способ передачи и приема кодовых комбинаций

Формула изобретения

Способ передачи и приема кодовых комбинаций, заключающийся в том, что на передающей стороне формируют кодовую комбинацию при помощи сложения двух гармонических колебаний с частотами f_i и f_j, передают ее по каналу связи в виде двухчастотного цифрового сигнала и распознают ее на приемной стороне, отличающийся тем, что распознают кодовую комбинацию определением периода двухчастотного цифрового сигнала Тс, однозначно связанного с комбинацией указанных частот.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к электротехнике, в частности к электросвязи, и может быть использовано в цифровой телефонии, сигнализации и системах телеуправления, а именно в системах передачи и приема двоичной информации.

В телефонных сетях всего мира находят широкое применение системы сигнализации, в которых для передачи номеров абонентов используются многочастотные сигналы. Широко используют также системы сигнализации, в которых номера абонентов передаются с помощью многочастотного кода 2 из 8. Многочастотные сигналы в этом случае образуются путем сложения двух гармонических колебаний. Для управления коммутационным оборудованием автоматических телефонных станций, в которых применены системы сигнализации, в составе автоматической телефонной станции должны быть устройства, принимающие и распознающие сигналы, передаваемые с помощью многочастотного кода. Поэтому распознавание многочастотных сигналов с высокой достоверностью является актуальной задачей.

Известно устройство для приема многочастотных сигналов (а. с. SU 1663784, МПК H 04 Q 1/46, 1991 г.). Это устройство содержит первый амплитудный корректор, первый пороговый блок, первый счетчик, дешифратор, первый, второй и третий блоки памяти, компаратор, второй амплитудный корректор, второй пороговый блок, второй счетчик, блок задержки, генератор импульсов. Амплитудные корректоры построены таким образом, что первый имеет линейно-возрастающую, а второй - линейно-убывающую амплитудно-частотную характеристику.

В случае, если изменение затухания корректоров составляет 0,05 на каждые 100 Гц, сигнал на выходе корректоров имеет число пересечений с нулем за время, кратное периодам всех принимаемых рабочих частот, зависящее только от частоты сигнала наибольшей амплитуды. Это число подсчитывается счетчиками. Принятый сигнал обрабатывается дешифратором. Сигнал на выход устройства выдается в том случае, если его значение совпало для двух периодов анализа принимаемого сигнала. Период анализа задается генератором импульсов. Данное устройство построено на принципе выделения высокочастотной и низкочастотной компонент, составляющих передаваемый сигнал, что усложняет процесс распознавания принятой кодовой комбинации.

Известен способ приема кодовых комбинаций, передаваемых по цифровым каналам связи (М.Ю. Евсиков. Распознавание многочастотных сигналов, передаваемых по цифровым каналам связи // Электросвязь. 1998. 11. С. 19-21.) с помощью преобразования Фурье (ПФ), выбранный в качестве прототипа, который дает наилучший результат (с точки зрения помехоустойчивости и простоты) при определении частот гармонических колебаний, составляющих многочастотные сигналы. Описываемый способ передачи и приема кодовых комбинаций может быть представлен структурной схемой, приведенной на фиг.1. Сигнал, сформированный путем сложения двух гармонических колебаний, передается по каналу связи. На приемной стороне вычисляют величину периода принятого сигнала, с помощью ПФ определяют частоты этого сигнала и по этим частотам судят о номере кодовой комбинации. Для дискретных периодических сигналов процесс интегрирования в выражении для ПФ заменяется суммированием:



где - поворачивающий множитель;

х(n) - n-ный отсчет принятого дискретного сигнала;

N - количество отсчетов в массиве анализируемого сигнала;



Однако применение ПФ при распознавании двухчастотных сигналов требует знания периода этих сигналов. Для распознавания конкретной кодовой комбинации, передаваемой частотами f_i и f_j, нужно с помощью ПФ определить эти частоты, предварительно вычислив период рассматриваемого сигнала. В результате усложняется процесс распознавания принятой кодовой комбинации.

Задачей предлагаемого изобретения является упрощение способа передачи и приема кодовых комбинаций.

Поставленная задача достигается тем, что в способе передачи и приема кодовых комбинаций, как и в прототипе, на передающей стороне формируют кодовую комбинацию при помощи сложения двух гармонически колебаний с частотами f_i и f_j, передают ее по каналу связи в виде двухчастотного цифрового сигнала и распознают ее на приемной стороне.

Согласно изобретению, в отличие от прототипа, распознают кодовую комбинацию определением периода двухчастотного цифрового сигнала Те, однозначно связанного с комбинацией указанных частот.

В данном случае используется следующее свойство: период сложного двухчастотного сигнала однозначно связан с частотами f_i и f_j, составляющими распознаваемый сигнал, а значит и с передаваемой кодовой комбинацией. При этом отпадает необходимость в распознавании каждой из составляющих частот.

Таким образом, в результате отказа от распознавания каждой из составляющих частот обеспечивается упрощение процесса распознавания кодовой комбинации, передаваемой с помощью двухчастотного сигнала, так как используется тот факт, что период сложного двухчастотного сигнала однозначно связан с частотами f_i и f_j, а значит и с передаваемой комбинацией частот.

На фиг. 1 изображена структурная схема, иллюстрирующая способ распознавания цифровых двухчастотных сигналов с помощью ПФ.

На фиг. 2 изображена структурная схема реализации предлагаемого способа передачи и приема кодовых комбинаций.

На фиг. 3 изображена структурная схема устройства определения периода анализируемого сигнала.

В таблице приведены возможные комбинаций частот f_i и f_j, однозначно связанных с периодом сложного сигнала Тс.

Предложенный способ передачи и приема кодовых комбинаций иллюстрируется на фиг. 2. Кодовая комбинация, сформированная при помощи сложения двух гармонических колебаний (генераторы частот f_i и f_j), передается по каналу связи, который может представлять собой телефонную линию связи. Для распознавания принятой кодовой комбинации вычисляется период принятого двухчастотного сигнала, однозначно связанного с частотами f_i и f_j, а значит и с самой кодовой комбинацией.

В качестве генераторов частот f_i и f_j могут быть применены генераторы серии ГА-117, ГЗ-105 или ГЗ-106.

Для определения периода двухчастотного сигнала можно применить один из известных методов определения периода сложных периодических колебаний (Двинских В. А. Вычисление параметров периодических составляющих дискретных данных с ограниченным интервалом наблюдения // Измерительная техника. 1999. 2. с. 10-12; Измерения в электронике: справочник. / Под ред. Кузнецова А.В. - М.: Энергоатомиздат. 1987. 512 с; Попов B.C., Шумаров Е.В. Измерение периода электрических сигналов, представленных в цифровой форме // Измерительная техника. 1995. 1. с. 50-54; Попов B.C., Шумаров Е.В. Способ измерения периода электрических сигналов с постоянной составляющей и несинусоидальной формой кривой // Измерительная техника. 1998. 7. с. 34-39). В данном случае был применен метод вычисления периода сложного сигнала, использующий анализ нулевых переходов. При этом фиксируется первый переход анализируемого сигнала через нулевой уровень и ищется второй. Найденный временной интервал, находящийся между этими двумя нулевыми переходами, проверяется на периодичность

f(t)=f(t+Tc)

При невыполнении условия периодичности второй нулевой переход отбрасывается из рассмотрения, ищется следующий переход сигнала через нулевой уровень, и эти операции повторяются до тех пор, пока не будет найден истинный период анализируемого сигнала.

Структурная схема устройства определения периода двухчастотного сигнала иллюстрируется фиг.3. Устройство определения периода двухчастотного сигнала включает в себя фильтр 1, компаратор 2, счетчик импульсов 3, устройство сравнения 4, генератор прямоугольных импульсов 5, блок задержки 6 и запоминающее устройство 7.

На вход фильтра 1 подается принятый сигнал X(k). Выход фильтра 1 соединен с входами компаратора 2, блока задержки 6 и запоминающего устройства 7. Первый выход компаратора 2 соединен с входом генератора прямоугольных импульсов 5, а второй - с первым входом счетчика импульсов 3. Выход генератора прямоугольных импульсов 5 соединен со вторым входом счетчика импульсов 3. Выход счетчика импульсов 3 соединен с первым входом устройства сравнения 4, а выходы блока задержки 6 и запоминающего устройства 7 - со вторым и третьим входами устройства сравнения 4 соответственно. С выхода устройства сравнения 4 выдается величина Тс.

Поступающий из телефонной линии связи сигнал X(k) фильтруется от помех с помощью фильтра 1, в качестве которого может быть использован фильтр КР1058ФП1А или КР1016БР1. Отфильтрованный сигнал поступает на компаратор 2, блок задержки 6 и запоминающее устройство 7. Блок задержки 6 и запоминающее устройство 7 могут быть реализованы на микросхемах КА528БР2 и К564РУ2А соответственно. С выхода компаратора 2 на первый вход счетчика импульсов 3 (микросхема К155ИЕ2 или аналогичная ей) поступают прямоугольные импульсы, характеризующие положительные и отрицательные полуволны. При первом переходе анализируемого сигнала через нулевой уровень компаратор 2 подает импульс на генератор прямоугольных импульсов 5 (микросхема К119ГГ1) для его запуска. На второй вход счетчика импульсов 3 начинают поступают прямоугольные импульсы от генератора прямоугольных импульсов 5. Счетчик импульсов 3 подсчитывает количество импульсов, сгенерированных генератором прямоугольных импульсов 5. Устройство сравнения 4 позволяет выявить истинный период сигнала с помощью проверок на периодичность нескольких точек, запомненных запоминающим устройством 7, и текущего сигнала, задержанного с помощью блока задержки 6 на время, необходимое для обработки сигнала компаратором 2 и счетчиком импульсов 3. Компаратор 2 и устройство сравнения 4 могут быть реализованы на микросхемах К554СА2 или К554САЗ.

В таблице в качестве примера приведены 29 возможных комбинаций частот f_i и f_j, полученных нами в результате эксперимента. Эти табличные данные иллюстрируют однозначную связь приведенных комбинаций частот с периодом сложного сигнала Тс.

Таким образом, предлагаемый способ передачи и приема кодовых комбинаций позволяет отказаться от распознавания каждой из частот, составляющих принимаемый сигнал, что упрощает процесс распознавания принятой кодовой комбинации.