專利名稱：多路遠(yuǎn)程串行同步通信同步和差錯(cuò)控制方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于數(shù)據(jù)通信及計(jì)算機(jī)技術(shù)領(lǐng)域。
數(shù)據(jù)通信中，同步和差錯(cuò)控制是十分重要的。對(duì)于同步來(lái)說(shuō)，目前的數(shù)據(jù)通信技術(shù)通常采用外同步法或內(nèi)同步法。在內(nèi)同步法中(見(jiàn)附

圖1所示，本申請(qǐng)文件附圖中各部分代號(hào)詳見(jiàn)各附圖代號(hào)說(shuō)明)，對(duì)信息碼元的過(guò)渡點(diǎn)m1取出相應(yīng)脈沖，作為調(diào)節(jié)收端定時(shí)相位的基準(zhǔn)，而調(diào)節(jié)是由數(shù)字鎖相環(huán)(圖2中的虛線框部分)或模擬鎖相環(huán)實(shí)現(xiàn)。采樣判決通常是在碼元的中部m2點(diǎn)，用以決定該碼元值。在實(shí)際的系統(tǒng)中，由于干擾等因素的影響使波形發(fā)生畸變，在接收端解調(diào)后得到的碼元轉(zhuǎn)換過(guò)渡點(diǎn)很不準(zhǔn)確，因此以此基準(zhǔn)得到的同步點(diǎn)的準(zhǔn)確性也差。
對(duì)于差錯(cuò)控制來(lái)說(shuō)，通常是采取抗干擾編碼技術(shù)，使傳輸?shù)男蛄兄懈鞔a元間(包括信息碼和監(jiān)督碼)具有某種相關(guān)性，即它們之間的關(guān)系符合某種規(guī)律，接收端按此規(guī)律對(duì)收到的碼序列進(jìn)行檢錯(cuò)。循環(huán)碼由于其嚴(yán)密的數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)被廣泛地應(yīng)用于差錯(cuò)控制。然而由于循環(huán)碼集合中的一個(gè)元素移位后可得出該集合中的另一元素，這種相似性也容易造成誤碼。
對(duì)于多路數(shù)據(jù)通信，目前通常采用多個(gè)由圖2所示的電路分別對(duì)應(yīng)每一路的接收。
針對(duì)目前數(shù)據(jù)通信中同步和差錯(cuò)控制采取分別技術(shù)進(jìn)行處理以及容易產(chǎn)生如前所述的缺點(diǎn)，本發(fā)明采用對(duì)接收碼序列的n(n＞1)次采樣判決技術(shù)，反循環(huán)碼及二重編碼技術(shù)等統(tǒng)一解決同步和差錯(cuò)控制問(wèn)題。
1、對(duì)接收碼元序列的n次采樣判決技術(shù)。
對(duì)接收端解調(diào)后的碼序列用等于傳輸速率n(n＞1)倍的速率進(jìn)行采樣，即對(duì)每個(gè)碼元進(jìn)行n次采樣。采樣結(jié)果按1，n+1，2n+1，……;
2，n+2，2n+2，……;
┇┇n，n+n，2n+n，……;
劃成n個(gè)碼序列。按照群同步碼組及編碼規(guī)則對(duì)已形成的n個(gè)碼序列分別進(jìn)行識(shí)別及檢錯(cuò)判別，取出正確的碼序列作為數(shù)據(jù)結(jié)果。附圖3是n＝4時(shí)的例子。
附圖3說(shuō)明如下圖中波形A為接收端解調(diào)后的波形。脈沖序列B其重復(fù)頻率為傳輸速率的4倍，即碼元寬度為τ，則序列B的周期為1/4τ。將序列B每4個(gè)脈沖取一個(gè)脈沖組成采樣脈沖序列，這樣就組成4個(gè)采樣序列為C、D、E、F，這4個(gè)采樣序列的差別僅在于它們?cè)谙辔簧弦来尾?/4τ。它們的周期均為τ即與發(fā)送端碼元寬度相同。按這4個(gè)采樣脈沖序列采樣得到的碼元值組成4個(gè)碼序列，對(duì)這4個(gè)碼序列分別進(jìn)行群同步識(shí)別及抗干擾編碼的檢錯(cuò)判決，從而取出正確的碼序列作為接收到數(shù)據(jù)結(jié)果。
2、反循環(huán)碼及二重編碼技術(shù)鑒于循環(huán)碼的循環(huán)性，我們將循環(huán)碼中監(jiān)督位逐位進(jìn)行取反處理，所得到的碼字的碼距與原循環(huán)碼相同，即集合中各元素按位差異水平與原循環(huán)碼相同，但已不具循環(huán)性，我們稱之為反循環(huán)碼。又根據(jù)計(jì)算機(jī)的字長(zhǎng)為字節(jié)(8位)的整數(shù)倍的特點(diǎn)，將多余位做另一種編碼(如“檢查和”)，這樣構(gòu)成了二重編碼，從而加強(qiáng)了檢錯(cuò)能力。即C1C2C3C4C5C6C7C8X1X2X3X4Y1Y2Y3Y4
C為信息位;X為一重編碼監(jiān)督位;C·X為二重編碼信息位;Y為二重編碼監(jiān)督位。
(3)，多路(即N路，N≥1)時(shí)分碼元判決技術(shù)。
本發(fā)明中n次采樣判決技術(shù)附加上時(shí)分技術(shù)，可對(duì)多路的碼序列同時(shí)進(jìn)行采樣判決。這使得多路數(shù)據(jù)通信不是增加各自相應(yīng)的同步電路，而是轉(zhuǎn)化成為計(jì)算機(jī)分時(shí)處理不同的碼序列。
采用本發(fā)明技術(shù)，可省掉目前數(shù)據(jù)通信設(shè)備中復(fù)雜的同步提取電路。使設(shè)備結(jié)構(gòu)緊湊，降低成本，這在多路數(shù)據(jù)通信中更能突出地表現(xiàn)出以上優(yōu)點(diǎn)，可以用一臺(tái)設(shè)備實(shí)現(xiàn)過(guò)去多臺(tái)設(shè)備才能完成的多路遠(yuǎn)程通信的功能。
由于采用n次采樣判決技術(shù)，正確判決碼元值的幾率增大，排除了一次采樣判決技術(shù)中在采樣時(shí)刻突發(fā)性干擾造成誤碼及通信失敗的可能性。尤其是，本發(fā)明忽略通常數(shù)據(jù)通信中直接的嚴(yán)格的同步跟蹤，又采用反循環(huán)碼及二重編碼技術(shù)，在干擾大，噪聲大，信道質(zhì)量差的數(shù)據(jù)通信中提高了正確接收的概率。
目前通常使用的同步通信裝置如附圖4-(1)所示。
實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的裝置如附圖4-(2)所示。圖2中虛線框中鎖相環(huán)電路9在本發(fā)明中已被省略。圖4-(2)中a′點(diǎn)是頻率為傳輸速率n倍(這里n＝4)的采樣脈沖，微處理機(jī)19按此采樣頻率從通信口電路10采樣數(shù)據(jù)，等間距地分成4個(gè)碼序列，分別存儲(chǔ)于序列1存儲(chǔ)區(qū)13、序列2存儲(chǔ)區(qū)14、……、序列4存儲(chǔ)區(qū)16(序列存儲(chǔ)區(qū)只是隨機(jī)存儲(chǔ)器(RAM)21中的地址的劃分)。每個(gè)序列存儲(chǔ)區(qū)存儲(chǔ)的都是按實(shí)際傳輸速率采樣的結(jié)果，所不同的是它們分別是按不同相位對(duì)接收信號(hào)的采樣。相鄰的序列在相位上差1/4τ。這樣，這4個(gè)序列中至少有一個(gè)序列是對(duì)應(yīng)于碼元中點(diǎn)(最佳采樣點(diǎn))或最接近碼元中點(diǎn)的采樣，再通過(guò)群同步碼組識(shí)別及抗干擾編碼的檢錯(cuò)判決，得到正確的結(jié)果。本裝置中采用“反循環(huán)碼”編碼及二重編碼，增強(qiáng)了抗干擾編碼的檢錯(cuò)能力;采用了n次采樣判決技術(shù)，削弱了對(duì)位同步的依賴。這樣在波形嚴(yán)重失真，即碼元過(guò)渡點(diǎn)嚴(yán)重不準(zhǔn)時(shí)，仍能取得很好的接收效果。
本發(fā)明中的n次采樣技術(shù)附加上時(shí)分技術(shù)可對(duì)多路數(shù)據(jù)通信進(jìn)行同時(shí)處理。本發(fā)明的多路通信實(shí)用裝置見(jiàn)附圖5。各調(diào)制解調(diào)器1分別接于各自的信道，圖中多個(gè)虛線框是被省略的數(shù)字鎖相環(huán)電路9，中央處理器19通過(guò)多路通信接口17同時(shí)對(duì)多路(圖中為4路)信號(hào)進(jìn)行采樣進(jìn)行處理。在這里存儲(chǔ)區(qū)擴(kuò)充成一個(gè)陣列13～16，13′～16′，13″～16″，13″′～16″′，每個(gè)存儲(chǔ)區(qū)對(duì)應(yīng)存儲(chǔ)相應(yīng)信道接收的碼序列，中央處理器19對(duì)陣列中所有的存儲(chǔ)區(qū)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行群同步識(shí)別及檢錯(cuò)判決，從而得到各信道正確的接收結(jié)果。
本發(fā)明的實(shí)施例1單路(即N＝1)時(shí)的串行同步通信的同步和差錯(cuò)控制裝置。見(jiàn)附圖6。圖中19為中央處理器，6為晶體振蕩電路，11為定時(shí)器，20為只讀存儲(chǔ)器ROM，21為隨機(jī)存儲(chǔ)器RAM，12為RS-232接口，1為調(diào)制解調(diào)器，18為光電耦合器，10為通信接口。其中光電耦合器18將數(shù)字電路與模擬信號(hào)電路進(jìn)行隔離，解決無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸時(shí)電臺(tái)與計(jì)算機(jī)之間相互干擾問(wèn)題。ROM20中存儲(chǔ)工作程序及編碼規(guī)則。RAM21為碼序列存儲(chǔ)器，RS-232接口是本裝置與其它數(shù)據(jù)終端設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的通信接口。圖8是本實(shí)施例的采樣檢錯(cuò)處理程序。本裝置工作時(shí)，由定時(shí)器11定時(shí)發(fā)出中斷信號(hào)，該信號(hào)即為圖3中的B脈沖序列，它引起中央處理器19中斷。中央處理器19響應(yīng)該中斷后，即按圖8的流程執(zhí)行程序。
實(shí)施例2見(jiàn)圖7，本例為多路(在此為4路)數(shù)據(jù)通信實(shí)施方案，圖9、圖10為其軟件框圖。在多路通信中各信道的波特率(傳輸速率)可能是不相同的，本裝置是在軟件中進(jìn)行處理。本例中的定時(shí)器11定時(shí)發(fā)出重復(fù)頻率為配置的各信道中最高傳輸速率4倍的B脈沖系列(Bmax)，作為中斷源。在中央處理器19每次響應(yīng)中斷確定出碼序列存儲(chǔ)區(qū)號(hào)碼后，即根據(jù)這個(gè)碼序列存儲(chǔ)區(qū)所對(duì)應(yīng)的波特率(已知)確定是否采樣。假如，配置中的最高傳輸速率為300波特，則中斷信號(hào)(Bmax)的頻率為4＊300＝1200HZ，對(duì)于傳輸速率為150波特的信道來(lái)說(shuō)，就每?jī)纱沃袛噙M(jìn)行一次采樣。本實(shí)施例中數(shù)據(jù)采樣在中斷程序(圖10)中完成，檢錯(cuò)判決在主程序(圖9)中實(shí)現(xiàn)。
各附圖中代號(hào)的說(shuō)明1、為調(diào)制解調(diào)器，2、過(guò)零檢測(cè)電路，3、單穩(wěn)態(tài)電路，4、分頻電路，5、分頻電路，6、晶體振蕩器，7、門(mén)電路，8、分頻電路，9、鎖相環(huán)電路，10、通信接口電路，11、定時(shí)器，12、RS-232異步通信接口，13、序列1存儲(chǔ)器，14、序列2存儲(chǔ)器，15、序列3存儲(chǔ)器，16、序列4存儲(chǔ)器，17、多路通信接口電路，18光電耦合器，19、中央處理器CPU，20、只讀存儲(chǔ)器ROM，21、隨機(jī)存儲(chǔ)器RAM。
權(quán)利要求
1.多路串行同步通信的同步和差錯(cuò)控制方法，包括(1)對(duì)接收的碼元序列n(n＞1)次采樣判決技術(shù)。即對(duì)接收端解調(diào)后的碼序列用等于傳輸速率n(n＞1)倍的速率進(jìn)行采樣，就是說(shuō)對(duì)每個(gè)碼元進(jìn)行n次采樣。采樣結(jié)果按1，n+1，2n+1，……；2，n+2，2n+2，……；┇┇n，n+n，2n+n，……化分成n個(gè)碼序列，按照群同步碼組及編碼規(guī)則對(duì)已形成的n個(gè)碼序列分別進(jìn)行識(shí)別及檢錯(cuò)判決，取出正確的碼序列作為數(shù)據(jù)結(jié)果；(2)，反循環(huán)碼及二重編碼技術(shù)。鑒于循環(huán)碼的循環(huán)性，將循環(huán)碼中的監(jiān)督位進(jìn)行取反處理，所得到的碼字的碼距與原循環(huán)碼相同，即集合中各元素按位差異水平與原循環(huán)碼相同，但已不具循環(huán)性，我們稱之為反循環(huán)碼。又根據(jù)計(jì)算機(jī)的字長(zhǎng)為字節(jié)(8位)的整數(shù)倍的特點(diǎn)，將多余位做另一種編碼(如“檢查和”)，構(gòu)成檢錯(cuò)能力較強(qiáng)的二重編碼。(3)，多路(即N路，N≥1)時(shí)分碼元判決技術(shù)。本發(fā)明中的n次采樣判決技術(shù)附加上時(shí)分技術(shù)，可對(duì)多路的碼序列同時(shí)進(jìn)行采樣判決。對(duì)于多路數(shù)據(jù)通信不是增加各自相應(yīng)的同步電路，而是轉(zhuǎn)化成為計(jì)算機(jī)分時(shí)處理不同的碼序列。
2.一種按權(quán)利要求1方法實(shí)現(xiàn)的多路(即N路，N≥1)串行同步通信裝置，其特征在于它是由分別接于各信道的調(diào)制解調(diào)器1，以及它們公用的通信接口電路17，中央處理器19，只讀存儲(chǔ)器20，隨機(jī)存儲(chǔ)器21，晶體振蕩器6，定時(shí)器11構(gòu)成。
3.一種根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于調(diào)制解調(diào)器1與通信接口電路17之間插入光電耦合器18。
全文摘要
本發(fā)明屬于數(shù)據(jù)通信及計(jì)算機(jī)技術(shù)領(lǐng)域。由于采用對(duì)接收碼元序列n次采樣判決技術(shù)，反循環(huán)碼及二重編碼技術(shù)，多路時(shí)分碼元判決技術(shù)，因而可以在忽略通常數(shù)據(jù)通信中直接的嚴(yán)格的同步跟蹤的情況下，提高正確接收的概率。
文檔編號(hào)G06F11/00GK1034104SQ8710828
公開(kāi)日1989年7月19日 申請(qǐng)日期1987年12月31日 優(yōu)先權(quán)日1987年12月31日
發(fā)明者丁鐵夫, 王遵立, 劉維亞, 王瑞光, 劉德遠(yuǎn) 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春物理研究所