Пристрій для перешкодостійкого багатоканального передавання інформації по лініях зв’язку

Винахід відноситься до галузі інформатики та зв'язку і може бути застосований для багатоканального передавання інформації між електронними системами, а також між елементами електронної системи. Такими електронними системами можуть бути ЕОМ, системи керування пристроями перетворення електричної енергії і таке інше. У відомих пристроях подібного призначення, що використовують принцип TDMA [1, 2], для реалізації багатоканальної передачі використано підхід, що полягає в передачі сигналу кожного з каналів тільки у відповідний, жорстко закріплений, проміжок часу. До недоліків пристрою можна віднести не достатньо ефективне використання середовища передачі. В якості прототипу обрано пристрій, що побудований згідно патенту [3], що містить блок генератора, блок помножувачів, входи якого є входами пристрою, до інших вхідних виводів блоку помножувачів приєднано виходи блоку узгодження, між виходами блоку помножувача та входами блоку множення і додавання включені послідовно з'єднані блок додавання сигналів, блок передавача, лінія зв'язку та блок приймача, виходи блоку множення і додавання приєднані до відповідних входів блоку обробки сигналу після множення і додавання, виходи якого є виходами пристрою. Для підвищення швидкості передачі за рахунок більш ефективного використання середовища передачі використовується принцип кодового розділення каналів. У якості канальних кодів в прототипі використовується ансамбль з дванадцяти функцій Уолша, що були отримані з матриці Адамару 12 рангу. До недоліків прототипу відноситься недостатньо велика кількість каналів внаслідок неможливості використання канальних кодів, що закодовані у будь-якій системі числення. В основу винаходу поставлено задачу підвищення кількості каналів передачі інформації шляхом введення блоку m-ічного лічильника, блоку m-ічної логіки, блоку генератора коефіцієнтів та блоку m-ічного зсуву. Поставлена задача вирішується тим, що в пристрої для завадостійкого багатоканального передавання інформації по лініям зв'язку, що містить блок генератора, блок помножувачів, входи якого є входами пристрою, до інших вхідних виводів блоку помножувачів приєднано виходи блоку узгодження, між виходами блоку помножувача та входами блоку множення і додавання включені послідовно з'єднані блок додавання сигналів, блок передавача, лінія зв'язку та блок приймача, виходи блоку множення і додавання приєднані до відповідних входів блоку обробки сигналу після множення і додавання, виходи якого є виходами пристрою, новим є те, що між виходом блоку генератора та входами блоку узгодження включені послідовно з'єднані блок m-ічного лічильника та блок mічної логіки, а також до відповідних входів блоку множення і додавання включені послідовно з'єднані блок генератора коефіцієнтів та блок m-ічного зсуву. Оскільки у винаході використовуються блок m-ічного лічильника та блок m-ічної логіки, то стає можливим використання канальних кодів, що закодовані у будь-якій системі числення. Використання канальних кодів, що закодовані у системі числення з основою, більшою за 2, дозволяє підвищити кількість каналів передачі порівняно з системами з кодовим розділенням каналів, що використовують функції Уолша у якості канальних кодів. У якості канальних кодів, що закодовані у системі числення, більшою за 2, пропонується використовувати базисні функції перетворення в орієнтованому базисі [4] з основою системи числення т. Базисні функції прямого та зворотного перетворення в орієнтованому базисі мають наступній вигляд: æ 2p j d (n, x ) = cosç çm è å æ 2p jr (n, x ) = cosç çm è ö 1 æ 2p n (s) x (s ) ÷ + sinç ÷ A çm s =1 ø è ö æ 2p n (s )x (s ) ÷ + A sinç ÷ çm s =1 ø è n n å n ö å n ( )x ( ) ÷÷ s s ø , (1) s =1 n ö å n ( )x ( )÷÷ s =1 s s ø (2) 2p A = tg (s ) (s ) ,..., m ; N = mn , m та n - цілі числа; x, n = 0,1 N - 1 ; x , n де - розрядні компоненти при m-ічному x і n . Матриці прямого та зворотного перетворень в орієнтованому базисі для випадку представленні чисел m=3 та n=2 мають наступний вигляд: 1 1 1 1 1 1 1 ù é1 1 ú ê 1 -2 1 1 -2 1 1 -2 1 ú ê ê1 1 - 2 1 1 -2 1 1 - 2ú ú ê 1 -2 -2 -2 1 1 1 ú ê1 1 1 1 1 - 2ú Fd = ê1 - 2 1 - 2 1 ú ê 1 1 -2 1 ú ê1 1 - 2 - 2 1 ê1 1 1 1 1 1 - 2 - 2 - 2ú ú ê ê1 - 2 1 1 1 -2 -2 1 1 ú ú ê 1 û ë1 1 - 2 1 - 2 1 - 2 1 (3) 1 1 1 1 1 1ù é1 1 1 ú ê 1 -1 0 1 -1 0 ú ê1 - 1 0 ê1 0 - 1 1 0 - 1 1 0 - 1ú ú ê 0ú ê1 1 1 - 1 - 1 - 1 0 0 Fr = ê1 - 1 0 - 1 0 1 0 1 - 1ú ú ê ê1 0 - 1 - 1 1 0 0 - 1 1 ú ê1 1 1 0 0 0 - 1 - 1 - 1ú ú ê ê1 - 1 0 0 1 -1 -1 0 1ú ú ê ë1 0 - 1 0 - 1 1 - 1 1 0 û (4) Так як значення базисної функції прямого перетворення для випадку m=3 та n=2 приймають лише значення: 1 та -2, то їх можливо закодувати у двійковій системі числення. При цьому, для отримання несучих сигналів для кожного з каналів є можливим використання широко розповсюджених двійкових логічних елементів. Приклад побудови генератора несучих сигналів для 9-ти канальної системи, що використовує у якості канальних кодів базисні функції перетворення в орієнтованому базисі для випадку m=3 та n=2, зображено на фіг. З. Таким чином, є можливість організувати більшу кількість каналів, радикально не змінюючи елементну базу. Кількість каналів передачі інформації у випадку зміни основи системи числення m з 2 на 3 і n, що дорівнює 6, збільшується у mn = 36 = 11.39 2n 26 разів. Завдяки тому, що значення базисної функції зворотного перетворення (4) для випадку m=3 та n=2, що використовується при розділенні каналів, приймають лише цілі значення: 1, -1 та 0, з'являється можливість скоротити проміжок часу, що необхідний на проведення процедури розділення каналів, що також підвищує швидкодію, а також відмовитись від використання більш складних, у порівнянні з цілочисельними, обчислювальних схем з плавучою комою. На фіг. 1 наведена структурна схема пристрою для завадостійкого багатоканального передавання інформації по лініям зв'язку. На фіг. 2 наведена структурна схема i-того підблоку блоку множення і додавання. На фіг. З наведена функціональна схема блока m-ічного лічильника та блока т-ічної логіки для випадку m=3 та n=2. Пристрій містить блок генератора 8, блок помножувачів 1, входи якого є входами пристрою, до інших вхідних виводів блоку помножувачів приєднано виходи блоку узгодження 11, між виходами блоку помножувача та входами блоку множення і додавання 6 включені послідовно з'єднані блок додавання сигналів 2, блок передавача 3, лінія зв'язку 4 та блок приймача 5, виходи блоку множення і додавання 6 приєднані до відповідних входів блоку обробки сигналу після множення і додавання 7, виходи якого с виходами пристрою, між виходом блоку генератора 8 та входами блоку узгодження 11 включені послідовно з'єднані блок m-ічного лічильника 9 та блок mічної логіки 10, а також до відповідних входів блоку множення і додавання 6 включені послідовно з'єднані блок генератора коефіцієнтів 12 та блок m-ічного зсуву 13. i-тий підблок 6.i блоку множення і додавання 6 містить блок затримок 6.і.1, який складається з підблоків затримки на один такт 6.і.1.1-6.і.1.n, його виходи з'єднано зі входами блоку множення 6.і.2, виходи блоку множення з'єднано зі входами блоку додавання 6.і.З. Функціональна схема блока m-ічного лічильника та блока m-ічної логіки для випадку m=3 та n=2 містить чотири JK-тригери 9.2-9.5, на їх основі реалізовано лічильник, неінверсні виходи JK-тригерів з'єднано із входами логічного елементу „І” 9.1, що має чотири входи, два з яких інверсні, а також із входами підблоку перетворювача кодів 10.1, логіка роботи якого пояснюється нижченаведеною таблицею істиності перетворювача кодів. Таблиця істинності перетворювача кодів 10.1 Х0 Х1 X2 Х3 Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y7 Y8 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 1 1 0 1 1 0 1 1 0 1 0 0 1 0 1 1 0 1 1 0 1 1 0 0 0 1 1 1 1 1 0 0 0 1 1 1 0 1 0 0 1 0 1 0 1 1 1 1 0 0 1 0 1 1 1 0 0 1 1 1 0 1 0 1 1 0 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 0 1 1 1 0 0 1 1 1 0 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 1 Примітка Х0-Х3 - входи перетворювача кодів, Y0-Y8 - виходи перетворювача кодів. Пристрій працює наступним чином. Вхідні інформаційні сигнали кожного з каналів потрапляють на вхід блоку помножувачів 1 (фіг. 1), також до блоку помножувачів від блоку узгодження 11 надходять сигнали несучих. На вхід блоку узгодження надходять несучі сигнали, які є генерованими за допомогою блоку генератора 8, блоку m-ічного лічильника 9 та блоку m-ічної логіки 10. Вихідні сигнали блоків помножувачів 11 надходять до блоку додавання сигналів 2, вихідний сигнал якого надходить на вхід блоку передавача 3. Вихідний сигнал блоку передавача надходить до лінії зв'язку 4, а потім, з виходу лінії зв'язку, на вхід блоку приймача 5. З виходу блоку приймача сигнал потрапляє на входи блоку множення та додавання 6. Також до блоку множення та додавання надходять сигнали від послідовно з'єднаних блоків генератора коефіцієнтів 12 та блоку m-ічного зсуву 13, які визначають коефіцієнти множення елементів 6.і.2 (фіг. 2) у підблоці 6.і блоку 6 (фіг. 1). Підблоки блоку множення та додавання виконують обробку вхідного сигналу за формулою: Y(x ) = jr æ n j , q x ö × ç ÷ è m ø ì æ ö ïN × j r ç n j , q x ÷, n i = n j jr n j , t = í , è m ø ï 0, n i ¹ n j r =0 î N -1 å ( ) де Y - вихідний сигнал підблоку блоку множення та додавання, x - вхідний сигнал підблоку блоку множення та додавання. Вихідні сигнали блоку множення та додавання потрапляють на відповідні входи блоку обробки сигналу після множення та додавання 7. Вихідними сигналами блоку обробки сигналу після множення та додавання є прийняті інформаційні сигнали кожного з каналів. Джерела інформації: 1. С.В. Кунегин «Системы передачи информации. Курс лекций», М.: в/ч 33965, 1997, - 317с., с илл., пункт 6.1.3.2 (http://kunegin.narod.ru/ref/lec/613 .htm). 2. http://www.leaked.info/nomel/docs/RF/TDMA.pdf- Time Division Multiple Access (TDMA) Tutorial; 3. United States Patent #3,678,204, МПК H 04 J 3/04, 18.07.1972 (http://umunhum. stanford.edu/~morf/ss/UWB_CDROM_1/PATENTS/HAR MUTH/3678204.PDF). 4. Жуйков В.Я., Терещенко Т.О., Петергеря Ю.С. Перетворення дискретних функцій в орієнтованому базисі // Доповіді Національної Академії наук України. - 1999. - №3. - С. 109-112.