Устройство передачи информации

(12) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Научно-исследовательское республиканское унитарное предприятие НИИ средств автоматизации(72) Авторы Беланович Анатолий Владимирович Веретынский Виктор Иванович Говор Сергей Георгиевич Дубко Валерий Матвеевич Зуев Петр Захарович Ковалев Валерий Викторович Кучинский Генрих Эдуардович Лайковский Андрей Павлович(73) Патентообладатель Научно-исследовательское республиканское унитарное предприятие НИИ средств автоматизации(57) Устройство передачи информации, содержащее в модуле управления индикатор, блок измерения качества канала связи, выход которого соединен с входом индикатора, анализатор состояния, третий вход которого соединен с третьим входом блока измерения качества канала связи, и блок управления режимами работы, первый выход которого является двунаправленной шиной управления и соединен с первыми входами анализатора состояния и блока измерения качества канала связи, в передатчике формирователь подканалов,27232006.06.30 скремблер, выход которого соединен с первым входом формирователя подканалов, цифровой фильтр, первый вход которого соединен с выходом формирователя подканалов, модулятор, первый вход которого соединен с выходом цифрового фильтра, сумматор, вход которого соединен с выходом модулятора, первый блок памяти, выход которого соединен со вторым входом модулятора, цифроаналоговый преобразователь и последовательно соединенные фильтр низкой частоты и выходной усилитель, при этом вход первого блока памяти и вторые входы скремблера, цифрового фильтра и формирователя подканалов соединены с шиной управления, и в приемнике полосовой фильтр, входной усилитель, выход которого соединен с входом полосового фильтра, аналого-цифровой преобразователь,блок автоматической регулировки усиления, фазовый корректор и формирователь тактовой частоты, второй выход которого соединен со вторым входом аналого-цифрового преобразователя, первый вход которого соединен с выходом полосового фильтра, а выход - с первым входом блока автоматической регулировки усиления, соединенного выходом с первым входом фазового корректора, формирователь несущей частоты, адаптивный корректор и первый демодулятор, первый вход которого соединен с первым выходом формирователя несущей частоты, а выход - с третьим входом адаптивного корректора и входом формирователя тактовой частоты, первый выход которого соединен с первым входом адаптивного корректора, а также дескремблер, формирователь информации, выход которого соединен с первым входом дескремблера, и блок принятия решения, второй выход которого соединен со вторым входом формирователя несущей частоты и входом формирователя информации, при этом вторые входы блока автоматической регулировки усиления, фазового корректора, дескремблера, адаптивного корректора, блока принятия решения и третий вход формирователя несущей частоты соединены с шиной управления,отличающееся тем, что в модуль управления введены кодер и декодер, вторые входы которых соединены с шиной управления, интерфейс управления, первый выход которого является двунаправленной шиной данных и соединен с первым входом кодера, третьими входами анализатора состояния и блока измерения качества канала связи и выходом декодера, и блок задания режимов работы, выход которого соединен с входом блока управления режимами работы, второй выход которого соединен со вторым выходом интерфейса управления, при этом выход кодера соединен с первым входом скремблера, а первый вход декодера - с выходом дескремблера, и в передатчик введены частотный корректор, вход которого соединен с выходом цифроаналогового преобразователя, а выход - с входом фильтра низкой частоты, перемножитель, первый вход которого соединен с выходом сумматора, а выход - с входом цифроаналогового преобразователя, и второй блок памяти, выход которого соединен со вторым входом перемножителя, а вход - с шиной управления, и в приемник введены модулятор ошибки, выход которого соединен с четвертым входом адаптивного корректора, блок оценки сигнала, первый выход которого соединен с первым входом входного усилителя, а третий вход - с выходом аналого-цифрового преобразователя, второй демодулятор, выход которого соединен с первыми входами формирователя несущей частоты и блока принятия решения, первый выход которого соединен с первыми входами блока оценки сигнала и модулятора ошибки, второй вход которого объединен со вторым входом второго демодулятора и соединен со вторым выходом формирователя несущей частоты, преобразователь Гильберта, выход которого соединен со вторым входом первого демодулятора, а первый вход - с выходом фазового корректора, при этом вторые входы преобразователя Гильберта и блока оценки сигнала соединены с шиной управления, выход адаптивного корректора соединен с первым входом второго демодулятора,второй выход блока оценки сигнала соединен со вторым входом блока измерения качества канала связи, а третий - со вторым входом анализатора состояния.(56) 1. Аппаратура АИ-010. РЮ 2.000.091 ТО. - Ленинград, 1976. 2. Асташкевич К.Ф. и др. Результаты экспериментальных исследований цифрового УПС-9600 // Электросвязь. - 1986. -7. - С. 29-32. 3. Модуль электронный 3 Н 058. ЕИРВ.465636.003 ТО РБ. - Мн., 1997 (прототип). Полезная модель относится к технике связи и используется в системах, комплексах и объектах автоматизированного управления для дуплексного обмена данными в реальном масштабе времени по стандартным каналам связи (КС) тональной частоты (ТЧ) или физическим линиям со скоростью передачи информации от 1200 до 9600 бит/с. Известна аппаратура 1, содержащая кодер, декодер, схему циклового фазирования,анализатор служебных признаков, частотный корректор, фильтр, схему контроля уровня передачи и приема, схему выделения синхронной несущей. Данная аппаратура имеет низкие скорость передачи информации, помехоустойчивость и качество тракта передачи, а также значительное время вхождения в связь. Известно устройство 2, содержащее в передающей части последовательно соединенные корректирующее устройство, цифровой формирующий фильтр низкой частоты(ФНЧ), блок переноса спектра сигнала, цифроаналоговый преобразователь (ЦАП), ФНЧ и в приемной части входное устройство, преобразователь Гильберта, аналого-цифровой преобразователь (АЦП), линейный корректор, схему адаптивной настройки коэффициентов, блок вынесения решений, систему синхронизации по несущей и тактовой частотам и декодирующее устройство. Данное устройство обладает рядом недостатков не обеспечивает высокую надежность вхождения в связь и функционирование при работе по каналам связи с большим числом переприемных участков, не имеет диагностических функций. Наиболее близкое по сущности техническое решение к заявляемой полезной модели имеет устройство передачи информации 3, содержащее в модуле управления индикатор,блок измерения качества КС, выход которого соединен с входом индикатора, анализатор состояния, третий вход которого соединен с третьим входом блока измерения качества КС, и блок управления режимами работы, первый выход которого является двунаправленной шиной управления и соединен с первыми входами анализатора состояния и блока измерения качества КС, в передатчике формирователь подканалов, скремблер, выход которого соединен с первым входом формирователя подканалов, цифровые формирующие ФНЧ, первые входы которых соединены с выходом формирователя подканалов, модуляторы первого и второго каналов, первые входы которых соединены с выходами цифровых формирующих ФНЧ, сумматор-накопитель, входы которого соединены с выходами модуляторов первого и второго каналов, постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) отсчетов несущей частоты, выходы которого соединены со вторыми входами модуляторов первого и второго каналов, ЦАП и последовательно соединенные ФНЧ и выходной усилитель, при этом входы ПЗУ отсчетов несущей частоты и вторые входы скремблера, цифровых формирующих ФНЧ и формирователя подканалов соединены с шиной управления, и в приемнике полосовой фильтр, входной усилитель, выход которого соединен с входом полосового фильтра, АЦП, блок автоматической регулировки усиления (АРУ), фазовый корректор и формирователь тактовой частоты, второй выход которого соединен со вторым входом АЦП, первый вход которого соединен с выходом полосового фильтра, а выход - с первым входом блока АРУ, соединенного выходом с первым входом фазового корректора, формирователь несущей частоты, адаптивные корректоры (АК) первого и второго каналов и первый демодулятор, первый вход которого соединен с первым выходом формирователя несущей частоты, а выход - с третьими входами АК первого и второго каналов и входом формирователя тактовой частоты, первый выход которого соединен с первыми входами АК первого и второго каналов, а также дескремблер, формирователь информации, выход 3 27232006.06.30 которого соединен с первым входом дескремблера, и блок принятия решения, второй выход которого соединен со вторым входом формирователя несущей частоты и входом формирователя информации, при этом вторые входы блока АРУ, фазового корректора, дескремблера, адаптивного корректора, блока принятия решения и третий вход формирователя несущей частоты соединены с шиной управления. Данное устройство передачи информации обладает более широкими функциональными возможностями по отношению к указанным аналогам, однако недостаточными для решения поставленной ниже задачи, так как имеет ограниченную номенклатуру скоростей передачи информации в КС не обеспечивает выравнивания неравномерности характеристики группового времени запаздывания (ГВЗ) типового канала ТЧ на длине более трех переприемных участков по низкой частоте в недостаточной степени осуществляет компенсацию влияния дестабилизирующих факторов, что вызывает снижение помехоустойчивости требует значительного интервала времени для реализации процедуры начальной настройки адаптивного комплексного корректора (АКК) в приемной части кроме того, не позволяет осуществить оперативное управление режимами работы в процессе функционирования, имеет ограниченный набор сервисных функций и недостаточную полноту охвата функциональным контролем. Технической задачей заявляемой полезной модели является создание надежной высокоэффективной аппаратуры передачи информации. Поставленная задача решена при создании заявляемой полезной модели с техническими результатами обеспечена передача данных по составным КС с пятнадцатью переприемными участками по низкой частоте повышены помехоустойчивость и качество тракта передачи расширена номенклатура скоростей передачи информации в КС значительно сокращено время готовности к работе обеспечено оперативное управление режимами работы увеличен коэффициент охвата функциональным контролем расширен набор сервисных функций. Для достижения указанных технических результатов в устройство передачи информации, содержащее в модуле управления индикатор, блок измерения качества КС, выход которого соединен с входом индикатора, анализатор состояния, третий вход которого соединен с третьим входом блока измерения качества КС, и блок управления режимами работы, первый выход которого является двунаправленной шиной управления и соединен с первыми входами анализатора состояния и блока измерения качества КС, в передатчике формирователь подканалов, скремблер, выход которого соединен с первым входом формирователя подканалов, цифровой фильтр, первый вход которого соединен с выходом формирователя подканалов, модулятор, первый вход которого соединен с выходом цифрового фильтра, сумматор, вход которого соединен с выходом модулятора, первый блок памяти, выход которого соединен со вторым входом модулятора, ЦАП и последовательно соединенные ФНЧ и выходной усилитель, при этом вход первого блока памяти и вторые входы скремблера, цифрового фильтра и формирователя подканалов соединены с шиной управления, и в приемнике полосовой фильтр, входной усилитель, выход которого соединен с входом полосового фильтра, АЦП, блок АРУ, фазовый корректор и формирователь тактовой частоты, второй выход которого соединен со вторым входом АЦП, первый вход которого соединен с выходом полосового фильтра, а выход - с первым входом блока АРУ,соединенного выходом с первым входом фазового корректора, формирователь несущей частоты, адаптивный корректор и первый демодулятор, первый вход которого соединен с первым выходом формирователя несущей частоты, а выход - с третьим входом адаптивного корректора и входом формирователя тактовой частоты, первый выход которого соединен с первым входом адаптивного корректора, а также дескремблер, формирователь ин 4 27232006.06.30 формации, выход которого соединен с первым входом дескремблера, и блок принятия решения, второй выход которого соединен со вторым входом формирователя несущей частоты и входом формирователя информации, при этом вторые входы блока АРУ, фазового корректора, дескремблера, адаптивного корректора, блока принятия решения и третий вход формирователя несущей частоты соединены с шиной управления, введены в модуль управления кодер и декодер, вторые входы которых соединены с шиной управления, интерфейс управления, первый выход которого является двунаправленной шиной данных и соединен с первым входом кодера, третьими входами анализатора состояния и блока измерения качества КС и выходом декодера, и блок задания режимов работы, выход которого соединен с входом блока управления режимами работы, второй выход которого соединен со вторым выходом интерфейса управления, при этом выход кодера соединен с первым входом скремблера, а первый вход декодера - с выходом дескремблера, и в передатчик введены частотный корректор, вход которого соединен с выходом ЦАП, а выход с входом ФНЧ, перемножитель, первый вход которого соединен с выходом сумматора, а выход - с входом ЦАП, и второй блок памяти, выход которого соединен с вторым входом перемножителя, а вход - с шиной управления, и в приемник введены модулятор ошибки,выход которого соединен с четвертым входом адаптивного корректора, блок оценки сигнала, первый выход которого соединен с первым входом входного усилителя, а третий вход - с выходом АЦП, второй демодулятор, выход которого соединен с первыми входами формирователя несущей частоты и блока принятия решения, первый выход которого соединен с первыми входами блока оценки сигнала и модулятора ошибки, второй вход которого объединен со вторым входом второго демодулятора и соединен со вторым выходом формирователя несущей частоты, преобразователь Гильберта, выход которого соединен со вторым входом первого демодулятора, а первый вход - с выходом фазового корректора, при этом вторые входы преобразователя Гильберта и блока оценки сигнала соединены с шиной управления, выход адаптивного корректора соединен с первым входом второго демодулятора, второй выход блока оценки сигнала соединен со вторым входом блока измерения качества КС, а третий - со вторым входом анализатора состояния. Введенные кодер в тракт передачи и декодер в тракт приема предназначены для повышения верности передачи сообщений при наличии помех в КС посредством введения избыточности в передаваемую последовательность. В качестве помехоустойчивого кода используется циклический код. Декодер в приемнике осуществляет обнаружение ошибок в принятой информационной последовательности и выдачу сообщения об отсутствии или наличии ошибок, в соответствии с которым принимается решение о необходимости запроса на повторную передачу информации. Используемый код позволяет обнаруживать трехкратные ошибки. Взаимодействие кодера и декодера в процессе информационного обмена повышает достоверность передачи информации при наличии помех в КС. Введенный преобразователь Гильберта, реализованный цифровым способом в виде нерекурсивного фильтра 27-го порядка с конечной импульсной характеристикой, осуществляет формирование аналитического сигнала, представленного в виде синфазной и квадратурной составляющих, и обеспечивает существенное уменьшение искажений, возникающих при цифровой демодуляции принимаемого фазомодулированного сигнала, что позволяет повысить помехоустойчивость приема вследствие более высокой точности обработки отсчетов сигнала. Частотный корректор, введенный в тракт передачи, осуществляет компенсацию искажений, обусловленных цифровой обработкой информации и преобразованием ее из цифровой формы представления в аналоговую, а также паразитной модуляцией огибающей информационного сигнала, которая является следствием наложения спектров сигнала и его высокочастотных составляющих. Совместно с фазовым корректором в процессе функционирования устройства частотный корректор позволяет улучшить качество тракта передачи на высоких скоростях работы, особенно при малых значениях уровня сигнала. 5 27232006.06.30 Введенные перемножитель и второй блок памяти, содержащий коэффициенты уровня сигнала, позволяют с высокой точностью формировать и поддерживать заданные значения уровня передаваемого в КС сигнала, обеспечивая стабильность качественных характеристик тракта передачи информации. Введенный блок оценки сигнала осуществляет измерение уровня принимаемого из КС сигнала и соотношения сигнал/шум, а также формирование сигналов аварий и состояния устройства с последующей выдачей результатов на индикацию пользователю, обеспечивая при этом оперативность контроля КС и необходимый набор сервисных функций при эксплуатации. Кроме того, блок выполняет управление коэффициентом передачи входного усилителя с целью стабилизации уровня принимаемого из КС сигнала, что совместно с блоком АРУ позволяет расширить динамический диапазон и повысить перегрузочную способность тракта приема. Введенные интерфейс управления и блок задания режимов позволяют осуществлять в командном режиме с внешним оборудованием обработки данных (ООД), а также автономно управление рабочими и диагностическими режимами функционирования устройства, что обеспечивает оперативность при эксплуатации. Имеется два рабочих режима, семь тестовых, а также пять режимов индикации состояния в рабочем режиме. При этом рабочие режимы устанавливаются только по командам от ООД. Тесты позволяют обнаружить пятнадцать видов неисправностей основных узлов устройства, а также определить качественные характеристики КС. Введенные второй демодулятор и модулятор ошибки, объединенные указанным выше образом с входящими в состав устройства известными элементами и узлами, обеспечили по отношению к прототипу повышение помехоустойчивости приема и дополнительные возможности в отношении повышения скорости передачи информации и сокращения времени готовности к работе. Заявляемое устройство передачи информации представлено в виде структурной схемы. Устройство передачи информации состоит из модуля 1 управления, передатчика 2 и приемника 3, которые содержат интерфейс 4 управления, блок 5 задания режимов, блок 6 управления режимами работы, анализатор 7 состояния, блок 8 измерения качества КС,индикатор 9, кодер 10, декодер 11, информационный вход 12, вход 13 передатчика 2, шину 14 управления, выход 15 передатчика 2, вход 16 приемника 3, выход 17 приемника 3,второй демодулятор 18, второй блок 19 памяти, скремблер 20, формирователь 21 подканалов, фильтр 22 цифровой (соответствует цифровым формирующим ФНЧ прототипа), первый блок 23 памяти (соответствует постоянному запоминающему устройству отсчетов несущей частоты прототипа), модулятор 24 (соответствует модуляторам первого и второго каналов прототипа), сумматор 25 (соответствует сумматору-накопителю прототипа), перемножитель 26, ЦАП 27, частотный корректор 28, фильтр 29 низкой частоты, усилитель 30 выходной, усилитель 31 входной, фильтр 32 полосовой, аналогово-цифровой преобразователь 33, блок 34 АРУ, корректор 35 фазовый, преобразователь 36 Гильберта, формирователь 37 тактовой частоты, первый демодулятор 38, модулятор 39 ошибки, адаптивный корректор 40 (соответствует адаптивным корректорам первого и второго каналов прототипа), блок 41 оценки сигнала, блок 42 принятия решения, формирователь 43 несущей частоты, формирователь 44 информации и дескремблер 45. Устройство передачи информации работает следующим образом. После включения электропитания по сигналам блока 6 проводится начальное тестирование устройства, при этом анализатором 7 проверяется исправность основных узлов. При успешном завершении начального тестирования анализатор 7 выдает через блок 8 на индикатор 9 соответствующее состояние, а на блок 6 - сигнал исправности, согласно которому разрешается взаимодействие устройства с ООД, и в ООД через интерфейс 4 и вход 12 поступает сигнал готовности. При этом устройство находится в командном режиме и 6 27232006.06.30 может по командам от ООД устанавливать необходимый режим работы. Выполнение каждой команды устройством подтверждается соответствующим сообщением, поступающим от блока 6 через интерфейс 4 и вход 12 в ООД. После установки необходимого режима работы от ООД поступает команда перевода устройства в состояние передачи данных. Процедура передачи данных определяется установленным режимом работы устройства. В устройстве имеется два рабочих режима и один диагностический. Первый рабочий режим. При обмене данными, согласно данному режиму работы, передача и прием данных осуществляются независимо друг от друга. Данные от ООД через интерфейс 4 поступают в блок 6, где формируется канальный блок данных. Он состоит из данных, полученных от ООД, перекомпанованных в соответствии с алгоритмом обмена, и добавленной к нему фазирующей комбинации. Далее сформированный блок данных поступает через интерфейс 4 на кодер 10, в котором в зависимости от установленного подрежима проводится инвертирование и относительное перекодирование данных. С выхода кодера 10 данные поступают на вход 13 передатчика 2, где обрабатываются в соответствии с выбранным режимом работы, который задается по шине 14 блоком 6. Преобразованный в оптимальный для передачи вид информационный сигнал с выхода 15 передатчика 2 поступает в КС. Принимаемые из КС данные поступают на вход 16 приемника 3, управление которым также осуществляется по шине 14 блоком 6. Функционирование передатчика 2 и приемника 3 рассмотрено ниже. С выхода 17 приемника 3 демодулированный сигнал поступает на вход декодера 11, в котором осуществляются процедуры, обратные выполненным при передаче данных инверсия данных и снятие относительного перекодирования. Кроме того, проводится дешифрация фазирующей комбинации, результат которой поступает на анализатор 7 для определения коэффициента доведения данных. Принятые данные через интерфейс 4 поступают на блок 6, где к данным добавляются служебные признаки, характеризующие состояние приема данных. Далее пакет данных через интерфейс 4 выдается в ООД. Второй рабочий режим. При обмене данными, согласно алгоритму данного режима работы, после перевода устройства в состояние передачи данных блок 6 формирует фазирующую комбинацию,которая через интерфейс 4 поступает в кодер 10 и далее с выхода 15 передатчика 2 в КС. При этом в кодер 10 по шине 14 подается управляющий сигнал запрета кодирования фазирующей комбинации. После передачи фазирующей комбинации блок 6 начинает отсчет интервала времени, в течение которого должна быть получена ответная фазирующая комбинация. Ответная фазирующая комбинация с выхода 17 приемника 3 через декодер 11 поступает на анализатор 7, который после правильного приема ответной фазирующей комбинации выдает соответствующий сигнал на блок 6. Если ответная фазирующая комбинация не принимается в течение интервала времени,заданного блоком 6, передача фазирующей комбинации в КС повторяется. После приема ответной фазирующей комбинации блок 6 через интерфейс 4 выдает в ООД сигнал о готовности передачи данных. Пакеты данных от ООД через интерфейс 4 поступают на блок 6, где из них формируются блоки данных путем добавления к информационной части специальной служебной информации. В данном режиме работы в служебной информации содержатся следующие признаки разряды задержки блока - количество повторов передачи данного блока признак запроса повтора ранее переданных блоков данных признак запроса передачи фазирующей комбинации признак передачи блока без данных (комбинация Молчание). Сформированный блок данных через интерфейс 4 поступает в кодер 10, где осуществляется его кодирование помехоустойчивым циклическим кодом, и через передатчик 2 в КС. Одновременно блок данных сохраняется в буфере блока 6. 7 27232006.06.30 Принимаемые из КС данные демодулируются в приемнике 3 и поступают в декодер 11, где в процессе декодирования определяется наличие ошибок в принятом блоке данных. Если ошибки не обнаружены, то принятый блок данных через интерфейс 4 поступает в блок 6, где к нему добавляются служебные признаки, характеризующие состояние приема данных, после чего пакет через интерфейс 4 выдается в ООД. Одновременно в блоке 6 осуществляется анализ служебных признаков блока данных. Если в блоке данных содержится признак запроса повтора ранее переданных блоков, приостанавливается прием блоков из КС и ввод данных от ООД на время, определяемое объемом блокировки. В ближайший передаваемый блок данных помещается признак запроса повтора ранее переданных блоков данных, и в КС из буфера блока 6 повторяется передача последних блоков данных, количество которых равно объему блокировки. При этом в служебной части блока модифицируются разряды задержки блока. После повтора передачи блоков из буфера прием данных из КС, а также ввод данных от ООД и их передача в КС возобновляются. Если в принятом блоке данных содержится признак комбинации Молчание, он в ООД не выдается. Если в служебной части блока содержится признак запроса передачи фазирующей комбинации, приостанавливается прием данных из КС, а также передача данных. В КС передается фазирующая комбинация, а затем комбинации Молчание. Передача фазирующей комбинации и комбинаций Молчание периодически повторяется до приема из КС ответной фазирующей комбинации, после чего возобновляются прием и передача данных. Если в процессе декодирования обнаружены ошибки в блоке данных, то по сигналу анализатора 7 блоком 6 формируется признак запроса повтора ранее переданной информации, который помещается в ближайший передаваемый блок данных. После этого на время, определяемое объемом блокировки, прием данных из КС приостанавливается, а в КС передаются блоки данных из буфера блока 6, при этом в них соответствующим образом модифицируются разряды задержки блока. Анализатор 7 постоянно осуществляет слежение за принимаемыми из КС данными с целью обнаружения фазирующей последовательности. Если она обнаруживается, передача данных в КС приостанавливается, а в КС передается ответная фазирующая комбинация, после чего передача данных возобновляется. Анализатор 7 также постоянно контролирует количество правильно и ошибочно декодированных блоков данных, по которым определяется коэффициент доведения данных,который по команде от ООД через блок 6 и интерфейс 4 выводится в ООД в виде служебного сообщения, а по сигналу с блока 5 через блок 8 выводится на индикатор 9 устройства. В процессе обмена данными постоянно осуществляется измерение уровня принимаемого линейного сигнала и соотношения сигнал/шум, значения которых вычисляются в блоке 8 посредством обработки поступающих с приемника 3 сигналов. При получении от ООД команды запроса соответствующее значение параметра с блока 8 поступает в блок 6 и затем в виде служебного сообщения через интерфейс 4 выдается в ООД. Режим обмена данными прекращается после получения от ООД команды перевода устройства в командный режим. Диагностический режим работы. Из командного режима устройство по команде от ООД может быть переведено в один из режимов диагностики. После перевода устройства в режим диагностики по сигналам от блока 6 проводится автономное тестирование, во время которого анализатор 7 последовательно определяет исправность узлов устройства. После завершения тестирования блок 6 формирует сообщение, содержащее результаты тестирования отсутствие или код неисправности. Это сообщение через интерфейс 4 выдается в ООД. После перевода устройства по команде от ООД в режим тестирования КС блок 6 формирует и передает через интерфейс 4 в кодер 10 специальный испытательный сигнал, при этом в кодер 10 по шине управления 14 подается управляющий сигнал запрета кодирова 8 27232006.06.30 ния поступающих данных. Испытательный сигнал через передатчик 2 поступает в КС. Одновременно блок 8 анализирует поступающие из КС через приемник 3 данные с целью обнаружения испытательного сигнала. После его обнаружения блок 8 автономно формирует аналогичный сигнал и осуществляет побитное сравнение принимаемого из КС сигнала и сформированного. При этом производится подсчет количества принятых и количества искаженных бит данных и определяется коэффициент ошибок. Результат определения коэффициента ошибок поступает на индикатор 9, а через блок 6 и интерфейс 4 в виде служебного сообщения выдается в ООД. Режимы самотестирования устройства и измерения качества КС могут быть установлены из любого состояния устройства с помощью сигналов, поступающих с блока 5 в блок 6. Тестирование в этом случае осуществляется аналогично выполняемому по командам с ООД, за исключением того что результат тестирования выводится только на индикатор 9 устройства и не выводится в ООД. По сигналам от блока 5 могут быть установлены диагностические режимы измерения уровня сигнала и соотношения сигнал/шум. В этих режимах результат измерения уровня сигнала или соотношения сигнал/шум через блок 8 выдается на индикатор 9 устройства. Передатчик 2 работает следующим образом. С выхода кодера 10 информация, подлежащая передаче в КС, поступает на скремблер 20, предназначенный для обеспечения устойчивого процесса тактовой синхронизации приема и защиты передаваемой информации путем исключения из информационных последовательностей длинных сочетаний одинаковых символов, вызывающих погрешность тактовой синхронизации на приемной стороне. Управление функционированием скремблера 20 осуществляется по шине 14 от блока 6, который в соответствии с заданным значением скорости передачи информации в КС определяет используемый в данном случае образующий полином. С выхода скремблера 20 информация поступает на вход формирователя 21 подканалов, осуществляющего преобразование входного последовательного потока информации в два параллельных потока - синфазный и квадратурный, которые содержат координаты сигнальной точки. Управление формирователем 21 осуществляется по шине 14 от блока 6. Преобразование выполняется следующим образом. Входной информационный поток двоичных символов, в соответствии с рабочим видом модуляции, разбивается на четыре параллельных потока, скорость передачи информации в которых пропорциональна кратности модуляции. Сформированные таким образом квадрибиты подвергаются процедуре перекодировки, при этом определяется номер передаваемой разности фаз. При этом формируются координаты сигнальной точки в полярной системе координат, а передаваемые разности фаз сигнального вектора на фазовой плоскости описываются одним подмножеством точек (015). Далее осуществляется преобразование информации из полярной системы координат в декартову. Последующая обработка информации осуществляется в цифровом фильтре 22, который предназначен для формирования близкого к прямоугольному спектра передаваемого сигнала с заданным законом скругления на краях и линейной фазовой характеристикой,что позволяет обеспечить работу с высокими удельными скоростями передачи информации. В качестве цифрового фильтра 22 используется фильтр трансверсального типа с симметричной импульсной характеристикой и действительными коэффициентами, обеспечивающий линейную фазовую характеристику, что особенно существенно при передаче информации с фазовыми видами модуляции. Управление фильтром 22 осуществляется по шине 14 от блока 6, при этом на скорости передачи, равной 9600 бит/с, порядок фильтров равен двенадцати, на более низких скоростях используется фильтр восьмого порядка. Модулятор 24 совместно с первым блоком 23 памяти, содержащим отсчеты сигналов рабочих несущих частот, осуществляет перенос синфазной и квадратурной составляющих 9 27232006.06.30 информационного сигнала из области модулирующих частот в область спектра канала ТЧ. В модуляторе 24 осуществляется перемножение отсчетов отфильтрованных сигналов синфазного и квадратурного подканалов на отсчеты несущих частот. Таким образом, на выходе модулятора 24 обеспечивается формирование потоков отсчетов, представляющих фазомодулированные сигналы синфазной и квадратурной составляющих. В сумматоре 25 осуществляется сложение синфазного и квадратурного информационных потоков, поступающих с модулятора 24, и формирование комплексного фазомодулированного сигнала. Второй блок 19 памяти, содержащий таблицы коэффициентов уровней выходного сигнала, и перемножитель 26 формируют уровень сигнала, поступающего в КС. Процедура заключается в умножении отсчетов сформированного в сумматоре 25 комплексного выходного сигнала на коэффициенты уровня. Формирование уровня выходного сигнала подобным образом позволяет обеспечить стабильность качественных характеристик тракта передачи по сравнению с другими способами. Управление блоками 23 и 19 памяти осуществляется по шине 14 от блока 6. ЦАП 27 формирует непрерывный фазомодулированный сигнал из потока отсчетов комплексного выходного сигнала модулятора и обеспечивает на выходе гармонический биполярный сигнал. Включенные последовательно корректор 28, ФНЧ 29 и усилитель 30 осуществляют окончательное формирование подлежащего передаче в КС сигнала. Корректор 28 осуществляет компенсацию ошибок, возникающих при преобразовании информации из цифровой формы представления в аналоговую вследствие наличия паразитной модуляции огибающей информационного сигнала по законух/х, имеющей место при работе цифрового фильтра 22 и оказывающей существенное влияние на качество передаваемого сигнала в КС, особенно на высоких скоростях передачи информации. Фильтр 29 низкой частоты ограничивает сформированный фазомодулированный сигнал полосой частот канала ТЧ и представляет фильтр Баттерворта шестого порядка. Усилитель 30 выходной обеспечивает сопряжение и гальваническую развязку с КС. Здесь осуществляются усиление сигнала, согласование по сопротивлению и линейная защита тракта передачи. С выхода усилителя 30 сигнал поступает на информационный выход 15 устройства и далее в КС. Прием информации из КС осуществляется приемником 3 следующим образом. Сигнал из КС через вход 16 поступает на вход усилителя 31. Усилитель 31 осуществляет согласование линейного тракта и устройств обработки информации по входному сопротивлению и уровням сигналов, обеспечивает номинальную чувствительность, а также гальваническую развязку тракта приема от КС. Усилитель 31 имеет дискретно изменяющийся коэффициент передачи, значение которого определяется блоком 41. С выхода усилителя 31 сигнал поступает на вход фильтра 32. Фильтр 32 ограничивает спектр принятого из КС сигнала путем исключения из него составляющих, обусловленных влиянием специфических искажений линейного тракта и лежащих за полосой канала ТЧ. Фильтр 32 содержит фильтр высокой частоты (ФВЧ) второго порядка и ФНЧ шестого порядка. С выхода фильтра 32 сигнал поступает на вход преобразователя 33, который выполняет аналого-цифровое преобразование входного сигнала в последовательность цифровых отсчетов и обеспечивает согласование с цифровыми блоками обработки информации. Выходной сигнал преобразователя 33 поступает на вход блоков 41 и 34, а синхронизация работы осуществляется формирователем 37. Блок 41 осуществляет слежение за уровнем сигнала на входе блока 34 и поддерживает его в пределах рабочей зоны, определяемой заданными верхним и нижним пороговыми значениями. При выходе измеренного значения уровня сигнала за пределы рабочей зоны осуществляется дискретное изменение коэффициента усиления усилителя 31 с целью 10 27232006.06.30 компенсации данного отклонения. Таким образом осуществляется диапазонная АРУ. При этом усредненное значение измеренного уровня сигнала, характеризующее уровень приема, со второго выхода блока 41 поступает в блок 8 и по сигналам запроса отображается на индикаторе 9. Если блоком 41 установлено максимальное значение коэффициента усиления усилителя 31, а уровень сигнала на выходе преобразователя 33 ниже нижнего порогового значения, то формируется сигнал о занижении уровня приема, который с третьего выхода блока 41 поступает в анализатор 7 состояния. Одновременно с измерением уровня приема фиксируются кратковременные прерывания связи (КВП) посредством анализа выборок сигнала за определенный интервал времени, значение которого определяется скоростью передачи информации и видом модуляции. При наличии КВП на третьем выходе блока 41 формируется соответствующий сигнал, по которому устройство автоматически переходит в режим процедуры настройки. Управление блоком 41 осуществляется по шине 14. Дальнейшая обработка уровня принимаемого сигнала осуществляется в блоке 34, который представляет автоматическую цифровую астатическую систему регулирования с переменной структурой. Управление режимом работы блока 34 осуществляется по шине 14. Таким образом, регулировка усиления приемного тракта обеспечивается посредством совместной работы усилителя 31 и блока 34, которые образуют грубую и точную ступени АРУ соответственно. Это позволяет повысить перегрузочную способность тракта приема и точность обработки принимаемого сигнала. Далее корректором 35 осуществляется предварительная коррекция линейных искажений сигнала в полосе частот канала ТЧ. При этом обеспечивается компенсация неравномерности амплитудно-частотной характеристики (АЧХ), а также предварительная коррекция характеристик ГВЗ. Коррекция выполняется ступенями с точностью до характеристик одного переприемного участка по ТЧ в диапазоне от 0 до 15 переприемных участков. Корректор 35 представляет нерекурсивный цифровой фильтр 41-го порядка с комплексными коэффициентами. Управление корректором 35 осуществляется по шине 14 блоком 6. При этом, в соответствии со скоростью передачи информации в КС и известным числом переприемных участков, производится оперативная смена коэффициентов фильтра. Данная процедура позволяет исключить возможную перекоррекцию характеристики ГВЗ при малом числе переприемов, а также совместно с корректором 40 при значительных искажениях фазочастотной характеристики (ФЧХ) используемых КС обеспечить устойчивую связь. Последующая обработка информации заключается в формировании синфазной и квадратурной составляющих комплексного фазомодулированного сигнала преобразователем 36 Гильберта. Преобразователь 36 представляет цифровой нерекурсивный фильтр 27-го порядка с антисимметричными коэффициентами, управление которым осуществляется по шине 14 от блока 6 посредством изменения коэффициентов фильтра. Квадратурные составляющие фазомодулированного сигнала с выхода преобразователя 36 Гильберта поступают на вход первого демодулятора 38, осуществляющего перенос спектра сигнала из полосы частот канала ТЧ в область низких частот. Подобная процедура создает благоприятные условия для функционирования корректора 40 и обеспечивает повышенную скорость и точность процесса коррекции. В качестве оценки несущей используются ортогональные отсчеты опорного колебания, которое с высокой точностью синтезируется формирователем 43. Таким образом, на выходе первого демодулятора 38 имеется демодулированный сигнал, но с ошибкой по частоте и фазе, который поступает на входы формирователя 37 и корректора 40. Формирователь 37 осуществляет синтез последовательности стробирующих импульсов с необходимым фазовым сдвигом для синхронизации работы АЦП 33 и поддержание с заданной точностью моментов восстановления единичных элементов из принимаемого сигнала при всех рабочих видах модуляции. Функционирование формирователя 37 осно 11 27232006.06.30 вано на принципе дискретной системы фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ), которая обеспечивает компенсацию частотного сдвига принимаемого сигнала с нулевой остаточной фазой. Ошибка по фазе вычисляется посредством обработки синфазной и квадратурной составляющих сигнала на выходе первого демодулятора 38. Формирователь 37 обеспечивает подстройку фазы моментов выделения отсчетов из принимаемого сигнала преобразователем 33. При этом осуществляются четыре выборки за тактовый интервал при скорости передачи, равной 9600 бит/с, и шесть - на более низких скоростях передачи. Синхроимпульсы для прореживания алгоритма работы корректора 40 выдаются два раза за тактовый интервал во всех рабочих режимах. С выхода первого демодулятора 38 информационный сигнал в виде синфазной и квадратурной составляющих поступает на входы корректора 40, который осуществляет компенсацию межсимвольных искажений в форме взаимного перекрытия между соседними символами, появляющихся в ФЧХ принимаемого сигнала при прохождении им переприемных участков по ТЧ на длине используемых КС. В корректоре 40 используется принцип адаптивной коррекции по рабочему сигналу, и он представляет собой линейный трансверсальный компенсатор на основе двухканального комплексного нерекурсивного фильтра 31-го порядка с адаптивно настраиваемыми коэффициентами. Управление корректором осуществляется по шине 14 от блока 6. Операция предварительной настройки корректора 40 на начальном этапе позволяет значительно ускорить процесс сходимости корректоров и обеспечить быстрое вхождение в связь. Далее осуществляется непрерывное итеративное обновление коэффициентов корректора 40 один раз на длительности тактового интервала. Комплексные коэффициенты корректора 40 определяются посредством обработки сигнала комплексной ошибки, которая вычисляется на этапе вынесения решения блоком 42. Модулятором 39 вектор ошибки переносится на несущую частоту и поступает на вход корректора 40 для модификации коэффициентов. Коррекция по принимаемым решениям позволяет отслеживать медленные накапливающиеся изменения характеристик КС или линейные возмущения на входе приемника, в том числе медленные дрожания фазы. После коррекции межсимвольных искажений (МСИ), которые возникают не только из-за линейных искажений, вносимых КС, устройствами обработки информации передатчика и приемника, но и из-за ошибок синхронизации по несущей частоте и тактам, информационный сигнал с корректора 40 поступает на входы второго демодулятора 18,осуществляющего окончательную демодуляцию. В качестве опорного колебания используются ортогональные несущие колебания с выхода формирователя 43, отслеживающего с высокой точностью уход частоты и другие флуктуации фазы несущей частоты в КС. С выхода второго демодулятора 18 принятые информационные квадратурные составляющие поступают на входы формирователя 43 и блока 42. Формирователь 43 осуществляет генерирование квадратурных сигналов несущих частот в соответствии с рабочим видом модуляции и подстройку их по частоте и фазе для обеспечения когерентной демодуляции и стабильности параметров в процессе эксплуатации. Формирователь 43 представляет систему ФАПЧ опорного колебания, управление которой осуществляется по шине 14 от блока 6. Квадратурные информационные сигналы и сигналы, сформированные по решению блоком 42, являются исходными при вычислении ошибки в системе ФАПЧ. Ошибка определяется посредством вычисления комплексного произведения указанных сигналов и учета его мнимой части. Выходные сигналы с формирователя 43 поступают на входы второго демодулятора 18, замыкая петлю обратной связи,и модулятора 39. Блок 42 принятия решения восстанавливает принятые информационные комбинации(квадрибиты) на основании анализа модулей и знаков отсчетов откорректированного сигнала, устраняет неопределенность при восстановлении и вычисляет сигналы ошибок, необходимых для функционирования корректора 40 и формирователя 43. 12 27232006.06.30 Восстановление структуры принятого информационного элемента и устранение неопределенности места вектора осуществляется по результатам анализа сигналов на выходах синфазного и квадратурного подканалов второго демодулятора 18. Далее осуществляется перевод полученного информационного элемента в единую систему координат места вектора на фазовой плоскости, вычисление номера переданной разности фаз путем вычитания текущего номера места вектора из предыдущего и дешифрации принятого в коде Грея информационного квадрибита. Среднеквадратическое значение ошибки рассчитывается как степень отклонения вектора принимаемой в данный момент информационной посылки от нормированного значения. Каждое текущее значение ошибки перед выдачей в корректор 40 сравнивается с пороговым и в случае превышения его значения ограничивается этим значением с целью исключения перерегулирования и ускорения процесса сходимости корректора 40. Ошибка по фазе опорного колебания определяется по синусу угла ошибки, который вычисляется посредством векторного перемножения в каждом такте сигналов синфазного и квадратурного подканалов с выхода второго демодулятора 18 и действительных координат места вектора, сформированных блоком 42 по принятому решению. Направление подстройки определяется по знаку синуса угла ошибки. Управление блоком 42 осуществляется по шине 14 от блока 6. Вектор сигнала ошибки с выхода блока 42 поступает на входы блока 41, а также через модулятор 39 на вход корректора 40, который осуществляет модификацию коэффициентов фильтров согласно новому значению ошибки. При этом с выхода корректора 40 на второй демодулятор 18 поступает информационный сигнал, откорректированный с учетом изменившегося значения ошибки. Одновременно с блока 42 принятый по решению информационный сигнал поступает на входы формирователя 44 и блока 43. Блок 43 осуществляет отработку изменившегося значения принятого по решению информационного сигнала, и подстроенное значение несущей частоты поступает на входы модулятора 39 и второго демодулятора 18. Таким образом, замыкается петля обратной связи по несущей частоте, и осуществляется когерентная демодуляция фазомодулированных сигналов. В блоке 41 определяется качество принятого сигнала, которое представляет собой меру искажения, вносимого в сигнал суммой всех дестабилизирующих факторов и воздействий, и оценивается посредством соотношения сигнал/шум. Вычисление соотношения сигнал/шум проводится по усредненной на множестве сигналов величине модуля вектора ошибки, которая поступает с блока 42. Полученное значение соотношения сигнал/шум со второго выхода блока 41 поступает в блок 8 и отображается по сигналу запроса на индикаторе 9. Кроме того, блок 41 контролирует состояние узлов обработки информации посредством анализа результатов начального тестирования, настройки основных узлов приемника 3 с последующей выдачей по сигналу запроса кода ошибки на индикатор 9. Принятый по решению сигнал с выхода блока 42 поступает на вход формирователя 44,который осуществляет восстановление структуры принятой информационной последовательности путем преобразования кода принятого квадрибита в последовательный вид и обеспечивает синхронизацию информационной последовательности по тактовой частоте приема, а также восстанавливает таким образом информационную скорость обмена. Далее дескремблером 45 выполняется восстановление переданной информационной последовательности при использовании принципа защиты от длинных сочетаний одинаковых символов, изложенного при описании работы скремблера 20. Управление дескремблером 45 осуществляется по шине 14 блоком 6. Дальнейшая обработка принятой информации осуществляется в декодере 11. Заявляемое устройство передачи информации позволяет в условиях наличия помех в КС обеспечить высокую надежность передачи информации вследствие повышения достоверности передачи и помехоустойчивости приема по составным КС, повышения стабильности характеристик тракта передачи и его качества и оперативность передачи, обусловленную сокращением времени готовности к работе, широким спектром диагностических и 13 27232006.06.30 сервисных функций, а также возможностью работы на высоких скоростях передачи и контроля характеристик КС. Перечень обозначений 1 - модуль управления 2 - передатчик 3 - приемник 4 - интерфейс управления 5 - блок задания режимов 6 - блок управления режимами работы 7 - анализатор состояния 8 - блок измерения качества КС 9 - индикатор 10 - кодер 11 - декодер 12 - вход информационный 13 - вход передатчика 14 - шина управления 15 - выход передатчика 16 - вход приемника 17 - выход приемника 18 - второй демодулятор 19 - второй блок памяти 20 - скремблер 21 - формирователь подканалов 22 - цифровой фильтр 23 - первый блок памяти 24 - модулятор 25 - сумматор 26 - перемножитель 27 - цифроаналоговый преобразователь 28 - частотный корректор 29 - фильтр низкой частоты 30 - усилитель выходной 31 - входной усилитель 32 - полосовой фильтр 33 - аналого-цифровой преобразователь 34 - блок автоматической регулировки усиления 35 - фазовый корректор 36 - преобразователь Гильберта 37 - формирователь тактовой частоты 38 - первый демодулятор 39 - модулятор ошибки 40 - адаптивный корректор 41 - блок оценки сигнала 42 - блок принятия решения 43 - формирователь несущей частоты 44 - формирователь информации 45 - дескремблер. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 14