RU2423793C1 - Method for transmitting information - Google Patents

Abstract

FIELD: information technology. ^ SUBSTANCE: pulses of M-ary signals are generated and transmitted in form of proposed time functions which depend on several parameters which satisfy defined conditions for their selection. The variety of said functions is a result of the variety of versions of sets of parameters which enable transmission of large amounts of information. Parameters of the signals are well distinguished during reception. The method enables to realise a situation for signal transmission with constant energy in cycles. The method is characterised by division of a group of k bits into subgroups in a certain way, each subgroup corresponding to its own parameter and the corresponding number of bits, selected such that their total is equal to k. During reception of a specific group, subgroups with significantly fewer versions for each are restored step-by-step first, and the entire group of k bits is then restored based on these subgroups in a defined way. ^ EFFECT: high efficiency of using a frequency resource by increasing the number of bits transmitted in one cycle by M-ary signals, amount of the transmitted information, as well as secure transmission of information.

Description

Изобретение относится к технике связи, а точнее - к способам передачи информации (ПИ) посредством цифровой связи. Рост числа операторов и абонентов, в том числе, сотовой связи, необходимость передачи больших потоков информации обостряет проблему эффективного использования частотного ресурса, что, в свою очередь, требует дальнейшего развития и совершенствования способов ПИ. Изобретение позволяет существенно увеличить объем передаваемой информации системой передачи и приема информации. Изобретение увеличивает технико-экономическую эффективность систем связи с учетом всех компонентов, влияющих на их полную стоимость и технические показатели.The invention relates to communication technology, and more specifically to methods of transmitting information (PI) through digital communication. The growing number of operators and subscribers, including cellular communications, the need to transfer large flows of information aggravates the problem of efficient use of the frequency resource, which, in turn, requires further development and improvement of PI methods. The invention allows to significantly increase the amount of information transmitted by the information transmission and reception system. The invention increases the technical and economic efficiency of communication systems, taking into account all components that affect their full cost and technical indicators.

Известен способ передачи и приема информации [Радиотехника: Энциклопедия / под ред. Ю.Л.Мазора и др. - М.: Издательский дом «Додэка-XXI», 2002, с.63-64], признаки которого реализованы, по существу, во всех соответствующих способах и который является аналогом предлагаемому техническому решению. В этом способе информацию источника последовательно преобразуют в сообщение в физико-электрическом преобразователе информации, кодируют его в кодере, в радиопередающем устройстве модулируют несущую частоту закодированным сообщением и посылают сигнал по каналу связи, принимают сигнал в радиоприемном устройстве, демодулируют его, декодируют и производят обратное электрофизическое преобразование сообщения информации в удобный для потребителя вид.A known method of transmitting and receiving information [Radio engineering: Encyclopedia / ed. Yu.L. Mazora et al. - M.: Dodeka-XXI Publishing House, 2002, pp. 63-64], the features of which are implemented, in essence, in all relevant methods and which is analogous to the proposed technical solution. In this method, the source information is sequentially converted into a message in the physicoelectric information converter, encoded in an encoder, in the radio transmitter, the carrier frequency is encoded by a message and a signal is sent via the communication channel, a signal is received in the radio receiver, it is demodulated, it is decoded and the electrophysical inverse is performed transformation of the message of information in a form convenient for the consumer.

Наиболее близким аналогом (прототипом) настоящего изобретения является способ передачи информации, при котором поток битов, в том числе при необходимости сформированный заданным упорядоченным образом из Z потоков, разделяют на равные группы из k битов каждая и информацию, содержащуюся в конкретной группе из k битов с общим числом вариантов групп М=2^k, передают М-арным сигналом, соответствующим этой конкретной группе, в такте заданной длительности Т в виде импульса, который формируют с момента времени от начала такта передачи информации, в течение такта воспроизводят его форму по заданному закону в соответствии с одной из заданного набора форм, при необходимости периодически посылают импульс опорного сигнала, и при тактово синхронизированном приеме конкретного М-арного сигнала получают поток битов, при необходимости распределяют его заданным упорядоченным образом на Z потоков, и восстанавливают информацию, передаваемую в такте [Скляр Бернард. Цифровая связь. Теоретические основы и практическое применение. Изд. 2-е испр.: пер. с англ. - М.: Издательский дом «Вильямс», 2004. - 1104 с. (прототип с.32-36)].The closest analogue (prototype) of the present invention is a method of transmitting information in which a bit stream, including if necessary formed in a predetermined ordered manner from Z streams, is divided into equal groups of k bits each and information contained in a specific group of k bits with the total number of options groups M = 2 ^k, M-ary transmit signal corresponding to this specific group, in a predetermined cycle duration T of the pulse, which is formed from the time from the beginning of the transmission cycle information, The beat section reproduces its shape in accordance with a given law in accordance with one of a given set of forms, if necessary, periodically sends a pulse of the reference signal, and with clockwise synchronized reception of a specific M-ary signal, a bit stream is received, if necessary, it is distributed in a predetermined ordered manner to Z streams, and restore information transmitted in tact [Sklyar Bernard. Digital communication. Theoretical foundations and practical application. Ed. 2nd rev .: trans. from English - M.: Williams Publishing House, 2004. - 1104 p. (prototype p.32-36)].

Преимуществом заявляемого способа ПИ по сравнению с известными и прототипом является возможность дальнейшего повышения технико-экономической эффективности благодаря тому, что формируют и передают импульсы М-арных сигналов в виде предложенных функций времени, зависящих от нескольких параметров, которые удовлетворяют сформулированным условиям их выбора. Существенной особенностью способа является разделение заданным образом группы из k битов на подгруппы, каждой из которых соответствует свой параметр и соответствующее ей количество битов, выбранных так, что их сумма равна k. Многообразие указанных функций обусловлено многообразием вариантов наборов параметров, обеспечивающих передачу больших объемов информации. При приеме сигналов их параметры хорошо различаются. Кроме того, при фиксированном значении введенного далее параметра c_j передачу сигналов осуществляют с одинаковой энергией за такт.The advantage of the proposed method of PI in comparison with the known and prototype is the possibility of further improving technical and economic efficiency due to the fact that they generate and transmit pulses of M-ary signals in the form of the proposed functions of time, depending on several parameters that satisfy the formulated conditions for their choice. An essential feature of the method is the division of a group of k bits into subgroups in a given way, each of which has its own parameter and the corresponding number of bits selected so that their sum is k. The variety of these functions is due to the variety of options for sets of parameters that ensure the transfer of large amounts of information. When receiving signals, their parameters differ well. In addition, with a fixed value of the parameter c _j introduced below, the signals are transmitted with the same energy per cycle.

Отличительная особенность заявляемого изобретения от прототипа заключается в том, что оно позволяет существенно увеличить количество битов, передаваемых за такт М-арными сигналами, и, тем самым, увеличить объем переданной информации.A distinctive feature of the claimed invention from the prototype is that it can significantly increase the number of bits transmitted per clock M-ary signals, and thereby increase the amount of transmitted information.

Для достижения указанного технического результата в способе передачи информации, при котором поток битов, в том числе при необходимости сформированный заданным упорядоченным образом из Z потоков, разделяют на равные группы из k битов каждая и информацию, содержащуюся в конкретной группе из k битов с общим числом вариантов групп М=2^k передают М-арным сигналом, соответствующим этой конкретной группе, в такте заданной длительности Т в виде импульса, который формируют с момента времени от начала такта передачи информации, в течение такта воспроизводят его форму по заданному закону в соответствии с одной из заданного набора форм, при необходимости периодически посылают импульс опорного сигнала, и при тактово синхронизированном приеме конкретного М-арного сигнала получают поток битов, при необходимости распределяют его заданным упорядоченным образом на Z потоков, и восстанавливают информацию, передаваемую в такте, в соответствии с настоящим изобретением импульс конкретного М-арного сигнала формируют и передают в пределах такта длительностью Т в виде функции времени t, отсчитываемого от начала такта передачи информации и отнесенного к длительности такта,

, содержащей заданные положительные величины Р₀ с размерностью энергии и безразмерную x_m,0, одинаковые для всех М-арных сигналов, параметры δ_i, c_j и x_m,n, которые могут изменяться соответственно в зависимости от индексов i, j, m и n, где индексы i, j могут принимать значения соответственно от 1 до 2^kδ, 2^kc, индекс n может изменяться от 1 до заданного N, индекс m может изменяться при заданном n от 1 до

, показатель степени kδ может принимать значения 1 или 0, а показатели степеней kc и kx_n могут принимать значения, равные целым положительным числам или нулю, и все показатели степеней выбраны так, что сумма их значений равна k, при этом группы из k битов заданным образом разделены на количество подгрупп, равное количеству показателей степеней kδ, kc, kx_n, отличных от нуля, с количеством битов в каждой подгруппе, равным показателю степени этой подгруппы, причем каждой из полученных таким образом подгрупп соответствует свой параметр с отличным от нуля соответствующим показателем степени, между вариантами битов в каждой подгруппе и соответствующим ей параметром с его конкретными индексами установлено заданным образом взаимно однозначное соответствие,

при n₂≤N равны

, а при n₂>N равны

, δ_i - безразмерный параметр, определяющий знак функции F_ijmn(t), при kδ=1 его значения равны δ₁=1 и δ₂=-1, а при kδ=0 он имеет одно значение δ₁=1, c_j - безразмерный параметр, определяющий долю от величины P₀, соответствующую энергии, передаваемой в конкретном импульсе, значения c_j выбраны из диапазона 0<c_j≤1 и при kc≠0 преимущественно заданы в виде c_j=j/2^kc, а при kc=0 значение c_j выбрано из указанного для него диапазона и фиксировано для всех М-арных сигналов, x_m,n - безразмерные параметры, удовлетворяющие условию x_m,n≥0 и при kx_n≠0 преимущественно заданы в виде

, а при kx_n=0 значение x_m,n выбрано из указанного для него диапазона и фиксировано для всех М-арных сигналов, при приеме сигнала в течение такта измеряют изменение во времени энергии импульса, при необходимости определяют знак δ_i и соответствующий вариант бита, вычисляют отношение Р_и/Р_ио, где Р_и - полная энергия импульса, измеренная при приеме сигнала, а Р_ио - полная энергия импульса, измеренная и запомненная при приеме последнего опорного сигнала с j=2^kc, и определяют соответствующее этому отношению ближайшее по величине c_j и соответствующий вариант из kc битов, преимущественно через изменение во времени энергии импульса вычисляют z₀ и z_n из выражений

и

для n от 1 до N,

,

- энергия импульса, измеренная за время

отсчитываемое от начала такта и заданное в виде

, где n₁ изменяется от 1 до 2N+1, а параметры

и

заданы в видеTo achieve the indicated technical result in a method of transmitting information in which a bit stream, including if necessary formed in a predetermined ordered manner from Z streams, is divided into equal groups of k bits each and information contained in a specific group of k bits with a total number of options groups M = 2 ^k transmit M-ary signal corresponding to this particular group, in a beat of a given duration T in the form of a pulse, which is formed from the point in time from the beginning of the transmission of information during the clock produce its shape in accordance with a given law in accordance with one of a given set of forms, if necessary, periodically send a pulse of the reference signal, and with a clockwise synchronized reception of a specific M-ary signal, a bit stream is received, if necessary, it is distributed in a predetermined ordered manner to Z streams, and restored the information transmitted in a cycle, in accordance with the present invention, the pulse of a particular M-ary signal is generated and transmitted within a cycle of duration T as a function of time t, counted Vai on the beginning of the measure of information transfer and assignment to a cycle duration,

containing specified positive values of P ₀ with the dimension of energy and dimensionless x _{m, 0} , the same for all M-ary signals, the parameters δ _i , c _j and x _{m, n} , which can vary respectively depending on the indices i, j, m and n, where the indices i, j can take values from 1 to 2 ^kδ , 2 ^kc , the index n can vary from 1 to a given N, the index m can change for a given n from 1 to

, the exponent kδ can take values 1 or 0, and the exponents kc and kx _n can take values equal to positive integers or zero, and all exponents are chosen so that the sum of their values is k, while the groups of k bits are given divided into the number of subsets equal to the number of exponents kδ, kc, kx _n, different from zero, the number of bits in each subgroup equal to the exponent of this subgroup, wherein each of the subgroups obtained in this manner corresponds to a parameter other than well I corresponding exponent bits between options in each subgroup and its corresponding parameter with specific indexes set in a predetermined manner one correspondence,

when n ₂ ≤N are equal

, and for n ₂ > N are equal

, δ _i is the dimensionless parameter that determines the sign of the function F _ijmn (t), for kδ = 1 its values are δ ₁ = 1 and δ ₂ = -1, and for kδ = 0 it has one value δ ₁ = 1, c _j is a dimensionless parameter that determines the fraction of the quantity P ₀ corresponding to the energy transmitted in a particular pulse, the values of c _j are selected from the range 0 <c _j ≤1 and, for kc ≠ 0, are predominantly given in the form c _j = j / 2 ^kc , and for kc = 0 the value of c _j is selected from the range and is fixed for all M-ary _signals, x _{m, n} specified for it - dimensionless parameters satisfying x _{m, n} ≥0 and kx _n ≠ 0 preferably set in ve e

and at kx _n = 0 the value x _{m, n is} selected from the range specified for it and fixed for all M-ary signals, when a signal is received during a clock, the change in the pulse energy is measured over time, if necessary, determine the sign of δ _i and the corresponding bit option , calculate the ratio P _and / P _io , where P _and is the total pulse energy measured when receiving the signal, and P _io is the total pulse energy measured and stored when receiving the last reference signal with j = 2 ^kc , and determine the nearest largest c _j and suitable kc embodiment of bits, preferably through a change in time of the pulse energy is calculated and z ₀ z _n from the expressions

and

for n from 1 to N,

,

- pulse energy measured over time

counted from the beginning of the measure and set as

where n ₁ varies from 1 to 2N + 1, and the parameters

and

are given in the form

………………………………………………………………………………………………………………………………

где 2≤n₂≤2N,

where 2≤n ₂ ≤2N,

………………………………………………………………………………………………………………………………

где sign(а) равен 0, если а равно 0, равен 1, если а>0 и -1, если а<0, а

и

соответственно максимальное и минимальное значения из

и

, определяют y₁ и y_n из выражений

и

при 2≤n≤N, определяют N параметров x_m,n из заданных наборов x_m,n как ближайшие к вычисленным y_n и определяют соответствующие этим параметрам x_m,n варианты из kx_n битов, при этом указанные действия по определению конкретных параметров осуществляют при условии, что показатели степени для этих параметров не являются равными нулю, по определенным таким образом для каждой подгруппы конкретным вариантам из соответствующего каждой подгруппе числа битов восстанавливают заданным образом конкретную группу из k битов, кроме того, при необходимости отделения последовательно передаваемых сигналов, в том числе для выделения опорных сигналов, импульс не передают по крайней мере в одном из разделительных тактов между отделяемыми сигналами.where sign ( a ) is 0, if a is 0, it is 1, if a > 0 and -1, if a <0, and

and

respectively, the maximum and minimum values from

and

, y ₁ and y _{n are} determined from the expressions

and

when 2≤n≤N, N parameters x _{m, n} from the given sets x _{m, n} are determined as closest to the calculated y _n and the variants corresponding to these parameters x _{m, n} are determined from kx _n bits, and the indicated steps for determining specific parameters they are carried out under the condition that the exponents for these parameters are not equal to zero; according to the particular options thus determined for each subgroup, from the number of bits corresponding to each subgroup, a specific group of k bits is restored in a predetermined manner, in addition, if necessary, If sequentially transmitted signals are transmitted, including for extracting reference signals, the pulse is not transmitted in at least one of the separation clocks between the separated signals.

В существующем уровне техники не выявлено источников информации, которые содержали бы сведения о способах того же назначения с указанной совокупностью отличительных признаков, что позволяет считать способ ПИ по настоящему изобретению новым и имеющим изобретательский уровень.In the current level of technology, no sources of information have been identified that would contain information about methods of the same purpose with the specified set of distinctive features, which allows us to consider the PI method of the present invention as new and having an inventive step.

Способ ПИ по настоящему изобретению может быть воплощен в системе цифровой связи с соответствующей организацией ее работы и известными методами обработки сигналов. Ниже изобретение описано более детально.The PI method of the present invention can be implemented in a digital communication system with the appropriate organization of its work and known signal processing methods. The invention is described in more detail below.

Сущность способа заключается в следующем. Поток битов информации (в том числе при необходимости сформированный заданным упорядоченным образом из Z потоков) разделяют на равные группы из k битов каждая. Информацию, содержащуюся в конкретной группе из k битов с общим числом вариантов групп M=2^k, передают М-арным сигналом, соответствующим этой конкретной группе, в такте заданной длительности Т в виде импульса. Импульс М-арного сигнала формируют с момента времени от начала такта передачи информации. В течение такта воспроизводят его форму по заданному закону в соответствии с одной из заданного набора форм. При необходимости периодически посылают импульс опорного сигнала. При тактово синхронизированном приеме конкретного М-арного сигнала получают поток битов, при необходимости поток битов распределяют заданным упорядоченным образом на Z потоков и восстанавливают информацию, передаваемую в такте.The essence of the method is as follows. The stream of information bits (including, if necessary, formed from a set of Z streams in a predetermined ordered manner) is divided into equal groups of k bits each. The information contained in a particular group of k bits with a total number of group options M = 2 ^k is transmitted by an M-ary signal corresponding to this particular group in a beat of a given duration T in the form of a pulse. The pulse of the M-ary signal is formed from the moment of time from the beginning of the information transmission cycle. During a measure, its shape is reproduced according to a given law in accordance with one of a given set of forms. If necessary, periodically send a pulse of the reference signal. With a clock-synchronized reception of a specific M-ary signal, a bit stream is obtained, if necessary, the bit stream is distributed in a predetermined ordered manner to Z streams and the information transmitted in the clock is restored.

Технический результат, заключающийся в увеличении объема передаваемой информации в заданной полосе частот, достигается за счет того, что при передаче импульс конкретного М-арного сигнала формируют и передают в пределах такта длительностью Т в виде функции времени t, отсчитываемого от начала такта передачи информации и отнесенного к длительности такта,The technical result, which consists in increasing the amount of information transmitted in a given frequency band, is achieved due to the fact that during transmission, a pulse of a specific M-ary signal is generated and transmitted within a measure of duration T as a function of time t, counted from the beginning of the information transfer measure and related to the duration of the beat

, содержащей заданные положительные величины Р₀ с размерностью энергии и безразмерную x_m,0, одинаковые для всех М-арных сигналов, параметры δ_i, c_j и x_m,n. Параметры δ_i, c_j и x_m,n могут изменяться соответственно в зависимости от индексов i, j, m и n, где индексы i, j могут принимать значения соответственно от 1 до 2^kδ, 2^kc, индекс n может изменяться от 1 до заданного N, индекс m может изменяться при заданном n от 1 до

. Показатель степени kδ может принимать значения 1 или 0, а показатели степеней kc и kx_n могут принимать значения, равные целым положительным числам или нулю. Важной отличительной особенностью способа является разделение заданным образом группы из k битов на подгруппы, каждой из которых соответствует свой параметр и отличный от нуля показатель степени. Количество битов в каждой подгруппе равно показателю степени этой подгруппы. Все показатели степеней выбраны так, что сумма их значений равна k. Группы из k битов заданным образом разделены на количество подгрупп, равное количеству показателей степеней kδ, kc, kx_n, отличных от нуля, с количеством битов в каждой подгруппе, равным показателю степени этой подгруппы. Каждой из полученных таким образом подгрупп соответствует свой параметр с отличным от нуля соответствующим показателем степени. Между вариантами битов в каждой подгруппе и соответствующим ей параметром с его конкретными индексами установлено заданным образом взаимно однозначное соответствие. Значения b_n при n≤N равны

, а при n>N они равны

.

Comprising a predetermined positive value P ₀ and with the dimensions of energy dimensionless x _{m, 0,} which are identical for all M-ary signals, parameters δ _i, c _j and x _{m, n.} The parameters δ _i , c _j and x _{m, n} can vary, respectively, depending on the indices i, j, m and n, where the indices i, j can take values from 1 to 2 ^kδ , 2 ^kc , respectively, the index n can vary from 1 to a given N, the index m can vary for a given n from 1 to

. The exponent kδ can take values 1 or 0, and the exponents kc and kx _n can take values equal to positive integers or zero. An important distinguishing feature of the method is the division in a given way of a group of k bits into subgroups, each of which corresponds to its own parameter and a non-zero exponent. The number of bits in each subgroup is equal to the exponent of this subgroup. All exponents are chosen so that the sum of their values is equal to k. Groups of k bits are predefined divided by the number of subgroups equal to the number of exponents of degrees kδ, kc, kx _n other than zero, with the number of bits in each subgroup equal to the exponent of this subgroup. Each of the subgroups thus obtained has its own parameter with a non-zero corresponding exponent. A one-to-one correspondence is established between the bit options in each subgroup and the corresponding parameter with its specific indices in a predetermined manner. The values of b _n for n≤N are equal

, and for n> N they are equal

.

Безразмерный параметр δ_i определяет знак функции F_ijmn (t). При kδ=1 его значения равны δ₁=1 и δ₂=-1, а при kδ=0 он имеет одно значение δ₁=1. Безразмерный параметр c_j определяет долю от величины P₀, соответствующую энергии, передаваемой в конкретном импульсе. Значения c_j выбраны из диапазона 0<c_j≤1 и при kc≠0 преимущественно заданы в виде c_j=j/2^kc, а при kc=0 значение c_j выбрано из указанного для него диапазона и фиксировано для всех М-арных сигналов. Безразмерные параметры x_m,n удовлетворяют условию x_m,n≥0 и при kx_n≠0 преимущественно заданы в виде

, а при kx_n=0 значение x_m,n выбрано из указанного для него диапазона и фиксировано для всех М-арных сигналов.The dimensionless parameter δ _i determines the sign of the function F _ijmn (t). For kδ = 1, its values are equal to δ ₁ = 1 and δ ₂ = -1, and for kδ = 0 it has one value δ ₁ = 1. The dimensionless parameter c _j determines the fraction of P ₀ corresponding to the energy transmitted in a particular pulse. The values of c _j are selected from the range 0 <c _j ≤ 1 and for kc ≠ 0 they are predominantly given in the form c _j = j / 2 ^kc , and for kc = 0 the value of c _{j is} selected from the range specified for it and fixed for all M-ar signals. The dimensionless parameters x _{m, n} satisfy the condition x _{m, n} ≥ 0, and for kx _n ≠ 0 they are predominantly given in the form

and for kx _n = 0 the value x _{m, n is} selected from the range indicated for it and fixed for all M-ary signals.

Для осуществления способа из предложенного класса сигналов выбрана система сигналов, удовлетворяющих указанным условиям.To implement the method from the proposed class of signals, a system of signals is selected that satisfy the specified conditions.

При приеме сигнала производят следующие действия и применяют следующие правила:When receiving a signal, perform the following actions and apply the following rules:

- в течение такта измеряют изменение во времени энергии импульса,- during the cycle measure the change in time of the pulse energy,

- при необходимости определяют знак δ_i и соответствующий вариант бита,- if necessary, determine the sign of δ _i and the corresponding version of the bit,

- периодически измеряют и запоминают полную энергию Р_ио опорного сигнала с j=2^kc, причем при приеме следующего опорного сигнала эта информация обновляется,- periodically measure and remember the total energy P _{io of the} reference signal with j = 2 ^kc , and when receiving the next reference signal, this information is updated,

- вычисляют отношение Р_и/Р_ио, где Р_и - полная энергия импульса, измеренная при приеме сигнала, и определяют соответствующее этому отношению ближайшее по величине c_j и соответствующий вариант из kc битов,- calculating a ratio of P _and / _uo P, where P _and - the total pulse energy measured when receiving the signal, and determine the corresponding relation in magnitude near c _j and a corresponding embodiment of kc bits

- измеряют энергию импульса

за время

, отсчитываемое от начала такта и заданное в виде

, где n₁ изменяется от 1 до 2N+1,- measure the energy of the pulse

during

counted from the beginning of the measure and set as

where n ₁ varies from 1 to 2N + 1,

- преимущественно через изменение во времени энергии импульса вычисляют z₀ и z_n из выражений

и

, для n от 1 до N,

,

- энергия импульса, измеренная за время

, отсчитываемое от начала такта и заданное в виде

, где n₁ изменяется от 1 до 2N+1, а параметры

и

заданы в виде- mainly through the change in time of the pulse energy, z ₀ and z _n are calculated from the expressions

and

, for n from 1 to N,

,

- pulse energy measured over time

counted from the beginning of the measure and set as

where n ₁ varies from 1 to 2N + 1, and the parameters

and

are given in the form

………………………………………………………………………………………………………………………………

где 2≤n₂≤2N,

where 2≤n ₂ ≤2N,

………………………………………………………………………………………………………………………………

где sign(а) равен 0, если а равно 0, равен 1, если а>0 и -1, если а<0, а

и

соответственно максимальное и минимальное значения из

и

,where sign ( a ) is 0, if a is 0, it is 1, if a > 0 and -1, if a <0, and

and

respectively, the maximum and minimum values from

and

,

- определяют y₁ и y_n из выражений

и

при 2≤n≤N,- determine y ₁ and y _n from the expressions

and

at 2≤n≤N,

- определяют N параметров x_m,n из заданных наборов x_m,n как ближайшие к вычисленным y_n и определяют соответствующие этим параметрам x_m,n варианты из kx_n битов.- determine N parameters x _{m, n} from the given sets x _{m, n} as closest to the calculated y _n and determine the variants corresponding to these parameters x _{m, n} from kx _n bits.

Указанные действия по определению конкретных параметров осуществляют при условии, что показатели степени для этих параметров не являются равными нулю. По определенным таким образом для каждой подгруппы конкретным вариантам из соответствующего каждой подгруппе числа битов восстанавливают заданным образом конкретную группу из k битов. При необходимости отделения последовательно передаваемых сигналов, в том числе для выделения опорных сигналов, импульс не передают по крайней мере в одном из разделительных тактов между отделяемыми сигналами.The indicated actions to determine specific parameters are carried out under the condition that the exponents for these parameters are not equal to zero. According to the particular variants determined in this way for each subgroup, from the number of bits corresponding to each subgroup, a specific group of k bits is restored in a predetermined manner. If it is necessary to separate sequentially transmitted signals, including for extracting reference signals, the pulse is not transmitted in at least one of the separation clocks between the separated signals.

Разделение группы из k битов предложенным образом на подгруппы существенно повышает эффективность передачи и обработки информации при ее восстановлении. Это обусловлено возможностью работать с вариантами по каждому параметру в отдельности. Благодаря этому повышается быстродействие восстановления информации и упрощается реализация способа.Dividing a group of k bits in the proposed manner into subgroups significantly increases the efficiency of transmission and processing of information during its recovery. This is due to the ability to work with options for each parameter individually. This improves the speed of information recovery and simplifies the implementation of the method.

Заявляемый способ позволяет увеличить объем передаваемой за такт информации, в том числе осуществлять возможность передачи с одинаковой энергией сигналов в тактах.The inventive method allows to increase the amount of information transmitted per cycle, including the ability to transmit signals with the same energy in cycles.

Отметим, что для конкретной системы связи совокупность наборов параметров определена и упорядочена заданным образом. Упомянутое упорядочивание, подразумевающее возможную вариативность, обеспечивает дополнительное повышение защищенности передаваемой информации. Кроме того, повышение защищенности связано с возможностью задания параметра x_m,0.Note that for a particular communication system, the set of parameter sets is defined and ordered in a given way. The mentioned ordering, implying possible variability, provides an additional increase in the security of the transmitted information. In addition, increased security is associated with the ability to set the parameter x _{m, 0} .

На следующем простом примере проиллюстрируем возможности заявляемого способа.The following simple example illustrates the capabilities of the proposed method.

Передаем в такте информацию М-арным сигналом. Зададим параметр x_m,0, например x_m,0=0.376. В соответствии с заявляемым способом группа из k битов заданным образом разделена на подгруппы. Выбраны следующие показатели степеней:We transmit information with a M-ary signal. Set the parameter x _{m, 0} , for example x _{m, 0} = 0.376. In accordance with the claimed method, a group of k bits in a predetermined manner is divided into subgroups. The following exponents are selected:

1. kδ=1. Соответствующая подгруппа содержит 1 бит, индекс i принимает значения 1 и 2, подгруппа включает два варианта, которым соответствуют δ₁=1, δ₂=-1.1. kδ = 1. The corresponding subgroup contains 1 bit, the index i takes values 1 and 2, the subgroup includes two options that correspond to δ ₁ = 1, δ ₂ = -1.

2. kc=2. Соответствующая подгруппа содержит 2 бита, индекс j принимает значения от 1 до 4, подгруппа включает четыре варианта, которым соответствует набор параметров с₁=1/4, с₂=1/2, с₃=3/4, с₄=1.2. kc = 2. The corresponding subgroup contains 2 bits, the index j takes values from 1 to 4, the subgroup includes four options that correspond to a set of parameters with ₁ = 1/4, with ₂ = 1/2, with ₃ = 3/4, and ₄ = 1.

3. Параметры x_m,n заданы в количестве N=5. Соответствующая каждому из этих параметров подгруппа содержит 3 бита (kx_n=3), индекс m принимает значения от 1 до 8, каждая подгруппа включает восемь для всех n одинаковых вариантов, которым соответствует набор параметров х_1,n=0, х_2,n=1/7, х_3,n=2/7, х_4,n=3/7, х_5,n=4/7, х_6,n=5/7, х_7,n=6/7, х_8,n=1.3. The parameters x _{m, n are} given in an amount of N = 5. The subgroup corresponding to each of these parameters contains 3 bits (kx _n = 3), the index m takes values from 1 to 8, each subgroup includes eight for all n identical options, which correspond to a set of parameters x _{1, n} = 0, x _{2, n} = 1/7, x _{3, n} = 2/7, x _{4, n} = 3/7, x _{5, n} = 4/7, x _{6, n} = 5/7, x _{7, n} = 6/7, x _{8, n} = 1.

При этом в рассматриваемом примере сумма битов всех подгрупп равна k=1+2+3×5=18.Moreover, in the considered example, the sum of the bits of all subgroups is k = 1 + 2 + 3 × 5 = 18.

Приведем результаты математического моделирования передачи информации для рассматриваемого примера в части касающейся определения параметров x_m,n. В соответствии с формулой изобретения в моменты времени

, равные 1/11; 2/11; 3/11; …; 10/11; 1 представлены

с погрешностью 7% и на основании всех необходимых, заранее определенных, параметров вычислены соответствующие им значения y_n: y₁=0.142857, y₂=0.285714, y₃=1.847169×10^-9, y₄=0.857143, y₅=0.571429. Определены x_m,n из заданных наборов параметров x_m,n как ближайшие к вычисленным значениям y_n: х_2,1=0.142857(1/7), х_3,2=0.285714(2/7), х_1,3=0, х_7,4=0.857143(6/7), х_5,5=0.571429(4/7). Для различимости параметров сигналов модули разностей |x_m,n-y_n| в данном примере не должны превышать 1/14=0.071429. Получены следующие значения указанных модулей: |х_2,1-y₁|=1.457076×10^-10, |х_3,2-y₂|=6.624221×10^-10, |х_1,3-y₃|=1.847169×10^-9, |х_7,4-y₄|=1.739875×10^-8, |х_5,5-y₅|=4.606608×10^-8.We present the results of mathematical modeling of information transfer for the considered example in the part concerning the determination of parameters x _{m, n} . In accordance with the claims at time points

equal to 1/11; 2/11; 3/11; ...; 10/11; 1 presented

with an error of 7% and on the basis of all the necessary predefined parameters, the corresponding y _n values were calculated: y ₁ = 0.142857, y ₂ = 0.285714, y ₃ = 1.847169 × 10 ^-9 , y ₄ = 0.857143, y ₅ = 0.571429. X _{m, n were} determined from the given sets of parameters x _{m, n} as the closest to the calculated values of y _n : x _2.1 = 0.142857 (1/7), x _3.2 = 0.285714 (2/7), x _1.3 = 0, x _7.4 = 0.857143 (6/7), x _5.5 = 0.571429 (4/7). For the distinguishability of the parameters of the signals, the moduli of differences | x _{m, n} -y _n | in this example should not exceed 1/14 = 0.071429. The following values of the indicated modules were obtained: | x _2.1 -y ₁ | = 1.457076 × 10 ^-10 , | x _3.2 -y ₂ | = 6.624221 × 10 ^-10 , | x _1.3 -y ₃ | = 1.847169 × 10 ^-9 , | x _7.4 -y ₄ | = 1.739875 × 10 ^-8 , | x _5.5 -y ₅ | = 4.606608 × 10 ^-8 .

Таким образом, параметры сигналов хорошо различаются.Thus, the signal parameters differ well.

В данном примере передачи информации, содержащейся в конкретной группе из k=18 битов, общее число возможных вариантов таких групп равно М=2^k=2¹⁸=262144. В предложенном способе восстановление этой конкретной группы при приеме значительно упрощается, так как производится поэтапно для подгрупп с существенно меньшим количеством вариантов для каждой, а конкретную группу из k битов восстанавливают заданным образом из первоначально восстановленных подгрупп. Кроме того, при фиксированном значении параметра c_j передача сигналов осуществляется с одинаковой энергией в такте. Результативность и эффективность использования заявляемого способа состоит в том, что он может быть применен на практике для развития и совершенствования систем цифровой связи с соответствующей организацией их работы, а также в других приложениях. Способ позволяет упростить передачу и прием информации М-арными сигналами.In this example, the transmission of information contained in a particular group of k = 18 bits, the total number of possible options for such groups is M = 2 ^k = 2 ¹⁸ = 262144. In the proposed method, the restoration of this particular group during reception is greatly simplified, since it is performed in stages for subgroups with a significantly smaller number of options for each, and a specific group of k bits is restored in a predetermined manner from the initially restored subgroups. In addition, at a fixed value of the parameter c _j , the signals are transmitted with the same energy per cycle. The effectiveness and efficiency of using the proposed method lies in the fact that it can be applied in practice for the development and improvement of digital communication systems with the appropriate organization of their work, as well as in other applications. The method allows to simplify the transmission and reception of information by M-ary signals.

Таким образом, отличительные признаки заявляемого способа обеспечивают появление новых свойств, не достигаемых в прототипе и аналогах. Проведенный анализ позволил установить: аналоги с совокупностью признаков, тождественных всем признакам заявленного технического решения, отсутствуют, что указывает на соответствие заявленного способа условию «новизны». Результаты поиска известных решений в области связи с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипа признаками заявляемого способа, показали, что они не следуют явным образом из уровня техники. Также не выявлена известность влияния предусматриваемых существенными признаками заявленного изобретения действий на достижение указанного результата. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию патентоспособности «изобретательский уровень».Thus, the distinctive features of the proposed method provide the appearance of new properties not achieved in the prototype and analogues. The analysis made it possible to establish: analogues with a set of features that are identical to all the features of the claimed technical solution are absent, which indicates the conformity of the claimed method to the “novelty” condition. The search results for known solutions in the field of communications in order to identify signs that match the distinctive features of the prototype of the proposed method showed that they do not follow explicitly from the prior art. Also, the popularity of the influence of the actions provided for by the essential features of the claimed invention on the achievement of the specified result has not been revealed. Therefore, the claimed invention meets the condition of patentability "inventive step".

Claims (1)

Способ передачи информации, при котором поток битов, в том числе при необходимости сформированный заданным упорядоченным образом из Z потоков, разделяют на равные группы из k битов каждая и информацию, содержащуюся в конкретной группе из k битов с общим числом вариантов групп М=2^k, передают М-арным сигналом, соответствующим этой конкретной группе, в такте заданной длительности Т в виде импульса, который формируют с момента времени от начала такта передачи информации, в течение такта воспроизводят его форму по заданному закону в соответствии с одной из заданного набора форм, при необходимости периодически посылают импульс опорного сигнала, и при тактово синхронизированном приеме конкретного М-арного сигнала получают поток битов, при необходимости распределяют его заданным упорядоченным образом на Z потоков, и восстанавливают информацию, передаваемую в такте, отличающийся тем, что импульс конкретного М-арного сигнала формируют и передают в пределах такта длительностью Т в виде функции времени t, отсчитываемого от начала такта передачи информации и отнесенного к длительности такта,

, содержащей заданные положительные величины Р₀ с размерностью энергии и безразмерную x_m,0, одинаковые для всех М-арных сигналов, параметры δ_i, c_j и x_m,n, которые могут изменяться соответственно в зависимости от индексов i, j, m и n, где индексы i, j могут принимать значения соответственно от 1 до 2^kδ, 2^kc, индекс n может изменяться от 1 до заданного N, индекс m может изменяться при заданном m от 1 до

, показатель степени kδ может принимать значения 1 или 0, а показатели степеней kc и kx_n могут принимать значения, равные целым положительным числам или нулю, и все показатели степеней выбраны так, что сумма их значений равна k, при этом группы из k битов заданным образом разделены на количество подгрупп, равное количеству показателей степеней kδ, kc, kx_n, отличных от нуля, с количеством битов в каждой подгруппе, равным показателю степени этой подгруппы, причем каждой из полученных таким образом подгрупп соответствует свой параметр с отличным от нуля соответствующим показателем степени, между вариантами битов в каждой подгруппе и соответствующим ей параметром с его конкретными индексами установлено заданным образом взаимно однозначное соответствие,

, при n₂≤N равны

, а при n₂>N равны

, δ_i - безразмерный параметр, определяющий знак функции F_ijmn(t), при kδ=1 его значения равны δ₁=1 и δ₂=-1, а при kδ=0 он имеет одно значение δ₁=1, c_j - безразмерный параметр, определяющий долю от величины Р₀, соответствующую энергии, передаваемой в конкретном импульсе, значения c_j выбраны из диапазона 0<c_j≤1 и при kc≠0 преимущественно заданы в виде c_j=j/2^kc, а при kc=0 значение c_j выбрано из указанного для него диапазона и фиксировано для всех М-арных сигналов, x_m,n - безразмерные параметры, удовлетворяющие условию x_m,n≥0 и при kx_n≠0 преимущественно заданы в виде

, а при kx_n=0 значение x_m,n выбрано из указанного для него диапазона и фиксировано для всех М-арных сигналов, при приеме сигнала в течение такта измеряют изменение во времени энергии импульса, при необходимости определяют знак δ_i и соответствующий вариант бита, вычисляют отношение Р_и/Р_ио, где Р_и - полная энергия импульса, измеренная при приеме сигнала, а Р_ио - полная энергия импульса, измеренная и запомненная при приеме последнего опорного сигнала с j=2^kc, и определяют соответствующее этому отношению ближайшее по величине c_j и соответствующий вариант из kc битов, преимущественно через изменение во времени энергии импульса вычисляют z₀ и z_n из выражений

и

для n от 1 до N,

,

- энергия импульса, измеренная за время

, отсчитываемое от начала такта и заданное в виде

, где n₁ изменяется от 1 до 2N+1, а параметры

и

заданы в виде

……………………………………………………………

где 2≤n₂≤2N,
……………………………………………………………

где sign(a) равен 0, если а равно 0, равен 1, если а>0 и -1, если а<0, а

и

соответственно максимальное и минимальное значения из

и

, определяют y₁ и y_n из выражений

и

при 2≤n≤N, определяют N параметров x_m,n из заданных наборов x_m,n как ближайшие к вычисленным y_n и определяют соответствующие этим параметрам x_m,n варианты из kx_n битов, при этом указанные действия по определению конкретных параметров осуществляют при условии, что показатели степени для этих параметров не являются равными нулю, по определенным таким образом для каждой подгруппы конкретным вариантам из соответствующего каждой подгруппе числа битов восстанавливают заданным образом конкретную группу из k битов, кроме того, при необходимости отделения последовательно передаваемых сигналов, в том числе для выделения опорных сигналов, импульс не передают по крайней мере в одном из разделительных тактов между отделяемыми сигналами. A method of transmitting information in which a bit stream, including, if necessary, generated in a predetermined ordered manner from Z streams, is divided into equal groups of k bits each and information contained in a specific group of k bits with a total number of group options M = 2 ^k , transmit an M-ary signal corresponding to this particular group, in a beat of a given duration T in the form of a pulse, which is formed from the moment of time from the beginning of the information transfer beat, during the beat, its shape is reproduced according to a given law in accordance with one of a given set of forms, if necessary, a reference signal pulse is periodically sent, and when a particular M-ary signal is clockly synchronized, a stream of bits is received, if necessary, it is distributed in a predetermined ordered manner to Z streams, and information transmitted in a clock is restored, characterized in that the pulse of a particular M-ary signal is generated and transmitted within a measure of duration T as a function of time t, counted from the beginning of the information transfer measure and referred to and tact

containing specified positive values of P ₀ with the dimension of energy and dimensionless x _{m, 0} , the same for all M-ary signals, the parameters δ _i , c _j and x _{m, n} , which can vary respectively depending on the indices i, j, m and n, where the indices i, j can take values from 1 to 2 ^kδ , 2 ^kc , the index n can vary from 1 to a given N, the index m can change for a given m from 1 to

, the exponent kδ can take values 1 or 0, and the exponents kc and kx _n can take values equal to positive integers or zero, and all exponents are chosen so that the sum of their values is k, while the groups of k bits are given divided into the number of subsets equal to the number of exponents kδ, kc, kx _n, different from zero, the number of bits in each subgroup equal to the exponent of this subgroup, wherein each of the subgroups obtained in this manner corresponds to a parameter other than well I corresponding exponent bits between options in each subgroup and its corresponding parameter with specific indexes set in a predetermined manner one correspondence,

, for n ₂ ≤N are equal

, and for n ₂ > N are equal

, δ _i is the dimensionless parameter that determines the sign of the function F _ijmn (t), for kδ = 1 its values are δ ₁ = 1 and δ ₂ = -1, and for kδ = 0 it has one value δ ₁ = 1, c _j is a dimensionless parameter that determines the fraction of the quantity P ₀ corresponding to the energy transmitted in a particular pulse, the values of c _j are selected from the range 0 <c _j ≤1 and, for kc ≠ 0, are predominantly given in the form c _j = j / 2 ^kc , and for kc = 0 the value of c _{j is} selected from the range specified for it and fixed for all M-ary signals, x _{m, n} are dimensionless parameters satisfying the condition x _{m, n} ≥ 0 and, for kx _n ≠ 0, are predominantly specified in de

and at kx _n = 0 the value x _{m, n is} selected from the range specified for it and fixed for all M-ary signals, when a signal is received during a clock, the change in the pulse energy is measured over time, if necessary, determine the sign of δ _i and the corresponding bit option , calculate the ratio P _and / P _io , where P _and is the total pulse energy measured when receiving the signal, and P _io is the total pulse energy measured and stored when receiving the last reference signal with j = 2 ^kc , and determine the nearest largest c _j and suitable kc embodiment of bits, preferably through a change in time of the pulse energy is calculated and z ₀ z _n from the expressions

and

for n from 1 to N,

,

- pulse energy measured over time

counted from the beginning of the measure and set as

where n ₁ varies from 1 to 2N + 1, and the parameters

and

are given in the form

…………………………………………………………………

where 2≤n ₂ ≤2N,
…………………………………………………………………

where sign (a) is 0 if a is 0, it is 1 if a> 0 and -1 if a <0, and

and

respectively, the maximum and minimum values from

and

, y ₁ and y _{n are} determined from the expressions

and

when 2≤n≤N, N parameters x _{m, n} from the given sets x _{m, n} are determined as the closest to the calculated y _n and the variants corresponding to these parameters x _{m, n} are determined from kx _n bits, and the indicated steps for determining specific parameters they are carried out under the condition that the exponents for these parameters are not equal to zero; according to the particular variants thus determined for each subgroup, from the number of bits corresponding to each subgroup, a specific group of k bits is restored in a predetermined manner, in addition, if necessary, If sequentially transmitted signals are transmitted, including for extracting reference signals, the pulse is not transmitted in at least one of the separation clocks between the separated signals.