Спосіб передавання дискретної інформації з адаптацією до умов передавання та пристрій для його реалізації

1. Спосіб передавання дискретної інформації з адаптацією до умов передавання, який включає на передавальному боці зчитування з носія інформації, що має передаватися, передавання в послідовному коді, на приймальному боці зчитування інформації з паралельного інтерфейсу та записування отриманої інформації на носій персонального комп'ютера, який відрізняється тим, що на передавальному боці додатково передають до каналу зв'язку тестову послідовність "нулів", передають до каналу зв'язку тестову послідовність "одиниць" і приймають від приймальної частини результати тестування каналу зв'язку; на приймальному боці отримують з каналу зв'язку тестову послідовність "нулів", отримують з каналу зв'язку тестову послідовність "одиниць", визначають коефіцієнт несиметричності каналу зв'язку, розраховують пороговий рівень ідентифікації сигналу, передають на передавальний бік результати, визначають у відповідності із швидкістю передавання часові інтервали ідентифікації інформативних сигналів і фіксують їх у програмованому таймері, вимірюють у фіксовані інтервали часу рівень 2 71202 1 Винахід відноситься до техніки передавання інформації і може використовуватися в інформаційно-вимірювальних системах, комп'ютерних мережах та системах обміну інформацією. Відомий спосіб передавання m-розрядних кодових слів та пристрій для його здійснення (Авторське свідоцтво СРСР №1605935, МКІ Н03М7/00, бюлетень "Открытия. Изобретения", 1990, №41). Спосіб полягає у введенні m-розрядного коду, просуванні його m-розрядним регістром зі зміною рівнів елементарних сигналів у випадку неспівпадіння бітів вхідного та ви хідного слова і виводі m-розрядних бінарних сигналів. Цей спосіб дозволяє зміну рівнів елементарних сигналів в залежності від зовнішніх факторів, 3 71202 4 але їх не вра ховує. чи умови завадозахищеності, не дозволяє визнаВідомий спосіб передавання та приймання чити поріг ідентифікації прийнятого сигналу двійкових сигналів та пристрій для його здійснен("одиниця" чи "нуль"). ня (Авторське свідоцтво СРСР №1164892, МКІ В результаті впливу завад та наявності споН03М13/00, бюлетень "Изобретения стран мира", творень в каналах зв'язку форма сигналу на ви1985, №18). ході каналу відрізняється від його форми на вході Спосіб полягає в тому, що під час передаканалу. При надходженні до приймальної частини вання перед кожним імпульсом перетворюваної прямокутна форма елементів сигналу відновлюпослідовності формують додатковий, полярність ється за принципом порогових значень чи переякого встановлюють у відповідності з кореляційходу через нуль. ним перетворенням полярності імпульсів початНедоліком прототипу є те, що пороговий рікової двійкової послідовності, а під час прийманвень ідентифікації сигналу фіксований і не врахоня перед порівнянням кожного сигналу, вує реальних умов передавання. При цьому виотриманого після стробування із завданим пороникають помилки приймання інформації: гом, визначають його полярність і формують сигфіксується нуль, коли була передана одиниця чи нал, що відповідає полярності даного сигналу, одиниця при переданому нулі, що призводить до отриманого після стробування і сигнал передбазменшення вірогідності передавання інформації. чення полярності наступного сигналу, що отриТаким чином, суттєвий ефект може дати реамується після стробування в наступний відліколізація алгоритму адаптації до умов зв'язку з вивий момент часу у відповідності з кореляційним бором параметрів передавання інформації. перетворенням, що здійснюється під час передаВ основу винаходу поставлена задача ствовання, який порівнюється з сигналом, що відповірення способу передавання дискретної інформадає полярності наступного сигналу, отриманого ції з адаптацією до умов зв'язку, при якому за після стробування, а при їх невідповідності збірахунок введення нових операцій забезпечується льшують завданий поріг. вибір порогового рівня ідентифікації сигналу, опСпосіб реалізує певні елементи передбачентимального для параметрів каналу зв'язку, що ня полярності наступного сигналу, але не враходозволяє уникнути помилок під час передавання вує умов передавання інформації. інформації, зменшити її втрати і підвищити ефекНайбільш близьким за своєю технічною суттивність її передавання. тю є спосіб кодування та передавання інформації Поставлена задача вирішується тим, що об(Патент №52880 А, МПК7 Н03М13/00, бюлетень мін інформацією здійснюється в декілька етапів. "Промислова власність" №1, 15.01.03). Спосіб На першому етапі здійснюється тестування вміщує в собі на передавальному боці: реєстраканалу зв'язку, пов'язане з передаванням тестоцію масиву значень напруги завад у каналі зв'язвих послідовностей нулів та одиниць, і визначаку, розрахунок середньодіючого значення напрується імовірність спотворення сигналів нуля та ги завад, визначення максимальної швидкості одиниці. На другому визначаються оптимальні передавання з умови збереження працездатності параметри ідентифікації сигналів для реальних пристрою і необхідних рівнів логічних "нуля" та умов зв'язку. На третьому етапі здійснюється "одиниці" передавання сигналів", вибір стандартпередавання інформації у визначених умовах. ної швидкості передавання інформації, передаНапруга сигналу в каналі зв'язку є випадковання умов зв'язку до приймальної частини, зчивою величиною з нормальним законом. Вона тування з носія персонального комп'ютера центрована на U, коли передається "одиниця", і інформації, що має передаватися, передавання в на 0, коли передається "нуль". Тому умовна імопослідовному коді даних із визначеною швидкісвірність приймання символу "0", коли переданий тю, перетворення сигналу у відповідності з ви"1", буде дорівнювати імовірності того, що напрузначеними рівнями логічних рівнів сигналів за га на вході приймача буде нижчою від порога Us. допомогою програмованого підсилювача і переВираз для цієї імовірності буде мати вигляд: давання до каналу зв'язку; на приймальному бо2ö æ æ Us ç ç x -U ö ÷ ці: отримання з каналу зв'язку умов передавання 1 ÷ ÷ p(0 / 1) = (1) інформації, програмування послідовного інтерò expç - ç ÷ dx 2 ç ç 2s 2 ÷ ÷ 2psU - ¥ фейсу на визначену швидкість обміну інформаціç è U ø ÷ è ø єю і програмованого подільника напруги на виАналогічно, умовна імовірність приймання значений коефіцієнт, отримання з каналу зв'язку символу "1" при переданому "0", буде дорівнюваінформаційних сигналів, їх ослаблення у відповіти: дності із отриманим коефіцієнтом, де модулю2ö æ æ вання, перетворення інформації з послідовного ¥ ç ç x ö ÷ 1 ÷ ÷ формату на паралельний, зчитування інформації p(1/ 0) = (2) ò expç - ç ÷ dx в паралельному форматі, записування отриманої 2 ç ç 2s 2 ÷ ÷ 2psU Us ç è U ø ÷ інформації на носій. è ø При цьому забезпечується адаптація параЗаміна змінних дозволяє отримати формули: метрів пристрою до параметрів каналу зв'язку і æ ö визначається максимальна швидкість переда1 ç U - Us ÷ p(0 / 1) = erfcç (3) ÷ вання, виходячи з умов забезпечення завадоза2 ç 2 s2 ÷ хи щеності. U ø è Разом з тим, вказаний спосіб, використовую 5 71202 æ ö 1 ç Us ÷ erfc ç (4) ÷ 2 ç 2s 2 ÷ U ø è де erfc (x ) - додаткова функція помилок, що дорівнює: p(1 / 0 ) = 2 ¥ ( ) 2 (5) ò exp - x dx p x Якщо канал несиметричний, то умовні імовірності спотворення символів пов'язані співвідношенням: (6) p(0 / 1) = n × p(1 / 0 ) Тоді, з ура хуванням формул (1)-(4) U - Us Us = n× (7) 2 2 2sU 2sU erfc (x )1 - erf (x ) = З виразу (7) можна отримати U - Us = n × Us (8) U (9) n +1 де U - амплітуда сигналу в каналі зв'язку. За рахунок введення комплексу операцій, пов'язаних з тестуванням каналу можна визначити оптимальні параметри передавання, що дозволяє уникнути спотворення інформації за рахунок впливу завад і підвищити вірогідність її передавання. Відомий пристрій для здійснення способу перекодування m-розрядних кодових слів (Авторське свідоцтво СРСР №1605935, МКІ Н03М7/00, бюлетень "Открытия. Изобретения", 1990, №41). Пристрій складається з m-розрядного регістра зсуву, двійкових елементів зв'язку і сенсорів сигналу управління. Цей пристрій в принципі дозволяє зміну рівнів елементарних сигналів в залежності від зовнішніх факторів, але їх не враховує. 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 співпадіння та інвертор. Пристрій реалізує певні елементи передбачення полярності наступного сигналу, але не враховує умов передавання інформації. Найбільш близьким за технічною суттю є пристрій для реалізації способу передавання дискретної інформації з адаптацією до умов передавання (Патент №52880 А, МПК7 Н03М13/00, бюлетень "Промислова власність" №1, 15.01.03), який вміщує канал зв'язку, до якого підключені вихід програмованого підсилювача, вхід програмованого подільника напруги, модем, лінійний вхід/вихід якого з'єднаний зі входом програмованого підсилювача та виходом програмованого подільника напруги, аналого-цифровий перетворювач, аналоговий вхід якого підключений до каналу зв'язку, послідовний інтерфейс, вхід приUs = 6 ймання та вихід передавання інформації якого підключені відповідно до виходу приймання та входу передавання даних модему, перший паралельний інтерфейс, виходи каналів А та В якого зв'язані відповідно з інформаційними входами програмованих підсилювача та подільника напруги, другий паралельний інтерфейс, вхід каналу А якого підключений до цифрового виходу, вхід каналу В з'єднаний з виходом "Кінець перетворення", а вихід каналу С підключений до входу "Пуск" аналого-цифрового перетворювача, персональний комп'ютер, за допомогою системного каналу якого центральний процесор зв'язаний з носієм інформації, оперативним та постійним запам'ятовувальними пристроями, що входять до складу персонального комп'ютера, а також послідовним, першим та другим паралельними інтерфейсами. Недоліком прототипу є те, що пороговий рівень ідентифікації сигналу фіксований і не враховує реальних умов передавання. При цьому виникають помилки приймання інформації: фіксується нуль, коли була передана одиниця чи одиниця при переданому нулі, що призводить до зменшення вірогідності передавання інформації. В основу винаходу поставлена задача удосконалення пристрою передавання інформації, в якому за рахунок введення нових блоків та зв'язків реалізується алгоритм адаптації пристрою до умов передавання шляхом вибору параметрів зв'язку, за рахунок чого оптимізується режим передавання інформації і збільшується вірогідність передавання. Поставлена задача досягається тим, що до пристрою, який вміщує модем, канал зв'язку, послідовний та паралельний інтерфейси, аналогоцифровий перетворювач та персональний комп'ютер у складі центрального процесора, системного каналу, носія інформації, оперативного та постійного запам'ятовувальних пристроїв, причому лінійний вхід/вихід модему підключений до каналу зв'язку, а вхід передавання та вихід приймання даних з'єднані з відповідними виходом передавання та входом приймання послідовного інтерфейсу, аналоговий вхід аналого-цифрового перетворювача підключений до каналу зв'язку, цифровий вихід зв'язаний з каналом А паралельного інтерфейсу, вхід "П уск" з'єднаний з виходом каналу С паралельного інтерфейсу, а вихід "Кінець перетворення" підключений до каналу В паралельного інтерфейсу, за допомогою системного каналу центральний процесор зв'язаний з носієм інформації, оперативним та постійним запам'ятовувальними пристроями, а також послідовним та паралельним інтерфейсами додатково введений програмований таймер, вхід дозволу роботи якого підключений до входу "П уск" аналого-цифрового перетворювача і з виходом каналу С паралельного інтерфейсу. Введення до складу пристрою програмованого таймера, а також нових зв'язків дозволяє оцінити протестувати канал зв'язку і визначити оптимальний поріг ідентифікації логічних рівнів "нуля" та "одиниці" для зменшення впливу завад і підвищення вірогідності передавання інформації. 7 71202 8 На фіг.1 наведена схема, що реалізує спосіб - зчитування центральним процесором 7 перпередавання дискретної інформації, сонального комп'ютера 9 інформації з паралельна фіг.2 - схема роботи передавальної частиного інтерфейсу 6; ни пристрою, а - порівняння визначеної напруги з пороговим на фіг.3 - схема роботи його приймальної чарівнем та ідентифікація рівня сигналу; стини. - записування отриманої інформації на носій Пристрій передавання дискретної інформації 10 персонального комп'ютера 9. вміщує канал зв'язку 1, до якого підключені лінійПри увімкненні живлення на передавальній ний вхід/вихід модему 2 та аналоговий вхід аначастині центральний процесор 7 персонального лого-цифрового перетворювача 3, послідовний комп'ютера 9 здійснює ініціалізацію пристрою інтерфейс 4, вхід приймання та вихід передавантаким чином, що послідовний інтерфейс 6 проня інформації якого відповідно з'єднані зі вихограмним шляхом налаштовується на задану дом та входом модему 2 програмований таймер швидкість передавання інформації, канал С па5, вхід дозволу роботи якого підключений до вхоралельного інтерфейсу 6 - на виведення даних, а ду "П уск" аналого-цифрового перетворювача 3 та канали А і В - на введення даних, програмований до каналу С паралельного інтерфейсу 6, канал А таймер налаштовується на режим переривання якого зв'язаний з цифровим виходом, а канал В термінального рахування. з виходом "Кінець перетворення" аналогоНа першому етапі здійснюється тестування цифрового перетворювача 3, центральний проканалу зв'язку 1, для чого до нього за допомогою цесор 7, за допомогою системного каналу 8 перпослідовного інтерфейсу 4 та модему 2 передасонального комп'ютера 9 зв'язаний з носієм інються тестові послідовності "нулів" та "одиниць", формації 10, оперативним 11 та постійним 12 які на приймальному боці через модем 2 постузапам'ятовувальними пристроями, що входять до пають на послідовний інтерфейс 4. Центральний складу персонального комп'ютера 9, а також попроцесор 7 персонального комп'ютера 9 зчитує слідовним 4 і паралельним 6 інтерфейсами та дані з послідовного інтерфейсу 4 і записує їх до програмованим таймером 5. оперативного запам'ятовувального пристрою 11, Пристрій передавання дискретної інформації після чого розраховує коефіцієнт несиметричноспрацює у відповідності зі схемами роботи, наветі каналу п у відповідності з формулою (6). У відденими на фіг.2 та фіг.3. повідності із формулою (9) розраховують оптиОписаний спосіб вміщує дії у такій послідовмальне значення порогового рівня напруги ності: сигналу Us, яке відповідає реальним значенням на передавальному боці: завад в каналі зв'язку 1. Ці результати переда- передавання до каналу зв'язку 1 через поються до передавальної частини, що свідчить слідовний інтерфейс 4 і модем 2 тестової посліпро завершення етапу тестування каналу зв'язку довності "нулів"; 1. - передавання до каналу зв'язку 1 через поНа другому етапі центральний процесор 7 слідовний інтерфейс 4 і модем 2 тестової посліперсонального комп'ютера 9 зчитує дані по байдовності "одиниць"; там з носія інформації 10 і за допомогою послідо- приймання від приймальної частини резульвного інтерфейсу 4 та модему 2 передає татів тестування каналу зв'язку 1; їх до каналу зв'язку 1. - зчитування з носія 10 персонального комНа приймальному боці, виходячи зі швидкості п'ютера 9 інформації, що має передаватися; передавання розраховують часові інтервали іде- передавання в послідовному коді центральнтифікації рівнів сигналів, що надходять з каналу ним процесором 7 персонального комп'ютера 9 зв'язку 1. До лічильника програмованого таймера до послідовного інтерфейсу 4 даних; 5 записується число, що розраховується у відпона приймальному боці: відності із формулою: - отримання з каналу зв'язку 1 через модем 2 t f æ 1ö Ni = i = 0 ç i + ÷ (10) і послідовний інтерфейс 4 тестової послідовності T0 f è 2ø "нулів"; де f0 - тактова частота лічильника програмо- отримання з каналу зв'язку 1 через модем 2 і послідовний інтерфейс 4 тестової послідовності ваного таймера 5; "одиниць"; ti - і-тий часовий інтервал ідентифікації сиг- визначення коефіцієнта несиметричності налу каналу зв'язку 1; каналу зв'язку 1 п у відповідності з формулою (6); f - швидкість передавання інформації кана- розрахунок порогового рівня ідентифікації лом зв'язку 1. сигналу у відповідності з формулою (9); Перший сигнал високого рівня напруги, що - передавання на передавальний бік резульнадходить з каналу зв'язку 1 свідчить, що після татів, що є свідченням завершення першого етанього будуть надходити інформаційні байти. Конпу; троль часових інтервалів ідентифікації даних - визначення у відповідності із швидкістю пездійснюється за допомогою програмованого тайредавання часових інтервалів ідентифікації інфомера 5 в режимі читання "на льоту". При досягрмативних сигналів і їх фіксація у програмованоненні у лічильнику значення Nі здійснюється заму таймері 5; пуск аналого-цифрового перетворювача 3 - вимірювання у фіксовані інтервали часу рівшляхом подання сигналу "Пуск" через канал С ня напруги в каналі зв'язку 1 за допомогою анапаралельного інтерфейсу 6. Сигнал "Кінець перелого-цифрового перетворювача 3; 9 71202 творення", що поступає з аналого-цифрового перетворювача 3 на канал В паралельного інтерфейсу 6, свідчить про завершення вимірювання поточного значення сигналу Uі і встановлення на каналі А паралельного інтерфейсу 6 значення напруги в ци фровому вигляді: Ui n NАЦП = × 2 АЦП (11) 10,24 Де n АЦП - кількість двійкових розрядів аналого-цифрового перетворювача 3. Зафіксоване значення сигналу Ui порівнюється з пороговим Us та ідентифікується як "нуль" чи "одиниця" в залежності від амплітуди. Локальний цикл продовжується до тих пір поки вісім інформативних розрядів переданого байту не будуть ідентифіковані, після чого байт даних записується до оперативного запам'ятовувального пристрою 11 персонального комп'ютера 9. Процес продовжується до тих пір, поки вся 10 інформація не буде отримана, після чого вона записується на носій інформації 10 персонального комп'ютера 9. Таким чином досягається значний позитивний ефект, оскільки за рахунок проведення тестування умов передавання інформації каналом зв'язку вибирається оптимальне значення порогового рівня ідентифікації сигналів. Це дозволяє суттєво уникнути руйнівного впливу завад на інформативний сигнал і підвищити вірогідність передавання інформації. Пропоновані спосіб та пристрій для його реалізації доцільно будува ти на базі персонального комп'ютера IBM PC. Модеми, послідовні та паралельні інтерфейси, а також аналого-цифровий перетворювач випускаються серійно. Всі інші блоки входять до складу персонального комп'ютера. 11 71202 12 13 Комп’ютерна в ерстка Н. Лисенко 71202 Підписне 14 Тираж 37 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601