Спосіб передавання дискретної інформації та пристрій для його здійснення

1 Спосіб передавання дискретної інформації, який включає зчитування байта інформації, перетворення на послідовний код і передавання до каналу зв'язку, який відрізняється тим, що на передавальному боці широкосмуговий сигнал прямокутного імпульсу перетворюють на гармонічний сигнал основної гармоніки, а на приймальному, за рахунок порівняння прийнятого сигналу та порогового значенням чітко визначені інтервали часу здійснюють ідентифікацію кодової комбінації, що передавалась до лінії зв'язку Винахід відноситься до техніки передавання інформації і може використовуватися в інформаційно-вимірювальних системах, комп'ютерних мережах та системах обміну інформацією Відомий спосіб передавання та приймання двійкових сигналів та пристрій для його реалізації [Авторське свідоцтво СРСР № 1164892, МКІ Н03М13/00, бюлетень "Изобретения стран мира", 1985, №18] Спосіб полягає в тому, що під час передавання перед кожним імпульсом перетворюваної ПОСЛІДОВНОСТІ формують додатковий, полярність якого встановлюють у ВІДПОВІДНОСТІ З кореляційним перетворенням полярності імпульсів початкової двійкової ПОСЛІДОВНОСТІ, а під час приймання пе ред порівнянням кожного сигналу, отриманого після стробування із завданим порогом, визначають його полярність і формують сигнал, що відповідає полярності даного сигналу, отриманого після стробування і сигнал передбачення полярності наступного сигналу, що отримується після стробування в наступний ВІДЛІКОВИЙ момент часу у ВІДПО 2 Пристрій для передавання дискретної інформації, який містить персональний комп'ютер у складі центрального процесора, оперативного запам'ятовувального пристрою, постійного запам'ятовувального пристрою, носія інформації, послідовний порт та канал зв'язку, який відрізняється тим, що до нього введені блок вузькосмугових фільтрів, компаратор, джерело порогової напруги та паралельний порт, причому до каналу зв'язку підключені виходи вузькосмугових фільтрів з передавального боку та один зі входів компаратора з приймального, другий вхід компаратора зв'язаний з виходом джерела порогової напруги, входи вузькосмугових фільтрів підключені до виходу послідовного порту, а вихід компаратора з'єднаний з одним зі входів паралельного порту, за допомогою системного каналу центральний процесор пов'язаний з модулями персонального комп'ютера, послідовним та паралельним портами ВІДНОСТІ з кореляційним перетворенням, що здійснюється ПІД час передавання, який порівнюється з сигналом, що відповідає полярності наступного сигналу, отриманого після стробування, а при їх невідповідності збільшують завданий поріг Відомий також спосіб кодування та передавання інформації [Авторське свідоцтво СРСР № 1432788, МКІ Н03М13/00, бюлетень "Открытия Изобретения", 1988, №39] Спосіб вміщує в собі кодування інформаційної ПОСЛІДОВНОСТІ елементарних бінарних сигналів за допомогою частотної маніпуляції з неперервною фазою і наступне передавання модульованого сигналу каналом зв'язку Завдяки передаванню к м о ж н и х н т а р е С Л І в и м Д О В с Н и п н О г ( п и С Т £ х н а І л в з о к 1 ) , д м і й н к е о д о в и х д о в а н а м о ї к ц і є ї о с о в а н и х с и г н и з а г о л і в м П е О С Л р е І Д к о і л т н ф о р м м е н т а р О В Н О в С и Т м І к а н , о д о м ц і й н о и м П І д С Л Я е в і л е П ї О й Ч к О о Г О ЗДІЙСНЮЮТЬ частотну модуляцію з неперервною фазою При цьому забезпечується підвищення швидкості передавання Кодова відстань лишається незмінною о> 49174 Вказані способи мають той недолік, що заk - коефіцієнт масштабування, що визначає ймають дуже широку смугу частот для організації ВІДПОВІДНІСТЬ між швидкістю передавання та часобміну інформацією тотою синхронізації, здебільшого він дорівнює 1Гц/с Найбільш близьким по технічній суті є спосіб кодування і передавання інформації із захистом та Під час передавання прямокутний імпульс пепристрій для його реалізації [Патент України на ретворюється на безкінцеву КІЛЬКІСТЬ гармонічних винахід № 23491 А, МКІ Н03М13/00, бюлетень складових, що утворюють спектр [Кузьмин И В , "Промислова власність" 1998, №4] Кедрус В А Основы теории информации и кодирования - К Вища школа, 1977 -С 3 6 - 3 7 ] При Спосіб вмішує в собі моделювання ПОСЛІДОВвказаних способах передавання інформації здійсНОСТІ елементарних двійкових сигналів і переданюється таким чином, щоб до смуги частот входивання їх каналом зв'язку у вигляді стандартного ло не менше 90% енергії сигналу Практично викоблока На передавальному боці чисельними метористовується п'ять перших гармонік для дами розраховуються коефіцієнти ряду Фур'є, прямокутних імпульсів [Кузьмин И В , Кедрус В А отримані гармоніки по черзі відкидають, починаюОсновы теории информации и кодирования - К чи з кінця, до тих пір, поки похибка відновлення Вища школа, 1977 -С 4 2 - 4 3 ] буде в межах 0,5, досягаючи мінімального складу ряду Фур'є Отримані коефіцієнти розбивають на Частота першої гармоніки визначається співбайти за правилами комп'ютерного адресування, відношенням перетворюють на послідовний код і передають до каналу зв'язку На приймальному боці елементарні J (2) ДВІЙКОВІ сигнали зчитують з каналу зв'язку, демоВиходячи зі співвідношення (2), смуга частот, дулюють, перетворюють на паралельний код по яку займає система передавання, визначається байтах, вводять до персонального комп'ютера, де різницею між мінімальною та максимальною часза правилами комп'ютерного адресування з них тотою і становить формують коефіцієнти ряду Фур'є довжиною у ь « ( \\ стандартне машинне слово, розраховують значення функції для аргументу, що дорівнює 1,2, (3) п, де п - довжина стандартного блока інформації, а Для швидкості передавання 9600 біт/с ця смуотримані значення округлюють до найближчого га частот становить цілого числа Вказаний спосіб, як і попередні, розрахований на відновлення сигналу, що формується на передавальному пункті, із завданою похибкою При цьому не враховуються особливості передавання При передаванні сигналів практично в усіх випадках використовуються ті чи ІНШІ мікропроцесорні структури Передавання інформації здійснюється за допомогою послідовних інтерфейсів, причому довжина слова, шо передається, частіше за все має байтовий характер (ВІСІМ ДВІЙКОВИХ роз рядів) Це дозволяє забезпечити максимальну продуктивність роботи послідовного порту і мінімальний час передавання файла Передавання може здійснюватися в синхронному чи асинхронному режимі на різних швидкостях Тривалості імпульсів, що формуються, будуть визначатися швидкістю передавання та складом кодової комбінації При цьому можуть бути сформовані ВІСІМ різних тривалостей імпульсів, коли кодова комбінація вміщує одну, дві, , ВІСІМ послідовно розташованих одиниць В залежності від конкретних кодових комбінацій імпульси можуть зміщуватися за часовою віссю, можуть виникати їх комбінації, але ці ВІСІМ імпульсів є базовими і їх тривалість залежить від частоти синхронізації, яка в свою чергу прямо пов'язана із швидкістю передавання інформації L • де fc - частота синхронізації послідовного порту, що відповідає швидкості передавання інформації, Гц, і - КІЛЬКІСТЬ послідовно розташованих одиниць у кодовій комбінації, v - швидкість передавання інформації, біт/с, tf= 2,4375 -1 • 9600 = 23400 (Гц) Недоліком прототипу є те, що він займає широку смугу частот, за рахунок чого значно зменшується КІЛЬКІСТЬ каналів обміну інформацією, що утворюються на одній лінії Таким чином, суттєвий ефект може дати скорочення смуги пропускання кожного окремого каналу, за рахунок чого з'являється можливість розташування додаткових В основу винаходу покладена задача створення способу передавання інформації, при якому за рахунок введення нових операцій забезпечується звуження смуги частот, збільшується КІЛЬКІСТЬ каналів, що утворюються на одній лінії зв'язку і підвищується ефективність використання ЛІНІЙ Вказана задача вирішується тим, що на передавальному боці дискретна інформація по байтах зчитується з носія, перетворюється на послідовний код, перетворюється на спектр гармонічних сигналів, виділяється основна гармоніка спектру і передається до лінії зв'язку На приймальному боці сигнал приймається з лінії зв'язку, синусоподібні сигнали порівнюються з пороговою напругою, визначається їх амплітуда у задані інтервали часу, у ВІДПОВІДНОСТІ з чим ідентифікується кодова ком бінація Під час передавання прямокутних імпульсів немає необхідності у вірогідному передаванні їх форми Якщо ВІДОМІ його параметри (тривалість та амплітуда), його завжди можна сформувати знову Оскільки інформація передається за допомогою стандартного інтерфейсу, то амплітуда імпульсу відома (в найпростішому випадку - ТТЛ-рівень), а тривалість залежить від КІЛЬКОСТІ ПОСЛІДОВНО роз ташованих в кодовій комбінації одиниць та швидкості передавання Таким чином для асинхронного 49174 одиниць в кодовій комбінації Відомий пристрій для приймання дискретних сигналів з кореляційним кодуванням по рівню [Авторське свідоцтво СРСР № 1164892, МКІ Н03М13/00, бюлетень "Изобретения стран мира" 1985, № 18], який вміщує в себе блок кодування і формувач сигналів на передавальному боці, а також формувач вхідного сигналу, блок вирішення, регістр зсуву, блок передбачення знаку, блок порівняння, елемент співпадшня та інвертор Відомий також пристрій для реєстрації способу кодування і передавання інформації [Авторське свідоцтво СРСР № 1432788, МКІ Н03М13/12, бюлетень "Открытия Изобретения", 1988, № 39], який вміщує в собі комутатори, блок згорткового кодування, блок модуляції та канал зв'язку Недоліком даних пристроїв є те, що вони займають дуже широку смугу частот для організації обміну інформацією Найбільш близьким за технічною суттю є прии ss t / • sm f (4) стрій для реалізації способу кодування і передавання інформації із захистом [Патент України на Для першого біта контрольна часова точка вивинахід № 23491 А, МКІ НОЗМ 13/00, бюлетень значається серединою першого часового інтерва"Промислова власність", 1998, № 4], який вміщує лу персональний комп'ютер у складі центрального процесора, оперативного запам'ятовувального (5) пристрою, монітора, клавіатури та носія інформа•к v ції, арифметичного співпроцесора, друкувального Пороговий рівень напруги можна отримапристрою та системного каналу, канал передаванти з формули ня інформації, модем, програмований контролер переривань та послідовний порт, причому модем зв'язаний з каналом передавання інформації, по Якщо прийняти рівень напруги ТТЛ за 3,5В, то двунаправленій шині зв'язаний з інформаційним пороговий рівень напруги буде складати каналом послідовного порту, виходи запитів переривання якого підключені до входів програмованого контролера переривань, а за допомогою системного каналу центральний процесор зв'язаний з Тобто, якщо посередині часової позиції напруарифметичним спів процесором, постійним та га сигналу не менша від Unop, то на ній знахооперативним запам'ятовувальними пристроями, диться логічна "одиниця" монітором, клавіатурою, друкувальним пристроєм При цьому займається не вся смуга частот, а та носієм інформації лише ВІСІМ чітко фіксованих частот Навіть, якщо відвести для кожної з них смугу 100Гц, то у ВІДПОНедоліком цього пристрою є те, що для оргаВІДНОСТІ з вищенаведеним сумарна зайнята смуга нізації передавання інформації він займає широку буде складати 800Гц, порівняно із 23400Гц для смугу частот, за рахунок чого значно зменшується прототипу Не виходячи за рамки згаданої смуги, КІЛЬКІСТЬ каналів обміну, що утворюються на одній на ній можна додатково розташувати двадцять лінії Це пов'язано з тим, що під час передавання ВІСІМ каналів, тобто ефективність використання за основну мету поставлено відтворення початколінії зв'язку для даної швидкості збільшується у вої форми імпульсного сигналу двадцять дев'ять разів В основу винаходу поставлена задача удоскоОписаний спосіб вміщує такі дії налення пристрою передавання дискретної інфона передавальному боці рмації, в яких за рахунок введення нових блоків та зчитування байта дискретної інформації з нозв'язків ЗДІЙСНЮЄТЬСЯ передавання не ефективного сія, спектра сигналу, який вміщує 90% потужності і перетворення його на послідовний код, займає п'ять гармонік, а лише основної Це здійсперетворення імпульсного сигналу на спектр нюється завдяки введенню до складу передавальгармонічних, ної частини пристрою восьми вузькосмугових фівиділення основної гармоніки, льтрів, а до складу приймальної частини компаратора, джерела опорної напруги та паралепередавання до лінії зв'язку, льного інтерфейсу із ВІДПОВІДНИМИ зв'язками на приймальному боці приймання сигналу з лінії зв'язку, Поставлена задача досягається тим, що до визначення часових відрахунків ідентифікації пристрою, який вміщує персональний комп'ютер у сигналу, складі центрального процесора, оперативного визначення амплітуди сигналу у фіксовані відзапам'ятовувального пристрою, постійного запарахунки часу і порівняння її з пороговим значенм'ятовувального пристрою, носія інформації, поням, слідовний порт та канал зв'язку додатково введені формування ідентифікованої ПОСЛІДОВНОСТІ блок вузькосмугових фільтрів, компаратор, джерережиму передавання задача ідентифікації зводиться до порівняння амплітуди прийнятого сигналу з пороговим значенням на восьми чітко завданих часових позиціях, ВІДЛІК ЯКИХ визначається стартовим імпульсом При синхронному режимі кожний інформаційний сигнал супроводжується власним стробувальним, тобто і в цьому випадку задача принципово не змінюється Визначення порогового рівня сигналу можна здійснювати за таким алгоритмом Оскільки з перерахованих імпульсів найбільшу тривалість має той, що визначається кодовою комбінацією 11111111, то і його основна гармоніка буде мати найменшу частоту, тобто саме цей сигнал буде зростати і зменшуватися найповільніше Контроль рівня сигналу потрібно здійснювати посередині часової позиції, відведеної для кожного біта Зміна першої гармоніки інформаційного сигналу для наведеного випадку визначається співвідношенням 49174 ло опорної напруги та паралельний порт, причому до каналу зв'язку підключені виходи вузькосмугових фільтрів з передавального боку та один зі входів компаратора з приймального, другий вхід компаратора підключений до виходу джерела порогової напруги, входи вузькосмугових фільтрів підключені до виходу послідовного порту, а вихід компаратора з'єднаний з одним зі входів паралельного порту, за допомогою системного каналу центральний процесор пов'язаний з модулями персонального комп'ютера, послідовним та паралельним портами Введення блока вузькосмугових фільтрів на передавальному боці дозволяє виділити основну гармоніку сигналу, що передається до каналу зв'язку Введення компаратора, джерела порогової напруги та паралельного порту на приймальному боці дозволяє ідентифікувати отриманий з каналу зв'язку на даній часовій позиції сигнал як одиницю чи нуль кодової комбінації На фіг 1 подана схема, що реалізує спосіб передавання інформації, на фіг 2 - схема програмного забезпечення для режиму передавання інформації, а на фіг 3 схема програмного забезпечення для режиму приймання інформації Пристрій для передавання дискретної інформації вміщує блок Бузько-смугових фільтрів 1, виходи яких підключені до каналу зв'язку 2, до якого приєднаний також один зі входів компаратора З, персональний комп'ютер 4, до складу якого входять носій інформації 5, центральний процесор 6, оперативний запам'ятовувальний пристрій 7, постійний запам'ятовувальний пристрій 8, причому за допомогою системного каналу центральний процесор зв'язаний з модулями персонального комп'ютера, послідовним портом 9 та паралельним портом 10, вихід послідовного порту 9 підключається до входів вузькосмугових фільтрів 1, а вхід паралельного порту 10 з'єднується з виходом компаратора 3, другий вхід якого підключений до виходу джерела порогової напруги 11 Пристрій працює таким чином При увімкненні живлення центральний процесор 6 здійснює ініціалізацію портів і зчитує байт інформації з носія 6 За допомогою послідовного порту 9 цей байт перетворюється на послідовний формат і ПОСЛІДОВНІСТЬ прямокутних імпульсів поступає на блок вузько-смугових фільтрів 1, який вміщує ВІСІМ фільтрів, налаштованих на пропускання частот fc/2, fc/4, fc/6, fc/8, fc/10, fc/12, fc/14, fc/16 3 виходу 8 ВІДПОВІДНОГО фільтра синусоподібний сигнал відповідної частоти передається до каналу зв'язку 2 На приймальному боці центральний процесор 6 в програмному режимі постійно опитує вихід компаратора 3 через паралельний порт 10 При надходженні з каналу зв'язку 2 сигналу напругою вище Unop, яке формується джерелом порогової напруги 11, на виході компаратора 3 з'являється сигнал рівня логічної "одиниці" Поява цього сигналу свідчить про те, що з каналу зв'язку 2 надійшов стартовий сигнал, за яким будуть надходити інформаційні Витримавши часову затримку, необхідну для фіксації першої часової від-значки, центральний процесор 6 знов опитує вихід компаратора 3 через паралельний інтерфейс 10 Якщо на виході компаратора 3 встановлений рівень логічної "одиниці", ТО перший біт визначається як одиниця, а якщо рівень логічного "нуля", то біт ідентифікується як нуль Після витримки ще однієї часової затримки для встановлення другої часової відзначки центральний процесор 6 знов опитує стан виходу компаратора 3 за допомогою паралельного порту 6 Процес повторюється до тих пір, поки всі ВІСІМ біт не будуть ідентифіковані Ідентифікований байт записується на носій інформації 5, який входить до складу персонального комп'ютера 4 Після ЦЬОГО процесор знов у режимі опитування очікує надходження стартового імпульсу Оскільки замість одного широкосмугового фільтра, який перекриває всю смугу частот, використовуються ВІСІМ вузькосмугових на фіксовані частоти , то до лінії зв'язку надходять не широкосмугові сигнали прямокутних імпульсів, а синусонодібні сигнали однієї частоти На приймальному боці вони ідентифікуються за принципом наявності сигналу певної амплітуди без урахування його форми При цьому досягається значний позитивний ефект, який полягає у звужуванні смуги частот, яку займає один канал обміну інформацією, можливості утворення додаткових каналів і збільшення продуктивності використання лінії зв'язку Пропоновані спосіб та пристрій для його реалізації доцільно реалізовувати на базі персонального комп'ютера IBM PC Методика розрахунку та побудови фільтрів докладно розглянута в технічній літературі [Хоровиц П , Хилл У Искусство схемотехники - М Мир, 1986 - т 1, С 2 4 8 - 2 7 0 ] Паралельний та послідовний порти, а також компаратор реалізовані інтегральними схемами 49174 10 Г~ Персональний комп'ютер Фіг. І Передавання ло послідовного порту Фіг 2 11 49174 12 Почаюк ініціалізація портів Фіі.З ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119, Україна ( 0 4 4 ) 4 5 6 - 2 0 - 90 ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)216-32-71