Способ преобразования двоичного кода в аналоговый сигнал

007243 Изобретение относится к радио и электросвязи, передаче данных и, в частности, может быть использовано для преобразования двоичного кода в устройствах приема-передачи, записи, обработки и хранения информации. Известны способы компрессирования двоичного кода для передачи его по каналам связи, включающие преобразование исходного двоичного кода в компрессированный поток данных с помощью ортогональных функций, заключающийся в синхронном перемножении каждого разряда исходного кода на соответствующие отсчеты используемой ортогональной функции [1, 2]. Недостатком известных способов является достаточно широкий спектр частоты полученного аналогового сигнала, а также возникающее противоречие между скоростью передачи и полосой пропускания используемого канала связи (тракта), потерей информативности. В качестве прототипа выбран способ компрессии двоичного кода включающий преобразование исходного потока данных путем последовательного перемножения значений разрядов кодируемого сигнала и отсчетов ортогональной кодировочной функции, суммирование всех произведений за некоторый период времени, согласно которому в качестве кодировочной функции используют дискретные значения функции, представляющей собой кусочно-непрерывную функцию в виде Гауссова импульса с частотным заполнением, а в качестве кодировочного преобразования используют вычисления ряда Дюамеля, причем в качестве аргументов этого ряда используют входной поток данных и дискретные значения кодировочной функции [3]. Недостатком известного способа является высокая сложность реализации способа, высокие требования к аппаратуре компрессии и декомпрессии. Задача, решаемая настоящим изобретением, заключается в создании более простого, по сравнению с прототипом, способа преобразования двоичного кода в аналоговый сигнал, без существенного повышения частоты несущей при достаточно простой аппаратуре, как на передающей стороне, так и на принимающей. Поставленная задача решается тем, что в известном способе преобразования двоичного кода в аналоговый сигнал, включающем модулирование опорного сигнала, согласно изобретению в качестве опорного сигнала используют один либо несколько периодов гармонического колебания, с нулевым значением напряжения на краях, модулирование осуществляют пропуская на выход опорный сигнал во время прохождения единицы двоичного кода и закрывая во время прохождения нуля, при этом частоту опорного сигнала устанавливают больше или равную частоте двоичного кода. Поставленная задача решается также и тем, что двоичный код разделяют на несколько потоков, используют одновременно несколько опорных сигналов разной частоты для каждого потока. Поставленная задача решается также и тем, что минимальную частоту опорного сигнала уменьшают пропорционально количеству потоков. Поставленная задача решается также и тем, что двоичный код разделяют на многоразрядные группы, а модулирование опорного сигнала осуществляют для каждой группы, при этом амплитуду устанавливают пропорционально значению кода обрабатываемой многоразрядной группы, т.е. она может принимать только лишь дискретные, строго определенные значения. Поставленная задача решается также и тем, что преобразование двоичного кода в многоразрядный код осуществляют используя кодировочные таблицы. Для иллюстрации способа на фиг. 1 приведена схема реализации способа, по которому входной поток двоичных данных А) преобразуют с помощью опорного сигнала В) в выходной аналоговый поток С). На фиг. 2 приведена схема реализации способа, по которому входной поток двоичных данных А) преобразуют с помощью опорного сигнала В) с частотой вдвое большей частоты двоичного потока в выходной аналоговый поток С). На фиг. 3 представлена схема реализации способа, по которому входной поток двоичных данных,предварительно разделен на два потока А) и А 1), при этом используют опорные сигналы разных частот В) и B1) для каждого из потоков соответственно. На фиг. 4 представлена схема реализации способа, так же, как и на фиг. 3, но частоту опорного сигнала устанавливают равной удвоенной частоте следования двоичных импульсов. На фиг. 5 представлена схема реализации способа, по которому входной поток двоичных данных,предварительно сгруппирован в пакеты, например, по три последовательных значения и с помощью опорного сигнала В) получают аналоговый выходной сигнал С) с амплитудой, пропорциональной значению в группе. Способ реализуют следующим образом. Двоичный сигнал, как последовательность прямоугольных импульсов используют для модуляции опорного сигнала, представляющего собой последовательность по меньшей мере одного периода гармонического колебания. При этом весь опорный сигнал, представляющий собой целое число периодов гармонического колебания, должен начинаться и завершаться нулевым значением. Для того чтобы не происходило временное перекрытие соседних информационных посылок,длительность опорных сигналов не должна превышать периода следования данных в потоке. Исходя из этого требования, минимальная частота опорного сигнала не может быть ниже частоты следования информационных посылок.-1 007243 На выходе С) (фиг. 1 и 2) будем иметь совокупность периодических гармонических импульсов, при этом спектральная характеристика выходного сигнала будет представлять собой узкий спектр, определяемый спектральной характеристикой опорного сигнала. Из всех видов периодических гармонических и псевдогармонических сигналов наименьшей шириной спектра обладают синусоидальные и близкие к ним по форме функции и, следовательно, их наиболее целесообразно использовать в виде опорного сигнала. Возникающие, вследствие неидеальности характеристик реальных устройств, краевые искажения начала и конца опорного сигнала при переходе синусоиды в ноль, эквивалентны расширению спектра,что необходимо учитывать при проектировании аппаратуры. Зная основную опорную частоту и используя узкополосный фильтр на приеме можно получить весьма похожий сигнал, который, однако, не будет в точности повторять исходный сигнал, поскольку за время прохождения по линии связи и передающей аппаратуре он может искажаться реактивными сопротивлениями цепи. Поэтому, если после фильтра есть сигнал, следовательно исходный двоичный код имеет в этом месте единицу. Если же сигнал идентифицируется как нулевой или близкий к нулю по амплитуде, то очевидно, что исходный двоичный код имеет в этом месте нуль. Иная реализация способа (фиг. 3 и 4) позволяет снизить частоту опорного сигнала пропорционально количеству потоков, на которые разбивается основной поток данных. Возможность такого снижения частоты обуславливается тем, что на приеме можно поставить несколько фильтров и отсортировывать каждый отдельный поток по своей частоте. Это хорошо видно на временных диаграммах схемы процесса фиг. 3 и 4. - основной информационный поток в данном примере разбивается на два. Таким образом, каждый нечетный импульс информации принадлежит первому потоку, каждый четный - второму, а в каждом потоке частота появления информационных импульсов уменьшается в два раза. Применяя ко всем выше перечисленным способам методику разделения двоичного потока на многоразрядные группы и кодируя амплитуду опорного сигнала пропорционально коду группы, как это в виде примера показано на (фиг. 5). Где каждые три последовательных импульса двоичного кода преобразуют в один гармонический импульс с амплитудой, равной коду, выражающему их эквивалентное значение. При этом получаем возможность при меньшем числе опорных сигналов еще более снизить их минимальную частоту. Это дает возможность более полно использовать динамический диапазон устройств связи и сокращать спектр линейного сигнала, т.к. он напрямую связан с числом используемых опорных частот. Если использовать не двоично-десятичное преобразование, а иное, например табличное, то дополнительно можно использовать это преобразование как криптографическое, при этом таблица будет являться ключом к шифрованию-дешифрованию. Реализация этого позволит создавать закрытые системы передачи информации с легко изменяемыми системами кодирования. Для пояснения выше изложенного рассмотрим возможность передачи стандартного потока Е 1 (2048 кбит/с) в линейном тракте аналоговой системы К-60, с линейным спектром 10-252 кГц. Для стандартной системы К-60 уровни передачи равныpso=-20 дБн. На приемном конце уровни сигнала для частот диапазона 60-80 кГц составляютpsd -44 ч -45 дБ. При уровне шума в линии на этих частотах рn -75 дБ или Un = 0,125 мВ. Минимальное напряжение полезного сигнала, позволяющее принять решение о величине отсчета равноUs2,1Un=0,264 мВ. При четырехразрядном кодировании получаем шестнадцать уровней, тогда максимальное значение сигнала составляет Для возможности использования опорных сигналов указанного диапазона частот необходимо разделить входящие данные на восемь и более четырехразрядных вспомогательных потоков. При восьми четырехразрядных потоках минимальная частота опорных сигналов:f8 min =2048/(84) = 64 кГц. При десяти четырехразрядных потоках:f10 min =2048/(104)=51,2 кГц. При использовании линейного спектра более высокочастотных систем (например, К-300) возможно использование временного уплотнения, т.е. на одной частоте передавать информацию из каждого потока. Для взятого нами четырехразрядного разделения минимальная частота опорного сигнала, с использованием временного уплотнения, равнаft3min =2048/3 = 682.67 кГц. Необходимой и характерной особенностью устройств построенных по предлагаемому способу является то, что все полосовые пропускающие фильтры, выделяющие полезный сигнал, представляют собой комбинацию из последовательно включенных фильтров низкой и высокой частоты с затуханием, на опорной частоте, стремящимся к нулю. Данная особенность объясняется тем, что фильтры с колебательными контурами имеющими высокую добротность на опорной частоте не смогут отслеживать быстрые изменения информационного сигнала, так как скорость нарастания отклика обратно пропорциональна добротности и, следовательно, при большой добротности величина отклика не будет соответствовать вызывающему сигналу. Таким образом, заявляемый способ позволяет создавать системы связи, сохраняющие преимущества методов аналогового и цифрового преобразований, модернизировать существующие аналоговые тракты, со значительным увеличением числа каналов и переводом их на современную цифровую основу. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Хармут Ф. Передача информации ортогональными функциями. М., : Связь, 1975; Ахмед Насир Рао, Камисети Рамамахан. Ортогональные преобразования при обработке цифровых сигналов. Пер, с английского Т.Э. Кренеля. М.: Связь, 1980 г. 2. Курицын С, А., Перфильев Э.П., Пономарев В.И. Формирование спектра сигнала при передаче данных. Электросвязь, 1975, 12, 41-46. 3. Патент Беларуси 3491, МКИ Н 03 М 7/30, G 08C 19/28, 2000 г. прототип. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Способ преобразования двоичного кода в аналоговый сигнал, включающий модулирование опорного сигнала, при этом в качестве опорного сигнала используют гармонические колебания, отличающийся тем, что при модулировании формируют гармонические колебания с нулевыми значениями напряжения на краях, модулирование осуществляют, пропуская на выход опорный сигнал во время прохождения единицы двоичного кода и закрывая во время прохождения нуля, при этом частоту опорного сигнала устанавливают большую или равную частоте двоичного кода.