Способ прецизионной прототипной модуляции
Изобретение относится к способам модуляции и может найти применение при передаче и приеме информационных сигналов. Техническим результатом является непосредственное преобразование цифрового сигнала или единиц информации путем точного формирования аналогового сигнала из заранее известных образцов. Технический результат достигается тем, что в качестве кодировочного преобразования используют сопоставление нескольких разрядов параллельного, позиций последовательного цифрового кода или единиц информации образцу аналогового сигнала заданной длительности определенной формы. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.
Изобретение относится к способам и системам модуляции и может найти применение при передаче и приеме информационных сигналов.
Известен способ модуляции для передачи информационных сигналов в длинноволновом диапазоне, который заключается в том, что информационными сигналами модулируют первую несущую частоту методом квадратурной двухполосной модуляции, выделяют сигнал с одной боковой полосой и неподавленной несущей, осуществляют преобразование этого сигнала в сигнал промежуточной частоты с одной или двумя боковыми полосами и преобразуют сигнал промежуточной частоты в длинноволновый диапазон путем смешения с частотой гетеродина, который излучают (см. патент РФ №21944368, кл. H 04 L 27/36, 2002).
Недостатком известного способа является невозможность формирования спектра сигнала с произвольно заданными характеристиками.
Также известен способ модуляции цифрового сигнала для передачи данных по узкополосным каналам электросвязи, состоящий в модуляции цифрового сигнала биимпульсным кодом, заключающийся в перемене фазы несущего сигнала на 180° при переходе от кодирования логического 0 модулируемого цифрового сигнала к кодированию логической 1 модулируемого цифрового сигнала, и наоборот, причем в промодулированном сигнале присутствуют только двухбитные и однобитные посылки, при этом длительность двухбитной посылки относится к длительности однобитной посылки, как 2:1, при этом длительность двухбитной посылки относится к длительности однобитной посылки, как 1,5:1, причем при каждом скачке фазы несущего сигнала фаза меняется на минус 90° (см. патент РФ №2210192, кл. H 04 L 27/20, 2003).
Недостатком данного способа также является невозможность формирования спектра сигнала с произвольно заданными характеристиками.
Кроме того, известен способ формирования первичного двоичного сигнала, имеющего заданную спектральную форму в заданном диапазоне частот, в частности имеющего провал в энергетическом спектре в заданном диапазоне частот, при этом информационные слова модулируют в канальные слова, образующие канальный поток битов первичного двоичного сигнала, причем модуляцию информационных слов выбирают таким образом, что заданную спектральную форму канального потока битов первичного двоичного сигнала обеспечивают с помощью критерия оценки, основанного на спектральной весовой функции, форма которой индивидуально подобрана для спектральной протяженности канального потока битов вторичного двоичного сигнала (см. заявку на выдачу патента РФ на изобретение №2003107021, кл. G 11 В 11/00, опубл. 2004).
Недостатком описанного способа также является невозможность формирования спектра сигнала с произвольно заданными характеристиками.
Проведенные заявителем исследования на технический уровень показали полное отсутствие технических решений, которые при осуществлении модуляции позволяют сформировать спектр сигнала с произвольно заданными характеристиками.
Задачей, на которую направлено предлагаемое изобретение, является устранение указанного недостатка, т.е. разработка способа модуляции, позволяющего сформировать спектр сигнала с заданными характеристиками. При решении данной задачи достигается технический результат, который заключается в непосредственном преобразовании цифрового сигнала или единиц информации путем точного формирования аналогового сигнала из заранее известных образцов или прототипов.
Данный технический результат достигается за счет того, что в способе модуляции устанавливают соответствие образца аналогового сигнала заданной длительности разрядам параллельного, позициям последовательного цифрового кода или единице смысловой информации, каждый образец аналогового сигнала выбирают исходя из его спектральной характеристики, затем осуществляют последовательное сращивание образцов аналоговых сигналов, соответствующих информационному смыслу сообщения. Кроме того, выбор образцов аналогового сигнала осуществляют с учетом обеспечения непрерывности сигнала в канале. Кроме того, непрерывность сигнала в канале определяют таким образом, чтобы мгновенные значения амплитуды и скорость изменения в точке сращивания для предыдущего и последующего сигналов были равны, а также демодуляцию производят путем вычисления функции корреляции исходя из ее максимального значения и осуществляют восстановление цифрового кода или информационного смысла.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 показана схема электронной системы, которая реализует предлагаемый способ модуляции, а на фиг.2 приведены варианты образцов аналогового сигнала и сигнала в канале, полученного из них.
Приведенная на фиг.1 электронная система содержит модулятор и демодулятор.
Модулятор включает в себя:
- регистр 1 хранения входного кода;
- синтезатор 2 образца сигнала;
- устройство 3 хранения оцифрованных образцов;
- цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 4.
Демодулятор содержит:
- аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 5;
- запоминающее устройство 6 для хранения принятого оцифрованного кода;
- устройство 7 синхронизации;
- устройство 8 принятия решения, которое представляет собой дешифратор, реализующий устройство вычисления функции корреляции (или другую ассоциативную функцию).
Синхронизация может осуществляться от внутреннего генератора приемного устройства (на фиг.1 не показан) с корректировкой по точкам сращивания исходных образцов функции.
Модуляция заключается в изменении какого-либо параметра переносчика (амплитуды, частоты и т.д.) или нескольких его параметров по закону изменения модулирующего сигнала. Изменяемый при модуляции параметр переносчика может быть назван информативным параметром, поскольку именно в его изменениях записывается передаваемая информация. Выбор того или иного параметра переносчика в качестве информативного определяет название модуляции, которую можно интерпретировать путем преобразования сигналов.
Сигналы при этом формируются путем изменения тех или иных параметров физического носителя по закону, определяемому знаками, подлежащими передаче или хранению. Этот процесс изменения параметров носителя, как правило, принято называть модуляцией.
Известны амплитудная, частотная, фазовая модуляции, а также импульсные разновидности модуляции, одно- и многотональные модуляции, дельта-модуляция, использующая дельта-представление.
Следует обратить внимание на то, что дельта-представление - это система квантования с прогнозированием полиномом нулевого порядка. В этой системе вместо значений регулярных выборок передается только знак разности между текущей выборкой и ее прогнозированным значением. В качестве прогнозируемого значения берется квантованное значение предшествующей выборки. Благодаря этому значение сообщения в каждой точке опроса кодируется одноразрядным двоичным кодом, что приводит к уменьшению объема сообщения, передаваемого по каналу связи.
При этом следует подчеркнуть, что современный уровень техники позволяет достаточно точно синтезировать сигналы непосредственно, что дает возможность использовать для модуляции совокупность прототипов достаточно сложной формы.
Предлагаемый способ модуляции реализуется следующим образом.
Сначала устанавливают соответствие образца аналогового сигнала заданной длительности и определенной формы нескольким разрядам параллельного, позициям последовательного цифрового кода или единице смысловой информации. После этого образец аналогового сигнала выбирают исходя из его спектральной характеристики. Затем осуществляют последовательное сращивание образцов аналоговых сигналов, соответствующих информационному смыслу сообщения.
Выбор образцов аналогового сигнала осуществляют с учетом обеспечения непрерывности сигнала в канале, при этом непрерывность сигнала в канале определяют таким образом, чтобы мгновенные значения амплитуды и скорость изменения в точке сращивания для предыдущего и последующего сигналов были равны.
Важно также обратить внимание на то, что демодуляцию производят путем вычисления функции корреляции, исходя из ее максимального значения осуществляют восстановление цифрового кода или информационного смысла, который также можно рассматривать как смысл переданной информации.
Электронная система, реализующая предлагаемый способ и представленная на фиг.1, функционирует следующим образом.
В режиме модуляции цифровой код последовательно или параллельно подается в регистр 1 хранения входного кода. Регистр 1 служит для согласования разрядности входной последовательности с длиной кодовых комбинаций, соответствующих образцам аналоговых сигналов. При накоплении в регистре 1 необходимой длины кода он считывается синтезатором 2 образца сигнала (см. фиг.2).
Далее синтезатор образца сигналов 2 на основании принятой комбинации производит выборку из устройства 3 хранения оцифрованных образцов, устанавливая соответствие образца аналогового сигнала заданной длительности разрядам параллельного, позициям последовательного цифрового кода или единице смысловой информации. При этом каждый образец аналогового сигнала выбирается исходя из его спектральной характеристики. Затем осуществляются последовательное сращивание образцов аналоговых сигналов, соответствующих информационному смыслу сообщения или участку модулирующего кода, и передача на ЦАП 4 необходимого количества отсчетов нужного образца.
Устройства 3 хранения оцифрованных образцов обеспечивает выбор образцов аналогового сигнала с учетом обеспечения непрерывности сигнала в канале таким образом, чтобы мгновенные значения амплитуды и скорость изменения в точке сращивания для предыдущего и последующего сигналов были равны.
В результате на выходе системы (см. фиг.1) синтезируется копия сигнала, соответствующая принятой кодовой комбинации.
В режиме демодуляции электронная система функционирует следующим образом. Демодулируемый сигнал из канала поступает на АЦП 5. Полученный из канала сигнал в виде оцифрованных отсчетов с АЦП 5 поступает в запоминающее устройство 6 для хранения принятого оцифрованного кода. Запоминающее устройство 6 передает отсчеты в устройство синхронизации 7, которое синхронизирует работу системы.
При принятии решения о считывании устройство 7 синхронизации дает команду на передачу участка реализации на устройство 8 принятия решения.
Устройство 8 принятия решения определяет самый близкий к реализации образец путем вычисления функции корреляции исходя из ее максимального значения или ассоциативным методом и формирует на выходах системы соответствующий ему код, осуществляя при этом восстановление цифрового кода или информационного смысла. Этот процесс иллюстрируется на фиг.2, где приведены варианты образцов сигналов и сигнала в канале из них полученного.
Использование предлагаемого способа позволяет непосредственно преобразовать цифровой сигнал или единицы информации путем точного формирования аналогового сигнала из заранее известных образцов или прототипов.
1. Способ модуляции аналогового сигнала, заключающийся в том, что устанавливают соответствие образца аналогового сигнала заданной длительности разрядам параллельного, позициям последовательного цифрового кода или единице смысловой информации, каждый образец аналогового сигнала выбирают, исходя из его спектральной характеристики, затем осуществляют последовательное сращивание образцов аналоговых сигналов, соответствующих информационному смыслу сообщения или участку модулирующего кода.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что выбор образцов аналогового сигнала осуществляют с учетом обеспечения непрерывности сигнала в канале.
3. Способ модуляции по п.2, отличающийся тем, что непрерывность сигнала в канале обеспечивают таким образом, чтобы мгновенные значения амплитуды и скорость изменения в точке сращивания для предыдущего и последующего сигналов были равны.
