Таким чином, при передачі керуючого сигналу з виходу блоку 10 через канал зворотного зв'язку 14 (фіг.1) до керуючого входу передспотворюючого фільтру 2 відбувається упереджене (передсказане) передспотворення телевізійного сигналу. Наведемо розрахунок ефективності запропонованого пристрою для передачі і приймання інформації. Результуючий час затримки сигналу, який формується у блоці регулюємої затримки, складає не більш, ніж TS = 50мкс. Час, що існує між аналізом стану каналу зв'язку і находженням відкоректованого у передспотворюючому фільтрі сигналу, знаходиться за виразом 2l (1) T= , сkT де l - довжина каналу зв'язку; с - швидкість поширення сигналу в каналі; T - довжина (протяг) елемента сигналу (визначається ступенем складності сюжету зображення); k - коефіцієнт, що характеризує протяг послідовності. У прототипі результуючий час, якій потрібний для аналізу стану каналу зв'язку і відповідного регулювання T = 300мкс. АЧХ адаптивного передспотворюючого фільтру, складає S Таким чином, знаходимо, що регулювання починає відставати за часом у тому випадку, коли швидкість руху джерела інформації для запропонованого пристрою більша, ніж 500м/с. Це дозволяє використовувати запропонований пристрій на будь-яких об'єктах, що рухаються. При тих же умовах прототип потребує регулювання, якщо довжина лінії зв'язку змінюється більш, ніж на 1км. Останнє може привести до переривання передачі інформації. Техніко-економічна ефективність запропонованого пристрою полягає в збільшенні його завадостійкості в таких умовах роботи системи передачі інформації, коли змінюється довжина лінії зв'язку або швидкість руху об'єкту, на якому розташовано джерело інформації. У прототипі результуючий час затримки керуючого сигналу складає 300мкс або більше, а в запропонованому пристрої 50мкс, тобто у шість разів зменшується. Це дозволяє забезпечити надійне функціонування запропонованого пристрою в умовах достатньо великих діапазонів зміни довжини каналу зв'язку і швидкостей переміщення джерела інформації.