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, в яких підвищення завадостійкості в умовах дії в каналах зв'язку флуктуаційних адитивних завад забезпечується шляхом введення адаптивного передспотворення сигналу на передачі і адаптивного коректування його на приймальній стороні системи передачі інформації, де в якості керуючого виділяють сигнал миттєвого енергетичного спектру, з допомогою якого керують ступенем передспотворення сигналу на передачі та ступенем його коректування в приймачі (А.с. 1314466, МКИ Н04В1/62; А.с. 1555868, МКИ Н04В1/62). Найбільш близьким за технічною суттю до пристрою, який заявляється, є вибраний в якості прототипу пристрій для передачі і приймання інформації (А.с. 1443183, МКИ Н04В1/62). Недолік цього пристрою, а також аналогічних пристроїв полягає в тому, що у випадку достатньо великого динамічного діапазону сигнала, який передається, аналізатор спектра передспотворенного сигналу повинен мати складну структуру, в яку входять дуже багато вузькосмугових фільтрів, перемножувачів і фільтрів низьких частот. Крім того, в прототипі неможливо забезпечити достатню завадостійкість інформаційного каналу зв'язку, а також прямого і зворотного каналів керування в таких ситуаціях, коли в каналах має місце імпульсна завада великої потужності, або суміш флюктуаційної та імпульсної завад. Треба також відмітити, що при великому динамічному діапазоні сигналу, який передається, у прототипі дуже важко забезпечити регулювання АЧХ передспотворюючого і коректуючого фільтрів у такому широкому діапазоні частот. Таким чином, прототип запропонованого винаходу має низьку завадостійкість в умовах передачі сигналів з великим динамічним діапазоном, а також при дії в каналах імпульсних завад відносно великої потужності. В основу винаходу поставлена задача підвищення завадостійкості системи передачі інформації шляхом забезпечення ефективної працездатності системи в умовах передачі сигналів з великим динамічним діапазоном і дії в каналах зв'язку і керування імпульсних завад достатньо великої потужності. Розв'язання цієї технічної задачі здійснюється тим, що в пристрої, який має в своєму складу джерело інформації, перший передспотворюючий фільтр, перший канал зв'язку, перший коректуючий фільтр і приймач інформації, введені послідовно сполучені блок накопичення, перша, друга, третя і т.д. та n-а лінії затримки сигналу на передачі, другий, третій і т.д. та n-ий передспотворюючі фільтри, другий, третій і т.д. та n-ий канали зв'язку, перша, друга, третя і т.д. та n-а лінії затримки сигналу на прийомі, другий, третій і т.д. та n-ий коректуючі фільтри, мультиплексор, блок вимірювання відношення сигнал-завада і електронний ключ, при цьому вихід блоку накопичення сполучений паралельно зі входами усіх n ліній затримки сигналу на передачі з різним часом затримки, а виходи останніх з'єднані відповідно зі входами n передспотворюючих фільтрів, причому виходи n каналів зв'язку сполучені відповідно зі входами n ліній затримки сигналу на прийомі з різним часом затримки, при цьому результуючий час затримки сигналу в кожному каналі вибрано однаковим, причому виходи n ліній затримки сигналу на прийомі з'єднані відповідно зі входами n коректуючих фільтрів, а виходи останніх підключені до n входів мультиплексора, вихід якого сполучений зі входом блоку вимірювання відношення сигнал-завада, а також з інформаційним входом електронного ключа, керуючий вхід якого з'єднаний з виходом блоку вимірювання відношення сигнал-завада, причому вихід електронного ключа сполучений зі входом приймача інформації. При порівнянні з прототипом запропонований пристрій забезпечує підвищення завадостійкості системи передачі інформації у випадку дії в каналах зв'язку імпульсних завад великої потужності, або суміші флуктуаційних і імпульсних завад за рахунок того, що накопичення інформації на передавальному кінці системи передачі інформації спроможне в умовах, коли сигнал не передається по каналам зв'язку, тобто не спотворюється завадами. Крім того, в запропонованому пристрої використовується принцип багатоканальної передачі інформації з потворенням, тобто по n каналам зв'язку передається одна і та ж накопичена інформація. При цьому в кожному з каналів затримка сигналу на передачі вибирається різною, різним також вибирається і закон передспотворення, тобто кожен з канальних передспотворюючих фільтрів має специфічну АЧХ. При цьому кожний коректуючий фільтр має АЧХ, яка вибирається взаємнооберненою відносно такої ж характеристики канального передспотворюючого фільтру. Лінії затримки сигналу на приймальній стороні мають у кожному з каналів різний час затримки, але результуюча затримка сигналу в кожному каналі системи передачі інформації з урахуванням трактів передавання та приймання є однаковою. Останнє призводить до того, що одночасова потужна імпульсна завада у різних каналах діє в різні моменти часу. З урахуванням цього блок вимірювання відношення сигнал-завада, який підключений до виходу мультиплексора, з допомогою електронного ключа підключає до входу приймача інформації тільки такий канал, який має найбільшу завадостійкість. Треба відмітити ту обставину, що для зменшення числа передавачів і приймачів в системі можна мати лише один передавач і приймач з застосуванням частотного ущільнення та введенні передспотворення і коректування на піднесучих частотах для кожного з каналів. Структурна схема запропонованого пристрою зображена на фіг.1. На фіг.2 наведено часову діаграму розподілу затримок сигналу на передавальному і приймальному кінцях системи, яка має, наприклад, чотири канали. Пристрій для передачі і приймання інформації (фіг.1) містить: джерело інформації 1, блок накопичення 2, лінії затримки сигналу на передачі 3, 3-1, 3-2,..., 3-n, передспотворюючі фільтри 4, 4-1, 4-2, 4-3,..., 4-n, канали зв'язку 5, 5-1, 5-2, 5-3,...,5-n, лінії затримки сигналу на прийомі 6, 6-1, 6-2, 6-3,..., 6-n, коректуючи фільтри 7, 7-1, 7-2, 7-3,..., 7-n, мультиплексор 8, блок вимірювання відношення сигнал-завада 9, електроний ключ 10 і приймач інформації 11. При цьому вихід джерела інформації 1 підключений до входу блока накопичення 2, а вихід останнього розпаралелено і підключено до входів ліній затримки сигналу на передачі 3, 3-1, 3-2, 3-3, ...,3-n, виходи яких сполучені зі входами передспотворюючих фільтрів 4, 4-1, 4-2, 4-3, ...,4-n. Виходи передспотворюючих фільтрів сполучені відповідно зі входами каналів зв'язку 5, 5-1, 5-2, 5-3,..., 5-n, а виходи останніх з'єднані відповідно зі входами коректуючих фільтрів 7, 7-1, 7-2, 7-3,..., 7-n. Виходи коректуючих фільтрів сполучені зі входами мультиплексора 8, а вихід останнього з'єднаний зі входом блоку вимірювання відношення сигнал-завада 9, а також з інформаційним входом електронного ключа 10, а вихід блоку вимірювання відношення сигнал-завада сполучений з другим (керуючим) входом електронного ключа 10, вихід якого з'єднаний зі входом приймача інформації 11. Блок вимірювання відношення сигнал-завада 9 відомий і виконаний за А.с. 146367, Класс 21 а4, 71. Запропонований пристрій (фіг.1) працює таким чином. З виходу джерела інформації 1 інформаційний сигнал надходить до входу блоку накопичення 2, де накопичується для подальшої передачі, а з виходу блоку накопичення сигнал паралельно подається до входів ліній затримки сигналу на передачі 3, 3-1, 3-2, 3-3,..., 3-n, час затримки яких вибирається різним для кожного з каналів (див. фіг.2). На фіг.2, наприклад, показано, що імпульсна завада відносно великої потужності, яка діє короткий час, спотворює сигнал, що передається по третьому каналу зв'язку. В інші канали ця завада не потрапляє. Затримані на передачі сигнали кожного каналу з виходів ліній затримки надходять до входів передспотворені фільтрів 4, 4-1, 4-2, 4-3, ..., 4-n, а з виходів останніх передспотворенні сигнали з різним законом передспотворення для кожного з каналів, що обумовлюється вибором різних АЧХ передспотворюючих фільтрів, подаються відповідно до каналів зв'язку 5, 5-1, 5-2, 5-3,..., 5-n. Виходи останніх сполучені зі входами ліній затримки на приймальній стороні 6, 6-1, 6-2, 6-3, ..., 6-n, час затримки яких вибрано таким чином, що меншій затримці на передачі відповідає більша затримка сигналу в приймальному тракті (див. фіг.2), а результуючий час затримки сигналу в кожному з каналів є однаковим. Це обумовлює те, що потужна імпульсна завада у різних каналах діє у різні моменти часу (фіг.2), а інформаційні сигнали з виходів ліній затримки 6, 6-1, 6-2, 6-3, ..., 6-n надходять до входів коректуючих фільтрів 7, 7-1, 7-2, 7-3, ..., 7-n одночасно. АЧХ цих фільтрів вибираються відповідно взаємнооберненими до АЧХ передспотворюючих фільтрів кожного з каналів. Різний закон передспотворення та коректування в кожному з каналів дає змогу не застосовувати адаптивне регулювання АЧХ фільтрів, для чого потрібно було б мати аналізатори спектра сигналу і канали керування як у прототипі. Відкоректовані сигнали з виходів коректуючих фільтрів надходять відповідно до входів мультиплексора 8, на вихід якого послідовно поступають сигнали з виходів відповідних коректуючих фільтрів, що досягається з допомогою сигналу селекції входів, який формується у мультиплексорі. При цьому сигнали з виходу мультиплексора надходять до входу блоку вимірювання відношення сигнал-завада 9, а також до першого входу (Вхід 1) електронного ключа 10, до керуючого другого входу якого (Вхід 2) надходить керуючий сигнал з виходу блоку 9. Електронний ключ 10 працює таким чином, що з його виходу сигнал подається до входу приймача інформації 11 лише тоді, коли величина відношення сигнал-завада, яка вимірюється блоком 9, має найбільше значення або перевищує заздалегідь задану порогову величину. Запропонований пристрій забезпечує більшу завадостійкість при порівнянні з прототипом тому, що багатоканальна система передачі з повторенням однакової інформації та з різною затримкою сигналів в кожному з паралельних каналів зв'язку створює такий режим роботи системи передачі інформації, коли імпульсна завада відносно великої потужності не спроможна знизити завадостійкість усіх каналів. При цьому мають місце такі канали, завадостійкість яких достатньо велика. Найкращий щодо завадостійкості канал використовується для приймання інформації. Крім того, різні закони передспотворення та коректування сигналів в кожному каналі забезпечують адаптивний режим роботи передспотворюючих і коректуючих фільтрів, який не потребує аналізаторів спектру сигналу і завади та відповідних каналів керування АЧХ фільтрів. Наведемо розрахунок виграшу в завадостійкості, який має бути одержаним від використання запропонованого пристрою. Згідно з енергетичним критерієм оцінювання ефективності застосування передспотворення та коректування сигналів оптимальний виграш у відношенні сигнал-завада знаходиться за виразом [Штейн В.М. О расчете линейных предыскажающих и корректирующих устройств // Радиотехника.-1956.Т. 11.-№2. -С.60-63] Dw Dw 0 0 ò G(w)dw × ò N(w)dw S max = (1) 2 ö ç ÷ G(w) × N( w)dw ç ò ÷ è 0 ø де G( w), N( w) - спектральні щільності потужності відповідно сигналу до передспотворення та адитивної завади, яка діє в каналі зв'язку; Dw - ефективна смуга частот пропускання каналу. Нехай у прототипі спектральна щільність потужності сигналу рівномірна, тобто G( w) = G 0 = const . Оскільки æ Dw адитивна завада на виході відбілюючого фільтру є білим шумом, тобто N( w) = N 0 = const , то за виразом (1) маємо S max = 1 . У тих випадках, коли завада є імпульсною, і має велику потужність при порівнянні з сигналом, відбілюючий фільтр не може виконати умову відбілювання такої завади. При цьому S max < 1 . Припустимо, що в каналах зв'язку запропонованого пристрою імпульсна завада моделюється послідовністю некорельованих періодичних прямокутних імпульсів з випадковою амплітудою [Левин Б.Р. Теоретические основы статистической радиотехники. Кн.1.-М.:Сов. Радио, 1969.-С.633] w t0 2t 2 s 2 sin 2 0 з N( w) » × (2) 2 T æ w t0 ö ç ÷ ç 2 ÷ è ø 2 де t 0 - протяг імпульсу; T - період повторення імпульсів; s з - дисперсія завади; w - колова частота заповнення обвідної радіоімпульсів. Вираз (2) приблизний, бо враховує лише неперервну частину спектру імпульсної завади, в якій міститься відносно більша енергія. Якщо покласти, що сигнал, який передається по каналам зв'язку (фіг.1), має рівномірну спектральну щільність потужності, тобто G( w) = G 0 = const , то використовуючи вирази (1) і (2), одержуємо [Маригодов В.К. Эффективность предыскажений при импульсных помехах// Отбор и передача информации.-1978.-Вып.53.-С.27] (3) S max = 2 t0 D f де Df = Dw / 2p . При t 0 × D f = 1 (для прямокутних імпульсів) маємо S max = 2 , або DS max = 20 lg 2 = 6¶Б . Таким чином, тільки з урахуванням передспотворення та коректування сигналу при порівнянні з прототипом запропонований пристрій реалізує енергетичний виграш 6дБ. Якщо урахувати ту обставину, що в запропонованому пристрою завжди є такі канали, в які імпульсна завада не потрапляє, що обумовлено застосуванням ліній затримки, то виграш буде значно більшим. Техніко-економічна ефективність запропонованого пристрою полягає в збільшенні завадостійкості його за рахунок можливості вибору такого каналу зв'язку, в якому забезпечується найбільша величина відношення сигнал-завада.