Способ передачи и приема информации с кодовым уплотнением сигналов

 

Использование: в технике передачи дискретной информации, в системах передачи дискретной информации с кодовым уплотнением сигналов. Сущность изобретения: в способе передачи информации с кодовым уплотнением сигналов формирование i-й (где i=1, ..., N) ортогональной комбинации на передающей стороне выполняют путем задержки на (i-1)τ исходной кодовой комбинации (где t - длительность элемента комбинации), не имеющей боковых выбросов в апериодической автокорреляционной функции (АКФ), при этом i-ю модулирующую информационную последовательность (где i=1,....N) также задерживают на (i-1)τ. Поэтому на приемной стороне при приеме каждого информационного элемента определяют только АКФ одной и той же кодовой комбинации, что упрощает прием информации и за счет формирования ортогональных комбинаций путем сдвига по тактам копии одной исходной кодовой комбинации, не требуется цикловая синхронизация, что повышает точность приема информации. 5 ил.

Изобретение относится к технике передачи дискретной информации и может быть использовано в системах передачи дискретной информации с кодовым уплотнением сигналов.

Известен способ передачи информации с кодовым уплотнением сигналов, в котором с целью помехоустойчивого кодирования на передающей стороне исходную информационную последовательность разделяют на параллельные информационные последовательности, выполняют их кодовое уплотнение в групповой сигнал, передают через канал связи на приемную сторону, где выполняют параллельные операции приема по числу уплотненных последовательностей и сложение их в исходную информационную последовательность. Недостатком известного способа является сложность приема группового сигнала из-за большого количества параллельных операций при выделении информационной последовательности и низкая точность приема из-за необходимости ведения цикловой синхронизации.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является способ передачи информации с кодовым уплотнением сигналов, при котором формируют N параллельных ортогональных адресных комбинаций, которые модулируют соответствующими информационными последовательностями, полученными, например, путем разделения исходной информационной последовательности, объединяют, например суммируют промодулированные комбинации в групповой сигнал, и передают через канал связи на приемную сторону, где выполняют N параллельных операций корреляционного приема группового сигнала и выделяют исходную информационную последовательность.

Недостатком известного способа является сложность приема информации, которая выражается в необходимости выполнения N-параллельных операций корреляционного приема группового сигнала. Кроме того, на приемной стороне необходимо выполнять цикловую синхронизацию, определяющую начало адресных комбинаций, что снижает точность приема информации.

Целью изобретения является упрощение приема информации путем сокращения в N раз числа операций корреляционного приема при одновременном повышении точности приема информации путем исключения цикловой синхронизации.

Указанная цель достигается тем, что в способе передачи информации с кодовым уплотнением сигналов, включающем на передающей стороне формирование N ортогональных комбинаций, модуляцию их соответствующими модулирующими информационными последовательностями, полученными путем разделения исходной информационной последовательности, суммирование промодулированных комбинаций в групповой сигнал и передачу через канал связи на приемную сторону, где выполняется корреляционный прием группового сигнала и выделение исходной информационной последовательности согласно изобретению формирование i-й (где i= 1, ...,N) ортогональной комбинации на передающей стороне выполняют путем задержки на (i-1) τ исходной кодовой комбинации (где τ - длительность элемента комбинации), не имеющей боковых выбросов в апериодической автокорреляционной функции, при этом i-ю модулирующую информационную последовательность (где i=1,...,N) также задерживают на (i-1) τ .

Сопоставительный анализ заявляемого решения с прототипом показывает, что заявляемый способ отличается от известного тем, что формирование i-й (где i= 1, ...,N) ортогональной комбинации на передающей стороне выполняют путем задержки на (i-1) элементов одной и той же исходной кодовой комбинации, не имеющей боковых выбросов в апериодической автокорреляционной функции (АКФ), т.е. эта кодовая комбинация ортогональна себе при любом тактовом сдвиге τ ≠ 0. При этом i-ю модулирующую информационную последовательность (где i= 1, ...,N) также задерживают на (i-1) элементов кодовой комбинации. Таким образом, каждый информационный элемент во всех N модулирующих информационных последовательностях модулирует одну и ту же кодовую комбинацию, но благодаря тому, что информационные элементы в i-й модулирующей последовательности сдвинуты на (i-1) элементов кодовой комбинации, все промодулированные кодовые комбинации при сложении в групповой сигнал будут ортогональны. Поэтому на приемной стороне при приеме каждого информационного элемента определяют только АКФ одной и той же кодовой комбинации. В способе-прототипе на приемной стороне требовалось определять АКФ соответствующей кодовой комбинации, а в остальных ветвях приема определять (N-1) взаимных функций корреляции. Следовательно, в заявляемом способе уменьшено число операций корреляционного приема в N раз, что упрощает прием информации. В способе-прототипе ортогональные комбинации модулировались параллельно N информационными элементами. Поскольку кодовые комбинации ортогональны только в точке, то на приемной стороне требовалось знать момент появления в групповом сигнале начала очередной пачки из N модулированных ортогональных комбинаций, т. е. требовалась цикловая синхронизация. В заявляемом способе ортогональными комбинациями являются сдвинутые по тактам копии одной исходной комбинации, следовательно, определять ее начало не требуется, так как в любой тактовый момент будет начало очередной промодулированной кодовой комбинации. Таким образом, цикловая синхронизация не требуется, что повышает точность приема информации.

Эти отличия позволяют сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию "новизна".

Признаки, отличающие заявляемое техническое решение от прототипа, не выявлены в других технических решениях при изучении данной и смежной областей техники, и следовательно обеспечивают заявляемым решением соответствие критерию "существенные отличия".

Осуществление предлагаемого способа поясняется с помощью системы передачи дискретной информации.

На фиг. 1 показана система передачи; на фиг. 2 - функциональная схема формирователя модулирующих информационных последовательностей; на фиг. 3 - функциональная схема модулятора; на фиг. 4 - эпюры напряжений, поясняющие работу устройства; на фиг. 5 - функциональная схема коррелятора.

Система передачи содержит на передающей стороне генератор 1 тактовых импульсов, формирователь 2 исходной кодовой комбинации, линию задержки 3 многоотводную, формирователь 4 модулирующих информационных последовательностей, N модуляторов 5, сумматор 6, соединенный через канал связи 7 с приемной стороной, которая содержит согласованный фильтр 8 и решающий блок 9. Причем формирователь 4 модулирующих информационных последовательностей содержит счетчик 10 двоичный, дешифраторы 11, 12 и ND-триггеров 13, модулятор 5 содержит инвертор 14 и управляемый переключатель 15. На передающей стороне системы передачи информации (фиг. 1) выход генератора 1 тактовых импульсов соединен с входом формирователя 2 исходной кодовой комбинации и с вторым входом формирователя 4 модулирующих информационных последовательностей, первый вход и выходы которого соответственно является входом системы передачи и соединены с первыми входами соответствующих модуляторов 5, вторые входы и выходы которых соединены с соответствующими выходами линии задержки 3 многоотводной и входами сумматора 6, выход которого подключен к каналу связи 7, вход линии задержки 3 многоотводной соединен с выходом формирователя 2 исходной кодовой комбинации. На приемной стороне к выходу канала связи 7 подключены последовательно соединенные согласованный фильтр 8 и решающий блок 9, выход которого является выходом системы передачи информации. При этом второй вход формирователя 4 модулирующих последовательностей (фиг. 2) является входом счетчика 10, выходы которого соединены с соответствующими адресными входами дешифраторов 11 и 12, выходы которых соединены соответственно с информационными и счетными входами соответствующих D-триггеров 13, выходы которых являются соответствующими выходами формирователя 4 модулирующих последовательностей, вход разрешения выборки дешифратора 11 является первым входом формирователя 4. Первый вход модулятора 5 (фиг. 3) является управляющим входом переключателя 15, первый и второй сигнальные входы которого соответственно является вторым входом модулятора 5 и соединен с выходом инвертора 14, вход которого соединен со вторым входом модулятора 5, выход переключателя 15 является выходом модулятора 5.

Система передачи информации работает следующим образом.

На передающей стороне поступление исходной информационной последовательности выполняется синхронно с работой генератора 1 тактовых импульсов (фиг. 4, а, б). Пусть на вход системы передачи поступает случайная информационная последовательность, первые 24 элемента которой представлены на эпюре фиг. 4, б. Формирователь 4 модулирующих информационных последовательностей разделяет исходную информационную последовательность на N модулирующих последовательностей, следующих со сдвигом на такт (для N=8 фиг. 4, в,.. . ,k). Причем длительность каждого информационного элемента увеличивается в N раз.

В формирователе 2 по тактовым импульсам формируется исходная кодовая комбинация, не имеющая боковых выбросов в апериодической АКФ, например, четвертично-кодированная последовательность (Е-код). Устройства формирования четвертично-кодированных последовательностей известны. В качестве примера показана следующая исходная четвертично-кодированная комбинация: α γ β δ β γ β γ , (фиг. 4, л) где α = -β; γ = -δ , причем элементы α и β ортогональны γ и δ . Это может быть, например, радиочастотная фазоманипулированная последовательность, в которой начальные фазы элементов принимают значения: α= 0; β=π; γ = ; δ = . В i-м отводе линии задержки 3 исходная кодовая комбинация появляется с задержкой на (i-1) τ (где τ - длительность элемента комбинации). Тем самым формируется ансамбль ортогональных кодовых последовательностей, поступающих на вторые входы соответствующих модуляторов 5. Для рассматриваемого примера на выходах модуляторов 5 будут промодулированные последовательности, представленные на эпюрах фиг. 4, м,..., у. При этом учитывается, что модулятор 5 работает по следующему правилу: Групповой сигнал на выходе сумматора 6 представлен на фиг. 4, ф. При этом одновременная передача ортогональных сигналов (α, β) и ( γ, δ) показана путем размещения их по разные стороны оси абсцисс.

Пройдя через канал связи 7, групповой сигнал поступает на вход согласованного с исходной кодовой комбинацией фильтра 8, на выходе которого формируется последовательность из основных пиков АКФ исходной кодовой комбинации, в знаке которых заложена передаваемая информация (фиг. 4, х). Решение о передаче информационных элементов принимается в решающем блоке 9.

Формирователь 4 модулирующих информационных последовательностей представлен на фиг. 2. Информационные элементы поступают на вход разрешения выборки дешифратора 11 синхронно с тактовыми импульсами, поступающими на вход счетчика 10. При этом в соответствии с двоичным числом на выходах счетчика 10 с соответствующего выхода дешифратора 12 поступает импульс на счетный вход соответствующего D-триггера 13. Так как его информационный вход подключен к соответствующему выходу дешифратора 11, то логическая "1" в него записывается лишь при логической "1" на входе разрешения выборки дешифратора 11. Если на входе разрешения выборки дешифратора 11 логический "0", то в соответствующий D-триггер будет записан "0", так как работа дешифратора 11 будет запрещена и на его всех выходах будут нули. Таким образом, на выходах триггеров 13 формируются модулирующие информационные последовательности (фиг. 4, в,...,к).

Модулятор 5 представлен на фиг. 3. Под действием логической "1" на управляющем входе переключатель 15 подключает свой выход к своему первому сигнальному входу, а под действием логического "0" - ко второму сигнальному входу, на который подается инвертированный сигнал с инвертора 14. Согласованный фильтр 8 для приема фазоманипулированных четвертично-кодированных последовательностей может быть выполнен из элементов задержки на поверхностных акустических волнах. Решающий блок 9 в простейшем случае является пороговым элементом. Вместо согласованного фильтра 8 можно использовать коррелятор, пример которого представлен на фиг. 5. Он состоит из перемножителя 16, фильтра 17 нижних частот и формирователя 18 опорного сигнала, который содержит генератор 19 тактовый, формирователь Е-кодов 21, линию задержки 22 многоотводную и сумматор 20. Причем входом коррелятора 8 является первый вход перемножителя 16, второй вход и выход которого соединены соответственно с выходом формирователя 18 опорного сигнала и входом фильтра 17 нижних частот, выход которого является выходом коррелятора, в формирователе 18 опорного сигнала последовательно соединены генератор 19 тактовый, формирователь Е-кодов 21, линия задержки 22 многоотводная, выходы которой соединены с соответствующими входами сумматора 20, выход которого является выходом формирователя 8 опорного сигнала. Такой коррелятор при соблюдении тактовой синхронизации с принимаемым групповым сигналом производит свертку всех элементов группового сигнала в последовательность основных пиков АКФ модулированной исходной кодовой комбинации, в знаке которых заложена передаваемая информация. Т.е. результат работы коррелятора в тактовые моменты аналогичен результату работы согласованного фильтра 8.

Таким образом, использование предлагаемого способа в системах передачи дискретной информации, где с целью защиты от импульсных помех применяется кодовое уплотнение сигналов, позволит упростить прием группового сигнала путем сокращения в N раз числа операций корреляционного приема. Это стало возможно за счет формирования ансамбля ортогональных кодовых комбинаций путем сдвига одной исходной комбинации, не имеющей боковых выбросов в апериодической АКФ. Кроме того, равномерный сдвиг кодовых комбинаций, при котором в каждый тактовый момент начинает передаваться очередная кодовая комбинация, модулированная информационным элементом, позволяет исключить систему цикловой синхронизации, что повышает точность приема информации.

Формула изобретения

СПОСОБ ПЕРЕДАЧИ И ПРИЕМА ИНФОРМАЦИИ С КОДОВЫМ УПЛОТНЕНИЕМ СИГНАЛОВ, заключающийся в том, что формируют N ортогональных комбинаций, которые модулируют соответствующими информационными последовательностями, сформированными путем разделения исходной информационной последовательности, суммируют промодулированные комбинации в групповой сигнал и передают по каналу связи, а на приемной стороне осуществляют корреляционный прием группового сигнала и выделение исходной информационной последовательности, отличающийся тем, что, с целью упрощения приема информации путем сокращения в N раз числа операций корреляционного приема при одновременном повышении точности приема путем исключения цикловой синхронизации, на передающей стороне каждую i-ю ортогональную комбинацию формируют путем задержки на (i-1) τ исходной ортогональной кодовой комбинации, не имеющей боковых выбросов в апериодической автокорреляционной функции, а соответствующую ей i-ю модулирующую информационную последовательность также задерживают на (i-1) τ , где i = 1, 2, 3, ... , N, τ - длительность элемента исходной ортогональной кодовой комбинации.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5