RU2277760C2 - Method for transferring information in communication systems with noise-like signals and a software product - Google Patents
Method for transferring information in communication systems with noise-like signals and a software product Download PDFInfo
- Publication number
- RU2277760C2 RU2277760C2 RU2003134394/09A RU2003134394A RU2277760C2 RU 2277760 C2 RU2277760 C2 RU 2277760C2 RU 2003134394/09 A RU2003134394/09 A RU 2003134394/09A RU 2003134394 A RU2003134394 A RU 2003134394A RU 2277760 C2 RU2277760 C2 RU 2277760C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- noise
- signals
- bits
- transmitted
- combination
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Dc Digital Transmission (AREA)
- Compression, Expansion, Code Conversion, And Decoders (AREA)
Abstract
Description
Область изобретенияField of Invention
Настоящее изобретение относится к технике связи, в частности к способу передачи информации в системах связи с шумоподобными сигналами.The present invention relates to communication technology, in particular to a method for transmitting information in communication systems with noise-like signals.
Существующий уровень техникиThe current level of technology
В настоящее время широкое распространение получили системы передачи данных, использующие шумоподобные сигналы (ШПС) (или сигналы с расширенным спектром (spread-spectrum)), т.е. сигналы, у которых:Currently, data transmission systems using noise-like signals (BSS) (or spread-spectrum signals) are widely used, i.e. signals in which:
- полоса частот значительно шире минимальной, необходимой для передачи данных;- the frequency band is much wider than the minimum necessary for data transmission;
- расширение спектра производится с помощью так называемого расширяющего (или кодового) сигнала, который не зависит от передаваемой информации;- the expansion of the spectrum is carried out using the so-called expanding (or code) signal, which does not depend on the transmitted information;
- восстановление исходных данных приемником (сужение спектра) осуществляется путем сопоставления полученного сигнала и синхронизированной копии расширяющего сигнала.- restoration of the original data by the receiver (narrowing of the spectrum) is carried out by comparing the received signal with a synchronized copy of the spreading signal.
Известен способ передачи информации в системах связи с шумоподобными сигналами, в котором при передаче преобразуют поток данных в блоки, которые кодируют с помощью псевдошумовой последовательности, при этом дополнительную информацию передают путем наложения или неналожения псевдошумовой последовательности на передаваемый сигнал видеоизображения (заявка ЕПВ №0999548, публ. 10.05.2000).A known method of transmitting information in communication systems with noise-like signals, in which the data stream is converted into blocks that are encoded using a pseudo-noise sequence, while additional information is transmitted by superimposing or not superimposing a pseudo-noise sequence on the transmitted video image signal (EPO application No. 0999548, publ. 10.05.2000).
Этот способ весьма сложен и требует использования одной псевдошумовой последовательности для передачи одного бита информации.This method is very complex and requires the use of a single pseudo-noise sequence to transmit one bit of information.
Наиболее близким аналогом настоящего изобретения является способ передачи информации в системах связи с шумоподобными сигналами (системы расширения спектра методом прямой последовательности), заключающийся в том, что при передаче разделяют поток передаваемых битов информационного сигнала на последовательность передаваемых символов, каждый из которых содержит группу из n (n≥1) очередных следующих друг за другом битов упомянутого потока; преобразуют по меньшей мере часть каждого из упомянутых передаваемых символов, имеющую заданную длительность, в один из заранее заданных шумоподобных сигналов той же длительности; передают последовательность полученных при таком преобразовании шумоподобных сигналов в качестве упомянутой последовательности передаваемых символов; при приеме осуществляют оптимальный прием по максимуму корреляции с соответствующим одним из упомянутых заранее заданных шумоподобных сигналов для выделения упомянутых передаваемых символов (патент США №6353627, публ. 05.05.2002). Недостатком этого способа является то, что для передачи дополнительной информации необходимо использовать дополнительные псевдошумовые последовательности.The closest analogue of the present invention is a method of transmitting information in communication systems with noise-like signals (spread spectrum systems using the direct sequence method), which consists in the fact that when transmitting, the stream of transmitted bits of the information signal is divided into a sequence of transmitted symbols, each of which contains a group of n ( n≥1) the next successive bits of said stream; converting at least a portion of each of said transmitted symbols having a predetermined duration into one of predetermined noise-like signals of the same duration; transmitting the sequence of noise-like signals obtained by such a conversion as said sequence of transmitted symbols; upon reception, optimal reception is performed to the maximum correlation with the corresponding one of the aforementioned predetermined noise-like signals to highlight the transmitted characters (US patent No. 6353627, publ. 05.05.2002). The disadvantage of this method is that for the transfer of additional information, it is necessary to use additional pseudo-noise sequences.
Сущность изобретенияSUMMARY OF THE INVENTION
Цель настоящего изобретения состоит в разработке такого способа передачи информации в системах связи с шумоподобными сигналами, который бы позволил увеличить скорость передачи информации и (или) уменьшить требуемое для передачи информации отношение энергии одного бита к спектральной плотности шума, не увеличивая при этом требуемой для передачи информации полосы частот.The purpose of the present invention is to develop such a method of transmitting information in communication systems with noise-like signals, which would increase the speed of information transfer and (or) reduce the ratio of the energy of one bit to the spectral density of noise required for transmitting information without increasing the information required for transmitting information frequency bands.
Для решения этой задачи и достижения указанного технического результата в способе передачи информации в системах связи с шумоподобными сигналами, заключающемся в том, что при передаче разделяют поток передаваемых битов информационного сигнала на последовательность передаваемых символов, каждый из которых содержит группу из n (n≥1) очередных следующих друг за другом битов упомянутого потока; преобразуют по меньшей мере часть каждого из упомянутых передаваемых символов, имеющую заданную длительность, в один из заранее заданных шумоподобных сигналов той же длительности; передают последовательность полученных при таком преобразовании шумоподобных сигналов в качестве упомянутой последовательности передаваемых символов; при приеме осуществляют оптимальный прием по максимуму корреляции с соответствующим одним из упомянутых заранее заданных шумоподобных сигналов для выделения упомянутых передаваемых символов, в соответствии с настоящим изобретением при передаче используют комбинацию из k битов (0≤k<n) на заранее заданных позициях в каждой упомянутой группе из n битов для упомянутого преобразования упомянутой части каждого передаваемого символа в соответствующий один из упомянутых заранее заданных шумоподобных сигналов; преобразуют комбинацию из оставшихся (n-k) битов в той же группе из n битов в соответствии с выбранным методом кодирования во временную задержку в передаче следующего передаваемого символа; при приеме определяют комбинацию из k битов каждого передаваемого символа, соответствующую тому из упомянутых заранее заданных шумоподобных сигналов, который обеспечил упомянутый максимум корреляции при оптимальном приеме данного передаваемого символа; находят величину задержки между упомянутыми максимумами корреляции в каждой паре следующих друг за другом передаваемых символов; определяют по найденной величине задержки в соответствии с методом, обратным упомянутому выбранному методу кодирования, комбинацию из (n-k) битов для первого передаваемого символа в упомянутой паре.To solve this problem and achieve the indicated technical result in a method of transmitting information in communication systems with noise-like signals, which consists in the fact that during transmission, the stream of transmitted bits of the information signal is divided into a sequence of transmitted symbols, each of which contains a group of n (n≥1) consecutive bits of said stream; converting at least a portion of each of said transmitted symbols having a predetermined duration into one of predetermined noise-like signals of the same duration; transmitting the sequence of noise-like signals obtained by such a conversion as said sequence of transmitted symbols; when receiving, optimal reception is performed to the maximum correlation with the corresponding one of the aforementioned predetermined noise-like signals to highlight the transmitted symbols, in accordance with the present invention, a combination of k bits (0≤k <n) at predetermined positions in each said group is used for transmission of n bits for said conversion of said portion of each transmitted symbol to a corresponding one of said predetermined noise-like signals; converting a combination of the remaining (n-k) bits in the same group of n bits in accordance with the selected encoding method into a time delay in transmitting the next transmitted symbol; upon reception, a combination of k bits of each transmitted symbol is determined corresponding to that of the aforementioned predetermined noise-like signals, which ensured the aforementioned maximum of correlation at the optimal reception of the given transmitted symbol; find the delay between the mentioned maximums of correlation in each pair of successive transmitted symbols; determined by the found delay in accordance with the method inverse to the selected encoding method, a combination of (n-k) bits for the first transmitted symbol in said pair.
Особенностью способа по настоящему изобретению является то, что в качестве шумоподобных сигналов можно использовать псевдослучайные последовательности.A feature of the method of the present invention is that pseudo-random sequences can be used as noise-like signals.
Наконец, разность (n-k) можно выбирать в зависимости от соотношения сигнал/шум в тракте передачи используемой системы связи.Finally, the difference (n-k) can be selected depending on the signal-to-noise ratio in the transmission path of the communication system used.
Эта же задача с достижением того же технического результата решается в программном продукте, который исполняется на компьютере в способе передачи информации в системах связи с шумоподобными сигналами, в котором при передаче разделяют поток передаваемых битов информационного сигнала на последовательность передаваемых символов, каждый из которых содержит группу из n (n≥1) очередных следующих друг за другом битов потока; преобразуют по меньшей мере часть каждого из упомянутых передаваемых символов, имеющую заданную длительность, в один из заранее заданных шумоподобных сигналов той же длительности; передают последовательность полученных при таком преобразовании шумоподобных сигналов в качестве последовательности передаваемых символов; а при приеме осуществляют оптимальный прием по максимуму корреляции с соответствующим одним из заранее заданных шумоподобных сигналов для выделения передаваемых символов, в соответствии с настоящим изобретением программный продукт обеспечивает выполнение следующих операций способа: при передаче: использование комбинации из k битов (0≤k<n) на заранее заданных позициях в каждой упомянутой группе из n битов для упомянутого преобразования упомянутой части каждого передаваемого символа в соответствующий один из упомянутых заранее заданных шумоподобных сигналов; преобразование комбинации из оставшихся (n-k) битов в той же группе из n битов в соответствии с выбранным методом кодирования во временную задержку в передаче следующего передаваемого символа; при приеме: определение комбинации из k битов каждого передаваемого символа, соответствующей тому из упомянутых заранее заданных шумоподобных сигналов, который обеспечил упомянутый максимум корреляции при оптимальном приеме данного передаваемого символа; нахождение величины задержки между упомянутыми максимумами корреляции в каждой паре следующих друг за другом передаваемых символов; определение по найденной величине задержки в соответствии с методом, обратным упомянутому выбранному методу кодирования, комбинации из (n-k) битов для первого передаваемого символа в упомянутой паре.The same task with the achievement of the same technical result is solved in a software product that is executed on a computer in a method for transmitting information in communication systems with noise-like signals, in which when transmitting, the stream of transmitted bits of the information signal is divided into a sequence of transmitted symbols, each of which contains a group of n (n≥1) consecutive successive bits of the stream; converting at least a portion of each of said transmitted symbols having a predetermined duration into one of predetermined noise-like signals of the same duration; transmitting the sequence of noise-like signals obtained by such a conversion as a sequence of transmitted symbols; and when receiving, optimal reception is performed to the maximum correlation with the corresponding one of the predetermined noise-like signals to highlight the transmitted characters, in accordance with the present invention, the software product provides the following method operations: when transmitting: using a combination of k bits (0≤k <n) at predetermined positions in each said group of n bits for said conversion of said part of each transmitted symbol to the corresponding one of said predetermined x noise-like signals; converting a combination of the remaining (n-k) bits in the same group of n bits in accordance with the selected encoding method into a time delay in transmitting the next transmitted symbol; upon reception: determining a combination of k bits of each transmitted symbol corresponding to that of the aforementioned predetermined noise-like signals, which provided the aforementioned maximum of correlation with the optimal reception of this transmitted symbol; finding the delay value between the aforementioned correlation maxima in each pair of successive transmitted symbols; determining, by the found delay value, in accordance with the method inverse to said selected coding method, a combination of (n-k) bits for the first transmitted symbol in said pair.
При этом особенностью программного продукта является то, что разность (n-k) выбирают в зависимости от соотношения сигнал/шум в тракте передачи системы связи.Moreover, a feature of the software product is that the difference (n-k) is selected depending on the signal-to-noise ratio in the transmission path of the communication system.
В существующем уровне техники не выявлено источников информации, которые содержали бы сведения об объектах того же назначения с указанной совокупностью отличительных признаков, что позволяет считать способ и программный продукт по настоящему изобретению новыми и имеющими изобретательский уровень.In the current level of technology, no sources of information have been identified that would contain information about objects of the same purpose with the specified set of distinctive features, which allows us to consider the method and software product of the present invention new and having an inventive step.
Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings
Настоящее изобретение поясняется чертежами, на которых одинаковые или сходные элементы обозначены одними и теми же ссылочными позициями.The present invention is illustrated by drawings in which the same or similar elements are denoted by the same reference numerals.
Фиг.1 иллюстрирует формирование сигнала с помощью модуляции псевдошумовой последовательностью.Figure 1 illustrates the signal generation using modulation pseudo-noise sequence.
Фиг.2 показывает спектр сигнала, сформированного в соответствии с фиг.1.Figure 2 shows the spectrum of the signal generated in accordance with figure 1.
Фиг.3 представляет блок-схему известной системы передачи сигналов с расширением спектра методом прямой последовательности.Figure 3 is a block diagram of a known spread spectrum signal transmission system using the direct sequence method.
Фиг.4 иллюстрирует сигналы в схеме по фиг.3.Figure 4 illustrates the signals in the circuit of figure 3.
Фиг.5 представляет блок-схему системы передачи сигналов, в которой воплощается способ по настоящему изобретению.5 is a block diagram of a signaling system in which the method of the present invention is embodied.
Фиг.6 иллюстрирует сигналы в схеме по фиг.5 при передаче дополнительной информации в соответствии с предлагаемым способом.Fig.6 illustrates the signals in the circuit of Fig.5 when transmitting additional information in accordance with the proposed method.
Подробное описание предпочтительных вариантов выполненияDetailed Description of Preferred Embodiments
Фиг.1 иллюстрирует формирование сигнала с помощью модуляции псевдошумовой последовательностью. Для упрощения дальнейшего рассмотрения процессов примем, что модуляция несущего колебания осуществляется с применением двоичной фазовой манипуляции (ФМн). Несущее колебание 1 и исходная двоичная последовательность 2 (информационный сигнал) поступают на соответствующие входы первого перемножителя 6, на выходе которого формируется узкополосный сигнал 3, получаемый в результате фазовой манипуляции исходной двоичной последовательности 2. Фазоманипулированный сигнал 3 подается на первый вход второго перемножителя 7, на второй вход которого подается псевдошумовой сигнал в виде псевдослучайной последовательности (ПСП) 4 с выхода генератора 8 ПСП. Результирующий фазоманипулированный шумоподобный сигнал (ШПС) 5 снимается с выхода второго перемножителя 7. На фиг.1 обозначена длительность Т двоичного разряда, которой равна и длительность ПСП 3, а также длительность τо одного элемента ПСП 4.Figure 1 illustrates the signal generation using modulation pseudo-noise sequence. To simplify further consideration of the processes, we assume that the modulation of the carrier oscillation is carried out using binary phase shift keying (QPS). The
Основной характеристикой ШПС является база В сигнала, определяемая как произведение ширины F его спектра на длительность Т этого сигнала: В=F·Т.The main characteristic of the NPS is the signal base B, defined as the product of the width F of its spectrum and the duration T of this signal: B = F · T.
В цифровых системах связи, передающих информацию в виде двоичных символов, длительность Т и скорость С передачи сообщений являются обратными величинами: Т=1/С. Поэтому база сигнала В=F/С характеризует расширение спектра ШПС относительно спектра передаваемого сообщения. Для случая, показанного на фиг.1, база ШПС численно равна числу N=Т/τ0 элементов ПСП. Спектр формируемого при этом сигнала 5 показан на фиг.2.In digital communication systems that transmit information in the form of binary characters, the duration T and the speed C of the message transfer are the inverse values: T = 1 / C. Therefore, the signal base B = F / C characterizes the expansion of the spectrum of the NPS relative to the spectrum of the transmitted message. For the case shown in figure 1, the base of the NPS is numerically equal to the number N = T / τ 0 elements of the SRP. The spectrum of the generated signal 5 is shown in Fig.2.
Для определенности примем, что в качестве ПСП в примере выполнения системы для реализации способа по настоящему изобретению используется тринадцатиразрядный код Баркера, т.е. база сигнала равна 13.For definiteness, we assume that the 13-bit Barker code is used as the SRP in the system example for implementing the method of the present invention, i.e. the signal base is 13.
На фиг.3 представлена блок-схема системы, в которой воплощается известный способ передачи сигналом с расширением спектра, осуществляемым методом прямой последовательности [Скляр Бернард. Цифровая связь. Теоретические основы и практическое применение.: Пер. с англ. - М.: Издательский дом "Вильямс", 2003. - 746 с.], т.е. путем манипуляции несущего колебания информационным сигналом (входными данными) с последующей манипуляцией этого проманипулированного несущего колебания псевдошумовым расширяющим сигналом ПСП.Figure 3 presents a block diagram of a system that implements a known method for transmitting a signal with a spread spectrum, carried out by the direct sequence method [Sklyar Bernard. Digital communication. Theoretical foundations and practical application .: Per. from English - M.: Williams Publishing House, 2003. - 746 p.], I.e. by manipulating the carrier wave with an information signal (input data), followed by the manipulation of this manipulated carrier wave with a pseudo noise spreading signal PSP.
На передающей стороне генератор 10 несущего колебания соединен с первым входом первого фазового модулятора 11, на второй вход которого подается битовый поток передаваемых данных 12. Выход первого фазового модулятора 11 подключен к первому входу второго фазового модулятора 13, второй вход которого соединен с выходом генератора 14 ПСП Баркера. Выход второго фазового модулятора 13 соединен с передающей антенной 15. Тактовый вход генератора 14 ПСП подключен к выходу тактового генератора 16, который соединен также со входом делителя 17 частоты, выход которого подключен ко входу синхронизации генератора 14 ПСП.On the transmitting side, the carrier wave generator 10 is connected to the first input of the
На приемной стороне приемная антенна 20 через последовательно соединенные усилитель 21 и согласованный фильтр 22 подключена ко входу выделителя 23 несущего колебания и первому входу перемножителя 24, второй вход которого подключен к выходу выделителя 23 несущего колебания. Выход перемножителя 24 соединен со входом порогового блока 25. Выход порогового блока 25 является выходом системы.On the receiving side, the
Все блоки, приведенные на фиг.3, могут быть выполнены так же, как и в ближайшем аналоге (патент США №6353627).All the blocks shown in figure 3, can be performed in the same way as in the closest analogue (US patent No. 6353627).
Работа системы по фиг.3 поясняется диаграммами на фиг.4. Сигнал с генератора 10 несущего колебания подается на первый фазовый модулятор 11, на другой вход которого в качестве модулирующих сигналов поступают и входные данные 12 (фиг.4,а). С выхода первого фазового модулятора 11 фазоманипулированный сигнал поступает на второй фазовый модулятор 13, на другой вход которого поступает псевдослучайная последовательность (код Баркера в данном случае) с генератора 14 ПСП (фиг.4,б). Работа генератора 14 ПСП тактируется сигналами с тактового генератора 16, а делитель 17 частоты обеспечивает деление частоты этих сигналов на величину базы В (в данном примере В=13). Выходной сигнал делителя 17 частоты служит в качестве синхронизирующего сигнала для запуска генератора 14 ПСП. Следует отметить, что в данном изобретении не рассматриваются вопросы привязки тактирования генератора 14 ПСП с входными данными, а также вопросы тактирования и синхронизации передающей и приемной сторон используемой системы. Эти вопросы решаются любым общеизвестным из уровня техники способом, например, так же, как это делается в ближайшем аналоге (патент США №6353627).The operation of the system of figure 3 is illustrated by diagrams in figure 4. The signal from the carrier oscillation generator 10 is supplied to the
На выходе второго фазового модулятора 13 формируется выходной шумоподобный сигнал (фиг.4,в) передающей стороны (аналогично сигналу 5 на фиг.1), который передается в антенну 15 передающей стороны. На приемной стороне этот сигнал попадает в антенну 20, усиливается в усилителе 21 и поступает в согласованный фильтр 22. Импульсный отклик согласованного фильтра 22 является зеркальным отображением шумоподобного сигнала на передающей стороне. Сжатый в согласованном фильтре 22 сигнал (фиг.4,г) представляет собой импульсный радиосигнал, фаза высокочастотного заполнения которого задается входным информационным сигналом. Поэтому сигнал с выхода согласованного фильтра 22 поступает на входы перемножителя 24 и выделителя 23 несущего колебания. Восстановленное в выделителе 23 несущее колебание также подается на перемножитель 24. С выхода перемножителя 24 импульсный сигнал с переменной полярностью (фиг.4,д), определяемой фазой высокочастотного заполнения, поступает в пороговый блок 25 с пороговым напряжением, равным нулю. Решение о передачи 1 или 0 принимается по знаку сигнала на выходе порогового устройства 25 в моменты времени окончания принятого сигнала.The output of the
Способ по настоящему изобретению может быть воплощен с системе, блок-схема которой показана на фиг.5. В этой системе по сравнению с общеизвестной из уровня техники системой (фиг.3) исключен делитель 17 частоты, а битовый поток входных данных 12 подается на информационный вход кодера 18, тактовый вход которого подключен к выходу тактового генератора 16, а выход соединен со входом синхронизации генератора 14 ПСП. Выберем для определенности, что метод кодирования в данном конкретном примере заключается в формировании временной задержки, прямо пропорциональной поступающим на кодер цифровым кодом. В этом случае кодер 18 может быть реализован подобно способам, применяемым в время-импульсным цифро-аналоговых преобразователях [Кукуш В.Д. Электрорадиоизмерения: Учебное пособие для вузов. - М.: Радио и связь, 1985. - 104 с.]. На приемной стороне к выходу перемножителя 24, помимо порогового блока 25, выход которого является первым выходом системы, подключен еще и вход декодера 26, выход которого является вторым выходом системы. Блок-декодер предназначен для определения значения передаваемых символов в соответствии с выбранным методом кодирования и в рассматриваемом в заявке примере предназначен для измерения временного интервала между каждой парой следующих друг за другом импульсов, который пропорционален переданному коду. Декодер может быть реализован подобно рассмотренному в [Шляндин В.М. Цифровые измерительные устройства: Учебник для вузов. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Высш. школа, 1981. - 162 с.] цифровому измерителю интервалов времени.The method of the present invention can be implemented with a system whose block diagram is shown in FIG. In this system, compared to the well-known system of the prior art (Fig. 3), a
Способ передачи информации по настоящему изобретению осуществляется в системе по фиг.5 следующим образом.The method of transmitting information of the present invention is carried out in the system of figure 5 as follows.
Входные данные, представляющие собой поток передаваемых битов информационного сигнала, разделяют на последовательность передаваемых символов, каждый из которых содержит группу из n (n≥1) очередных следующих друг за другом битов этого потока. Это разделение осуществляют любым известным из уровня техники способом, например с помощью последовательно-параллельного преобразователя в виде регистра сдвига. В каждой группе из n битов выбирают комбинацию из k битов (0≤k<n) на заранее заданных позициях. Для определенности пусть n=4, а k=1 и этот единственный бит является четвертым в каждой группе из четырех битов (в каждом передаваемом символе последовательности). Для этого случая кодер 18 может быть выполнен в виде трехразрядного счетчика, на установочные входы которого подаются разряды с первого по третий в каждом поступающем символе. Вход вычитания этого счетчика является тактовым входом кодера 18, а выходом кодера 18 служит выход обнуления этого счетчика.The input data, which is a stream of transmitted bits of an information signal, is divided into a sequence of transmitted symbols, each of which contains a group of n (n≥1) next successive bits of this stream. This separation is carried out by any method known in the art, for example by means of a series-parallel converter in the form of a shift register. In each group of n bits, a combination of k bits (0≤k <n) is selected at predetermined positions. For definiteness, let n = 4, and k = 1 and this single bit is the fourth in each group of four bits (in each transmitted character of the sequence). For this case, the
Четвертый разряд каждого передаваемого символа подается непосредственно на первый фазовый модулятор 11 (фиг.6,а), и его обработка в блоках 11 и 13 ничем не отличается от рассмотренных выше операций по фиг.3 и 4. Аналогично рассмотренному осуществляется и формирование ПСП в генераторе 14 ПСП, но начало этого формирования теперь зависит от того, какая комбинация из (n-k) битов записана в счетчик кодера 18. Формирование ПСП в генераторе 14 ПСП начнется только после того, как счетчик кодера 18 досчитает до 0, т.е. после поступления на его вычитающий вход того числа тактовых импульсов, которому соответствует записанная в него комбинация из (n-k) битов. В результате генерирование ПСП начнется с задержкой, определяемой этой комбинацией, которая в каждом передаваемом символе может быть отличной от других. Следовательно, в сигнале с выхода генератора 14 ПСП появятся паузы (фиг.6,б), которые перенесутся и на результирующий сигнал передающей стороны (фиг.6,в), причем длительность каждой такой паузы составит Δt=τ0·m, где m - та информация, которая заключена в комбинации из (n-k) битов передаваемого символа.The fourth bit of each transmitted symbol is fed directly to the first phase modulator 11 (Fig. 6, a), and its processing in
Обработка на приемной стороне при этом остается практически той же самой, что и для общеизвестной системы (фиг.3 и 4), но кроме порогового блока 25, принимающего решение о том, какова величина четвертого (в данном примере) бита в передаваемом символе, сигнал с перемножителя 24 поступает также в декодер 26, где определяется дополнительная задержка в поступлении очередного передаваемого символа при приеме каждой пары следующих друг за другом символов. По настоящему изобретению момент появления сжатого в согласованном фильтре сигнала заранее не известен и зависит от значения передаваемой информации в битах с первого по третий в передаваемом символе. Из теории оптимального обнаружения сигнала известен алгоритм оптимального обнаружения [Лёзин Ю.С. Введение в теорию и технику радиотехнических систем: Учебное пособие для вузов. - М.: Радио и связь, 1986. - 57с]. Пороговое устройство 25 (фиг.5) является частью оптимального обнаружителя сигнала и является решающей схемой, которая вырабатывает на выходе напряжение, свидетельствующее о принятии решения о наличии сигнала в данный момент времени в том случае, если напряжение на его входе превзойдет напряжение порога. Значение напряжения порога выбирается исходя из характеристик сигнала и помех. В качестве порогового устройства может использоваться компаратор [Титце У., Шенк К. Полупроводниковая схемотехника: Справочное руководство. Пер. с нем. - М.: Мир, 1982. - 188 с.], который осуществляет переключение уровня выходного напряжения, когда непрерывно изменяющийся во времени входной сигнал становится ниже определенного отрицательного уровня или выше положительного определенного уровня ( порога ). Момент переключения компаратора фиксирует время появления сигнала на выходе согласованного фильтра, а знак сигнала в этот момент времени на входе компаратора определяет значение передаваемого бита 0 или 1.The processing at the receiving side remains almost the same as for the well-known system (Figs. 3 and 4), but in addition to the
В данном примере в качестве декодера можно также использовать счетчик, который запускается через время Т (длительность ПСП сигнала) после появления на выходе порогового устройства 25 импульса и подсчитывает тактовые импульсы до тех пор, пока на его запрещающий вход не поступит сигнал с выхода порогового устройства 25. Тогда результат подсчета в этом счетчике декодера 26 и будет той информацией, которая кодировалась на передающей стороне задержкой в формировании ПСП. Эта комбинация бит вместе с битом с выхода порогового устройства и является той группой из n бит, сформированной при передаче.In this example, as a decoder, you can also use a counter that starts after time T (the duration of the SRP signal) after the appearance of a pulse at the output of the
Нетрудно понять, что рассмотренный частный пример обобщается и на случай, когда k>1, а комбинация из (n-k) битов не обязательно следует подряд. Ясно, что при передаче для преобразования части из k битов каждого передаваемого символа необходимо использовать один из 2k заранее заданных шумоподобных сигналов. Комбинацию из оставшихся (n-k) битов в той же группе из n битов преобразуют во временную задержку в передаче следующего передаваемого символа в соответствии с выбранным методом кодирования. При приеме определяют комбинацию из k битов каждого передаваемого символа, соответствующую тому из заранее заданных шумоподобных сигналов, который обеспечил максимум корреляции при оптимальном приеме данного передаваемого символа (это можно сделать путем параллельного включения k согласованных фильтров, каждый из которых имеет импульсный отклик, соответствующий одному из выбранных шумоподобных сигналов). После этого между соседними максимумами корреляции (в каждой паре следующих друг за другом передаваемых символов) находят величину задержки и определяют по ней комбинацию из (n-k) битов для первого в этой паре передаваемого символа в соответствии с методом, обратным выбранному при передаче методу кодирования.It is easy to understand that the considered particular example is generalized to the case when k> 1, and a combination of (nk) bits does not necessarily follow in a row. It is clear that when transmitting to convert a part of k bits of each transmitted symbol, one of 2 k predetermined noise-like signals must be used. The combination of the remaining (nk) bits in the same group of n bits is converted into a time delay in transmitting the next transmitted symbol in accordance with the selected encoding method. At reception, a combination of k bits of each transmitted symbol is determined that corresponds to that of a predetermined noise-like signal that provides maximum correlation with the optimal reception of this transmitted symbol (this can be done by parallel switching on k matched filters, each of which has an impulse response corresponding to one of selected noise-like signals). After that, between the adjacent correlation maxima (in each pair of transmitted symbols following each other), the delay value is found and a combination of (nk) bits for the first transmitted symbol in this pair is determined in accordance with the method inverse to the encoding method selected during transmission.
В качестве шумоподобных сигналов возможно использовать псевдослучайные последовательности (ПСП), как и в вышерассмотренном примере.As noise-like signals, it is possible to use pseudo-random sequences (SRP), as in the above example.
Рассмотренный способ может быть реализован не только в аппаратном виде, но и с помощью соответствующих программных средств, которые при исполнении на компьютере (в процессоре) обеспечивают выполнение операций этого способа, связанных по меньшей мере с выбором комбинации из k битов (где 0≤k<n) на заранее заданных позициях, с преобразованием комбинации из оставшихся (n-k) битов в той же группе из n битов в соответствии с выбранным методом кодирования во временную задержку в передаче следующего передаваемого символа, с определением комбинации из k битов каждого передаваемого символа, соответствующей тому из заранее заданных шумоподобных сигналов, который обеспечил максимум корреляции при оптимальном приеме данного передаваемого символа, с нахождением величины задержки между максимумами корреляции в каждой паре следующих друг за другом передаваемых символов, и с определением по найденной величине задержки в соответствии с методом, обратным выбранному методу кодирования, комбинации из (n-k) битов для первого передаваемого символа в паре. Конкретная программа может быть составлена программистом на требуемом языке программирования.The considered method can be implemented not only in hardware, but also with the help of appropriate software, which, when executed on a computer (in the processor), provides the execution of the operations of this method associated with at least the choice of a combination of k bits (where 0≤k < n) at predetermined positions, converting the combination of the remaining (nk) bits in the same group of n bits in accordance with the selected encoding method into a time delay in the transmission of the next transmitted symbol, determining the combination and k bits of each transmitted symbol corresponding to that of the predetermined noise-like signals that provided maximum correlation at the optimal reception of the given transmitted symbol, finding the delay value between the correlation maxima in each pair of successive transmitted symbols, and determining by the found delay value in in accordance with the method opposite to the selected encoding method, a combination of (nk) bits for the first transmitted symbol in a pair. A specific program can be compiled by the programmer in the desired programming language.
Таким образом, способ по настоящему изобретению позволяет передавать дополнительную информацию без расширения потребной полосы пропускания. В рассмотренном выше примере оказывается возможным повысить скорость передачи информации почти в три раза. Разумеется, платой за такое повышение скорости передачи является требование повышения отношения сигнал/шум в тракте приема информации.Thus, the method of the present invention allows additional information to be transmitted without expanding the required bandwidth. In the above example, it is possible to increase the information transfer rate by almost three times. Of course, the payment for such an increase in the transmission rate is the requirement to increase the signal-to-noise ratio in the information receiving path.
Способ передачи информации по настоящему изобретению может использоваться в системах связи, где уровень шума и помех может меняться со временем. При высоком уровне помех такая система связи работает как обычная система связи, например, в стандарте IEEE 802.11. По мере же улучшения помеховой обстановки скорость передачи можно повышать, вводя задержку между следующими друг за другом передаваемыми символами (посылками ПСП).The information transfer method of the present invention can be used in communication systems where the noise and interference levels can change over time. With a high level of interference, such a communication system works like a conventional communication system, for example, in the IEEE 802.11 standard. As the interference environment improves, the transmission speed can be increased by introducing a delay between successive transmitted symbols (SRP transmissions).
Промышленная применимостьIndustrial applicability
Настоящее изобретение может быть использовано в системах связи с шумоподобными сигналами.The present invention can be used in communication systems with noise-like signals.
Объем данного изобретения не ограничивается приведенными в описании примерами, которые являются лишь иллюстрирующими, а определяется прилагаемой формулой изобретения, которую следует рассматривать с учетом возможных эквивалентов.The scope of this invention is not limited to the examples given in the description, which are merely illustrative, but is determined by the appended claims, which should be considered with regard to possible equivalents.
Claims (4)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2003134394/09A RU2277760C2 (en) | 2003-11-28 | 2003-11-28 | Method for transferring information in communication systems with noise-like signals and a software product |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2003134394/09A RU2277760C2 (en) | 2003-11-28 | 2003-11-28 | Method for transferring information in communication systems with noise-like signals and a software product |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2003134394A RU2003134394A (en) | 2005-05-27 |
RU2277760C2 true RU2277760C2 (en) | 2006-06-10 |
Family
ID=35824167
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2003134394/09A RU2277760C2 (en) | 2003-11-28 | 2003-11-28 | Method for transferring information in communication systems with noise-like signals and a software product |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2277760C2 (en) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2493657C1 (en) * | 2010-09-29 | 2013-09-20 | ЗетТиИ Корпорейшн | Method and device for generating and mapping channel state information reference signal sequence |
RU2549188C1 (en) * | 2014-01-09 | 2015-04-20 | Открытое акционерное общество "Камчатский гидрофизический институт" (ОАО "КГФИ") | Method of transmitting information in communication system with noise-like signals |
RU2562769C1 (en) * | 2014-06-26 | 2015-09-10 | ОАО "Камчатский гидрофизический институт" | Method of transmitting information in communication system with noise-like signals |
RU2566500C1 (en) * | 2014-09-02 | 2015-10-27 | Открытое акционерное общество "Камчатский гидрофизический институт" (ОАО "КГФИ") | Method of transmitting information in communication system with noise-like signals |
RU2635552C1 (en) * | 2016-12-09 | 2017-11-14 | Акционерное общество "Акустический институт имени академика Н.Н. Андреева" | Method of information transmission in communication system with noise signals |
RU2700657C1 (en) * | 2018-09-25 | 2019-09-18 | Акционерное общество "Акустический институт имени академика Н.Н. Андреева" | Method of transmitting information in a communication system with noise-like signals |
-
2003
- 2003-11-28 RU RU2003134394/09A patent/RU2277760C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2493657C1 (en) * | 2010-09-29 | 2013-09-20 | ЗетТиИ Корпорейшн | Method and device for generating and mapping channel state information reference signal sequence |
RU2493657C9 (en) * | 2010-09-29 | 2013-12-10 | ЗетТиИ Корпорейшн | Method and device for generating and mapping channel state information reference signal sequence |
RU2549188C1 (en) * | 2014-01-09 | 2015-04-20 | Открытое акционерное общество "Камчатский гидрофизический институт" (ОАО "КГФИ") | Method of transmitting information in communication system with noise-like signals |
RU2562769C1 (en) * | 2014-06-26 | 2015-09-10 | ОАО "Камчатский гидрофизический институт" | Method of transmitting information in communication system with noise-like signals |
RU2566500C1 (en) * | 2014-09-02 | 2015-10-27 | Открытое акционерное общество "Камчатский гидрофизический институт" (ОАО "КГФИ") | Method of transmitting information in communication system with noise-like signals |
RU2635552C1 (en) * | 2016-12-09 | 2017-11-14 | Акционерное общество "Акустический институт имени академика Н.Н. Андреева" | Method of information transmission in communication system with noise signals |
RU2700657C1 (en) * | 2018-09-25 | 2019-09-18 | Акционерное общество "Акустический институт имени академика Н.Н. Андреева" | Method of transmitting information in a communication system with noise-like signals |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2003134394A (en) | 2005-05-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5048052A (en) | Spread spectrum communication device | |
US5228055A (en) | Spread spectrum communication device | |
US5022047A (en) | Spread spectrum correlator | |
US4964138A (en) | Differential correlator for spread spectrum communication system | |
US5016255A (en) | Asymmetric spread spectrum correlator | |
US4943974A (en) | Detection of burst signal transmissions | |
US5499265A (en) | Spread spectrum correlator | |
US4280222A (en) | Receiver and correlator switching method | |
JP4315659B2 (en) | Ultra-wideband type incident pulse signal pulse detection method and detector | |
US3731198A (en) | Synchronization device for anti-jamming communications system | |
RU2277760C2 (en) | Method for transferring information in communication systems with noise-like signals and a software product | |
EP1928119B1 (en) | Method of acquiring initial synchronization in impulse wireless communication and receiver | |
RU2286017C2 (en) | Method for transferring information in communication system with noise-like signals | |
JP3179554B2 (en) | Spread spectrum communication system | |
RU2127486C1 (en) | Method and device for transmitting messages by broad-band signals | |
JP3452855B2 (en) | Data receiving device | |
JPH06197090A (en) | Data transmitter-receiver | |
GB1566442A (en) | Data transmission systems | |
RU2713379C1 (en) | Apparatus for synchronizing a receiving and transmitting part of a radio link using short-pulse ultra-wideband signals | |
WO1992016064A1 (en) | Asymmetric spread spectrum correlator | |
SU674225A1 (en) | Device for receiving self-synchronisable pulse trains | |
US7023792B1 (en) | Transmitter for spread-spectrum communication | |
SU683029A1 (en) | Communication system with time-compression of noise -like signals | |
JPS6313440A (en) | Receiving device for spread spectrum signal | |
JPS6316194Y2 (en) |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20061129 |
|
NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20080520 |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20151129 |