Система помехоустойчивости передачи данных

Полезная модель относится к автоматике и технике связи и может быть использована для передачи сигналов, подавления шума в сигнале и уменьшения интенсивности потоков от устройств измерения аналоговых сигналов.

Суть полезной модели заключается в том, что для оценки мгновенного спектра сигнала используется дополнительный канальный процессор нулевого порядка, поскольку величина мгновенного спектра обратно пропорциональна временному интервалу адаптивной дискретизации. Этот интервал легко определить, что позволяет получить усредненное за конечное время значение текущего интервала. Таким образом, используя информацию, заключенную в величине временного отрезка квантования, можно управлять аналоговым фильтром нижних частот.

Технический результат достигается путем слежения за поведением информационного сигнала так, чтобы иметь возможность устанавливать значение частоты среза управляемого аналогового фильтра нижних частот в зависимости от текущих динамических характеристик сигнала.

Описание содержит 6 страниц и 2 иллюстрации.

Полезная модель относится к автоматике и технике связи и может быть использована для передачи сигналов, подавления шума в сигнале и уменьшения интенсивности потоков от устройств измерения аналоговых сигналов.

Известно устройство для сжатия сигналов, авторское свидетельство SU 729613 А1, 1980 г. Сущностью работы устройства является то, что существенные выборки из входного сигнала формируются в моменты времени, когда разница между текущим значением амплитуды сигнала и значением предыдущей выборки находится в пределах апертуры допуска ±Е. Таким образом, амплитудные составляющие шума величиной до ±Е вычитаются из входного сигнала.

Признаками аналога, совпадающими с существующими признаками заявленной полезной модели, является наличие в структуре устройства канального процессора нулевого порядка, включающего в себя блок памяти и блок сравнения.

Причинами, препятствующими получению технического результата, является неравномерность апертуры допуска на отклонение линейных наклонных участков сигнала от аппроксимирующей прямой и низкая помехозащищенность, что не позволяет эффективно его использовать для подавления шума в динамически меняющихся сигналах.

Известна импульсно-кодовая передающая система, авторское свидетельство SU 1589398 А1, 1990 г, содержащая аналого-цифровой преобразователь, источник аналогового сигнала, регистр, блок формирования импульсов и блок сравнения.

Суть изобретения заключается в том, что основой канального процессора нулевого порядка для сжатия данных служит аналого-цифровой преобразователь. Апертура задается значением кратным кванту младшего разряда АЦП, при этом факт смены хотя бы одного разряда АЦП свидетельствует о выходе сигнала за пределы апертуры.

Признаками аналога, совпадающими с существенными признаками заявленной полезной модели, является наличие в структуре устройства канального процессора нулевого порядка.

Причиной, препятствующей получению технического результата, является низкая помехозащищенность из-за фиксированной апертуры, когда допуск на изменение сигнала не привязан к текущему уровню сигнала.

Наиболее близкой по технической сущности к заявленной полезной модели является импульсно-кодовая передающая система, патент на изобретение RU 2348112 С1, 2009 г.

Суть изобретения заключается в том, что основой канального процессора нулевого порядка для сжатия данных служит аналого-цифровой преобразователь, при этом допуск на изменение сигнала устанавливается относительно текущего запомненного уровня сигнала, что позволяет считать изменения сигнала в пределах ±Е на горизонтальном участке не существенными изменениями, и отсчеты сигнала в линию связи не передавать.

Признаками прототипа, совпадающими с существенными признаками заявленного изобретения, является наличие в структуре устройства канального процессора нулевого порядка.

Причиной, препятствующей получению технического результата, является низкие информативность и помехозащищенность системы из-за отсутствия данных о текущих параметрах сигнала.

Задачей заявляемой полезной модели является повышение информативности и помехозащищенности системы.

Технический результат достигается за счет применения в системе импульсно-кодовой передающей системы, представляющей собой канальный процессор (1), вход апертуры которого является входом первой апертуры системы (8), а выход - выходом системы, а также за счет того, что в систему введены дополнительный канальный процессор нулевого порядка (5), блок усреднения временных интервалов (6), блок управления (4) и управляемый аналоговый фильтр нижних частот (3), информационный вход которого подключен к источнику аналогового сигнала (2), который также подключен к информационному входу дополнительного канального процессора нулевого порядка (5), вход апертуры которого является входом второй апертуры системы (7), а выход соединен с входом блока усреднения временных интервалов (6), выход которого подключен к входу блока управления (4), при этом выход блока управления (4) соединен с управляющим входом управляемого аналогового фильтра нижних частот (3), выход которого подключен к информационному входу канального процессора (1). Причем в качестве канального процессора (1) в общем случае может быть использован канальный процессор более высокого порядка.

Поставленная задача достигается путем слежения за поведением информационного сигнала так, чтобы иметь возможность определить усредненное за конечное время значение временных интервалов между моментами пересечения сигналом заданной апертуры ±_пом как среднее значение q соседних интервалов, и управлением аналоговым фильтром нижних частот (3) на входе канального процессора (1).

Суть полезной модели заключается в том, что для оценки мгновенного спектра сигнала используется дополнительный канальный процессор нулевого порядка (5), поскольку величина мгновенного спектра обратно пропорциональна временному интервалу адаптивной дискретизации. Этот интервал легко определить, что позволяет получить усредненное за конечное время значение текущего интервала. Таким образом, используя информацию, заключенную в величине временного отрезка квантования, можно управлять аналоговым фильтром нижних частот (3). При этом величина апертуры дополнительного канального процессора (5) _пом должна быть больше максимального уровня помех :

.

Тогда сигналы управления аналоговым ФНЧ будут идти в основном в соответствии со значением полезного сигнала. Следует отметить, что апертура _пом определяется помеховой обстановкой и может как устанавливаться дискретно по определенным правилам, так и задаваться автоматически с помощью устройства, оценивающего уровень помех.

На фигуре 1 представлена структурная схема системы; на фигуре 2 - огибающая спектра при различной активности сигнала.

На фигуре 1 представлена структурная схема системы, в состав которой входят:

1 - канальный процессор;

2 - источник аналогового сигнала;

3 - управляемый аналоговый фильтр нижних частот;

4 - блок управления;

5 - дополнительный канальный процессор нулевого порядка;

6 - блок усреднения временных интервалов;

7 - вход второй апертуры системы;

8 - вход первой апертуры системы.

Система работает следующим образом. Пусть полезный аналоговый сигнал имеет максимальную граничную частоту в спектре _Грmax (фиг.2), однако, на отдельных промежутках времени активность сигнала может сильно отличаться от максимальной (фиг.2). В начальный момент времени блок управления (4) устанавливает частоту среза управляемого аналогового фильтра нижних частот (3) равной _Грmax, на входе первой апертуры системы (8) задается величина апертуры сигнала _с, которая определяется погрешностью передачи сигнала, на входе второй апертуры системы (7) задается величина апертуры дополнительного канального процессора нулевого порядка (5) _пом, согласно помеховой обстановке. Сигнал с источника аналогового сигнала (2) одновременно подается на информационный вход управляемого аналогового фильтра нижних частот (3) и на информационный вход дополнительного канального процессора (5), который, работая согласно алгоритму адаптивной временной дискретизации нулевого порядка (АВД НП), формирует вызовы нулевого порядка в моменты выхода сигнала за пределы установленного допуска ±_пом. Вызовы нулевого порядка поступают на вход блока усреднения временных интервалов (6), который измеряет значения q соседних временных интервалов АВД и формирует среднее значение текущего интервала АВД. Блок управления (4) согласно значению усредненной величины текущего интервала АВД, сформированной блоком усреднения временных интервалов (6), устанавливает новое значение частоты среза управляемого аналогового фильтра нижних частот (3). До этого момента (в течение q соседних временных интервалов АВД) управляемый аналоговый фильтр нижних частот (3), работает на частоте среза, установленной блоком управления (4) ранее. Сигнал с выхода управляемого аналогового фильтра нижних частот (3) поступает на информационный вход канального процессора (1), который обрабатывает сигнал по алгоритму АВД.

Таким образом, предлагаемая система обладает большей информативностью за счет слежения за текущим поведением информационного сигнала, а также большей помехозащищенностью, поскольку в ее структуре присутствует управляемый аналоговый фильтра нижних частот (3), частота среза которого зависит от динамических характеристик передаваемого сигнала.

По вопросу внедрения системы получены определенные результаты. На базе НКБ «Миус» Таганрогского технологического института Южного Федерального университета разработан на начальном этапе действующий макетный образец, а затем и опытный образец. В данном случае система разработана как часть телеметрической системы, поставляемой в РКК «Энергия».

Система помехоустойчивой передачи данных, содержащая импульсно-кодовую передающую систему, представляющую собой канальный процессор (1), обрабатывающий сигнал по алгоритму адаптивной временной дискретизации, вход апертуры которого является входом первой апертуры системы (8), а выход - выходом системы, отличающаяся тем, что в систему введены дополнительный канальный процессор нулевого порядка (5), работающий согласно алгоритму адаптивной временной дискретизации нулевого порядка и формирует вызовы нулевого порядка в моменты выхода сигнала за пределы установленного допуска ±пом, где пом - величина апертуры сигнала дополнительного канального процессора, блок усреднения временных интервалов (6), управляемый аналоговый фильтр нижних частот (3) и блок управления (4), который в начальный момент времени устанавливает частоту среза аналогового фильтра нижних частот (3), равной максимальной граничной частоте в спектре сигнала, далее согласно значению усредненной величины текущего интервала адаптивной временной дискретизации устанавливает новое значение частоты среза управляемого аналогового фильтра нижних частот (3), информационный вход которого подключен к источнику аналогового сигнала (2), который также подключен к информационному входу дополнительного канального процессора нулевого порядка (5), вход апертуры которого является входом второй апертуры системы (7), а выход соединен с входом блока усреднения временных интервалов (6), выход которого подключен к входу блока управления (4), при этом выход блока управления (4) соединен с управляющим входом управляемого аналогового фильтра нижних частот (3), выход которого подключен к информационному входу канального процессора (1), причем в качестве канального процессора (1) в общем случае может быть использован канальный процессор более высокого порядка, обрабатывающий сигнал по алгоритму адаптивной временной дискретизации первого или второго порядка.