Способ и устройство передачи сообщений p-кодами фибоначчи

Изобретение относится к области электросвязи и может быть использовано для создания помехозащищенных систем радиолокации, радионавигации и передачи информации. Техническим результатом является повышение надежности синхронизации передаваемого и принимаемого сигналов, а также повышение скрытности передачи информации. Устройство передачи сообщений р-кодами Фибоначчи содержит процессор, связанный двунаправленной шиной управления с универсальным регистром, к последовательному входу которого подсоединен приемник, а также передатчик и генератор тактовой частоты, последовательно соединенные формирователь псевдослучайной последовательности и схема сложения по модулю 2 передатчика, регистр псевдослучайной последовательности. Способ описывает работу данного устройства. 2 н.п. ф-лы, 2 ил., 1 табл.

 

Изобретение относится к области электросвязи и может быть использовано для создания помехозащищенных систем радиолокации, радионавигации и передачи информации.

Известны способы цифровой передачи сообщений, например, по патенту РФ №2233007, «Способ передачи информации р-кодами Фибоначчи по многолучевым каналам с рассеянием», описанные в книге Журавлева В.И. Поиск и синхронизация в широкополосных системах. М.: Радио и связь, 1986. 240 с.

Возможность многолучевого распространения приводит к возможности структурной помехи, приводящей к сбою синхронизации. Это приводит к потере передаваемой информации, усложнению аппаратуры приема, снижению скорости передачи информации по каналам связи.

Наиболее близким к предлагаемому является способ, приведенный в патенте РФ №2233007, «Способ передачи информации р-кодами Фибоначчи по многолучевым каналам с рассеянием», G08C 19/24, Н03М 7/28, принятый за прототип.

В способе-прототипе передачу информации по многолучевым каналам с рассеянием осуществляют с использованием р-кода Фибоначчи, в котором параметр р представляет собой целую часть от произведения максимального времени запаздывания распространения сигнала на ширину полосы пропускания канала.

Недостатком способа-прототипа является сложность синхронизации между передаваемой и принимаемой информацией.

Задача предлагаемого способа - повышение надежности синхронизации при доставке информации по многолучевым каналам с рассеянием.

Для решения поставленной задачи в способе передачи сообщений р-кодами Фибоначчи, где параметр р представляет собой целую часть от произведения максимального времени запаздывания распространения сигнала на ширину полосы пропускания канала, согласно изобретению на передающей стороне код источника сообщений преобразуют в последовательный р-код Фибоначчи, генерируемую псевдослучайную последовательность (ПСП) складывают по модулю 2 с р-кодом Фибоначчи источника сообщения и передают в канал связи; на приемной стороне принятый сигнал последовательно сдвигают в соответствии с сигналами тактовой частоты, суммируют по модулю 2 побитно с ПСП, аналогичной генерируемой на передающей стороне, полученные сигналы суммируют в двоичном коде и сравнивают с установленным порогом, в случае когда суммарный сигнал ниже порога, формируют сигнал, по которому происходит выделение р-кода Фибоначчи источника сообщений.

Предлагаемый способ заключается в следующем. На передающей стороне код источника сообщения преобразуется в последовательный р-код Фибоначчи, складывается синхронно по модулю 2 с генерируемой псевдослучайной последовательностью (ПСП) и передается в линию связи. На приемной стороне принятый сигнал последовательно сдвигается в соответствии с сигналами тактовой частоты, суммируется по модулю 2 побитно с ПСП, аналогичной генерируемой на передающей стороне. Полученные сигналы суммируются в двоичном коде и сравниваются с установленным порогом. В случае когда суммарный сигнал ниже установленного порога, формируется сигнал, по которому происходит выделение р-кода Фибоначчи источника сообщения.

Известные системы передачи сообщений, например, по патентам РФ №2376703, «Устройство поиска широкополосных сигналов», №2190299, «Приемное устройство с двухэтапным поиском шумоподобного сигнала» основаны на использовании широкополосных сигналов (ШПС) в качестве носителя информации. В передатчике формируется сложный сигнал, имеющий такую структуру, которая позволяет в приемнике выделить главный корреляционный пик, по которому производится синхронизация на приемном конце. Наличие сложной структуры позволяет обеспечить помехозащищенность и возможность выделения отдельных лучей при многолучевом распространении сигнала в каналах связи, однако основными препятствиями при использовании указанных систем является сложность аппаратуры поиска и синхронизации приемников ШПС. В известных системах решение задачи синхронизации связано с определением параметров принимаемых сигналов (задержки, частоты, фазы) и формированием опорных сигналов, параметры которых однозначно связаны с параметрами передаваемых ШПС.

Недостатки известных устройств - потеря передаваемой информации, усложнение аппаратуры приема.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство, представленное в патенте РФ №2233007, «Способ передачи информации р-кодами Фибоначчи по многолучевым каналам с рассеянием», G08C 19/24, Н03М 7/28, принятое за прототип.

Схема устройства-прототипа приведена на фиг.1, где обозначено:

1 - процессор; 2 - универсальный регистр; 3, 12 - двунаправленные шины; 5 - тактовый генератор; 13 - элемент И; 7 - передатчик; 8 - приемник.

Устройство-прототип содержит процессор 1, соединенный двунаправленными шинами 3 и 12 с универсальным регистром 2, однонаправленной шиной с элементом И 13, второй вход которого соединен с выходом тактового генератора 5, последовательный выход универсального регистра 2 соединен с входом передатчика 7, а последовательный вход - с выходом приемника 8, кроме того, выход элемента И 6 соединен с тактовым входом универсального регистра 2.

Устройство-прототип работает следующим образом. В процессоре 1 счетно-решающего блока формируется р-код Фибоначчи, который через двунаправленную шину данных 12 переписывается в универсальный регистр 2. При этом на втором входе элемента И 13 устанавливается низкий потенциал, запрещающий прохождение импульсов тактового генератора 5 на тактовый вход универсального регистра 2. После записи р-кода Фибоначчи в универсальный регистр 2 потенциал на втором входе элемента 13 становится высоким, а на входе элемента 13 появляются импульсы, подключаемые к тактовому входу универсального регистра 2. В результате на последовательном выходе универсального регистра 2 формируется импульсная последовательность, соответствующая передаваемому р-коду Фибоначчи, которая выдается в линию связи посредством передатчика 7. После окончания передачи р-кода Фибоначчи на втором входе элемента 13 устанавливается низкий потенциал, и универсальный регистр 2 перестает осуществлять сдвиг записанной информации.

Недостаток устройства-прототипа - потеря передаваемой информации за счет ненадежной синхронизации передаваемого и принимаемого сигналов.

Задача предлагаемого устройства - повышение надежности синхронизации между передаваемым и принимаемым сигналами.

Для решения поставленной задачи в устройство передачи сообщений р-кодами Фибоначчи, содержащее процессор, связанный двунаправленной шиной управления с универсальным регистром, к последовательному входу которого подсоединен приемник, а также передатчик и генератор тактовой частоты, согласно изобретению введены последовательно соединенные формирователь ПСП и схема сложения по модулю 2 передатчика, выход которой соединен с передатчиком, выход формирователя последовательного р-кода Фибоначчи соединен со вторым входом схемы сложения по модулю 2 передатчика, а также регистр ПСП, параллельные выходы которого соединены со вторыми входами соответствующих N схем сложения по модулю 2 приемника, первые входы которых соединены с соответствующими параллельными выходами универсального регистра, выходы N схем сложения по модулю 2 приемника соединены с соответствующими входами процессора, причем выход генератора тактовой частоты соединен с тактовыми входами формирователя ПСП, формирователя р-кода Фибоначчи, универсального регистра, регистра ПСП и процессора.

Схема предлагаемого устройства представлена на фиг.2, где обозначено: 1 - процессор; 2 - универсальный регистр; 3 - двунаправленная шина управления; 4 - формирователь псевдослучайной последовательности (ПСП); 5 - генератор тактовой частоты; 6 - схема сложения по модулю 2 передатчика; 7 - передатчик (ПРД); 8 - приемник (ПРМ); 9 - формирователь последовательного р-кода Фибоначчи; 10 - регистр ПСП; 11.1÷11.N - сумматоры по модулю 2 приемника.

Предлагаемое устройство содержит источник и приемник сообщений, процессор 1, связанный двунаправленной шиной управления 3 с универсальным регистром 2, а также формирователь псевдослучайной последовательности 4, выход которого соединен с первым входом схемы 6 сложения по модулю 2 передатчика, выход которой соединен с передатчиком 7. Кроме того, выход тактового генератора 5 подсоединен к тактовым входам формирователя ПСП 4, формирователя последовательного р-кода Фибоначчи 9, регистра ПСП 10, процессора 1 и универсального регистра 2, последовательный вход которого подключен к приемнику 8. При этом параллельный выход (шина данных на фиг.2 не показана) универсального регистра 2 подсоединен к первым входам соответствующих сумматоров 11 по модулю 2 приемников, вторые входы которых подключены к соответствующим параллельным выходам (шина данных на фиг.2 не показана) регистра ПСП 10. Выходы N сумматоров 11 по модулю 2 приемников (шина данных на фиг.2 не показана) соединены с соответствующими входами процессора 1.

Заявляемое устройство работает следующим образом.

На передающей стороне в регистре ПСП 10 устанавливается выбранный псевдослучайный код, а в формирователе ПСП 4 генерируется аналогичная псевдослучайная двоичная последовательность, длительность отдельного бита которой определяется частотой тактового генератора 5. Синхронно с псевдослучайной последовательностью происходит преобразование кода источника сообщения в последовательный р-код Фибоначчи в формирователе 9. На выходе схемы 6 формируется сумма по модулю 2 псевдослучайной последовательности и р-кода Фибоначчи источника сообщения, которая с помощью передатчика 7 передается в линию связи.

На приемной стороне сигнал принимается приемником 8 и поступает на последовательный вход универсального регистра 2. При непрерывном поступлении двоичных импульсов на последовательный вход универсального регистра 2 согласно тактовым импульсам генератора 5 происходит последовательное заполнение ими каскадов универсального регистра 2. В случае перехода полученного сигнала от схем 6 через пороговое значение в процессоре 1 формируется команда на запоминание кода, формируемого схемами 11, и преобразование его в принятый сигнал, выдаваемый приемнику сообщения.

Приведем пример использования заявляемого способа и устройства передачи сообщений р-кодами Фибоначчи.

Пусть в качестве носителя используется псевдослучайная последовательность длиной в 31 бит следующего вида (формирователь 4):

00001001011001111100011011010100001001…

Для передачи информации используем р-код Фибоначчи с р=7, который представлен таблицей 1. Передадим от источника сообщения десятичное число 23, которое в таблице 1 представлено р-кодом Фибоначчи: 000000000010000000000100000000.

Суммирование этих двух чисел по модулю 2 дает:

0000100101000111110000010100001.

Эта последовательность будет передаваться в канал связи, и эта же последовательность будет принята приемником 8. Предположим, что порог будет установлен на уровне 3 единиц. При любой комбинации за исключением синхронной при суммировании с кодом 000010010110011111000110110101 число «единиц» в сумме будет значительно больше порогового значения. В этих случаях будет считаться отсутствие синхроимпульса. И только при синхронном совпадении сумма «единиц» будет равна 2 (или немного больше при наличии искажения при передаче по каналу связи). Это соответствует принятию переданного р-кода Фибоначчи числа 23: 00000000001000000000010000.

Так как в р-коде Фибоначчи «единицы» встречаются достаточно редко, то несложно будет выявить искаженные комбинации принятого кода и по возможности исправить.

Таким образом, предлагаемые способ и устройство позволяют повысить надежность синхронизации при доставке информации в условиях многолучевости при распространении полезного сигнала.

Кроме того, предлагаемый способ обеспечивает скрытность передачи информации, так как относительно редкое количество единиц в передаваемом коде могут восприниматься как естественные искажения при передаче псевдослучайной последовательности, достаточно широко используемой в системах связи.

1. Способ передачи сообщений р-кодами Фибоначчи, где параметр р представляет собой целую часть от произведения максимального времени запаздывания распространения сигнала на ширину полосы пропускания канала, отличающийся тем, что на передающей стороне код источника сообщений преобразуют в последовательный р-код Фибоначчи, генерируемую псевдослучайную последовательность (ПСП) складывают по модулю 2 с р-кодом Фибоначчи источника сообщения и передают в канал связи; на приемной стороне принятый сигнал последовательно сдвигают в соответствии с сигналами тактовой частоты, суммируют по модулю 2 побитно с ПСП, аналогичной генерируемой на передающей стороне, полученные сигналы суммируют в двоичном коде и сравнивают с установленным порогом, в случае, когда суммарный сигнал ниже порога, формируют сигнал, по которому происходит выделение р-кода Фибоначчи источника сообщений.

2. Устройство передачи сообщений р-кодами Фибоначчи, содержащее процессор, связанный двунаправленной шиной управления с универсальным регистром, к последовательному входу которого подсоединен приемник, а также передатчик и генератор тактовой частоты, отличающееся тем, что введены последовательно соединенные формирователь ПСП и схема сложения по модулю 2 передатчика, выход которой соединен с передатчиком, выход формирователя последовательного р-кода Фибоначчи соединен со вторым входом схемы сложения по модулю 2 передатчика, а также регистр ПСП, параллельные выходы которого соединены со вторыми входами соответствующих N схем сложения по модулю 2 приемника, первые входы которых соединены с соответствующими параллельными выходами универсального регистра, выходы N схем сложения по модулю 2 приемника соединены с соответствующими входами процессора, причем выход генератора тактовой частоты соединен с тактовыми входами формирователя ПСП, формирователя р-кода Фибоначчи, универсального регистра, регистра ПСП и процессора.