RU2446568C1 - Способ передачи и приема информации - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к технике связи и может быть использовано для передачи и приема информации посредством цифровой связи. Технический результат - увеличение эффективности передачи информации, в том числе обеспечения необходимых информационной вместимости и дальности действия. Для этого разделяют заданным упорядоченным образом группы из K_n битов, соответствующей K_n синхронизированным бинарным цифровым потокам, на подгруппы с количеством битов в каждой подгруппе, выбранным так, что сумма битов всех подгрупп равна K_n, формированием М_l,n-арных символов с обеспечением заданного упорядоченного взаимно однозначного соответствия этих символов с подгруппами, а в подгруппах с обеспечением взаимно однозначного соответствия с вариантами битов в каждой подгруппе, формированием М_l,n-арных сигналов с одной одинаковой огибающей для всех сигналов в подгруппе, обеспечением ортогональности их огибающих и заданного упорядоченного взаимно однозначного соответствия подгрупп сигналов с огибающими, формированием конкретного М_n-арного сигнала в виде совокупности конкретных М_l,n-арных сигналов. При этом на приеме выделяют конкретные М_l,n-арные сигналы из их совокупности, переданной за такт, получают конкретные М_l,n-арные символы, выделяют в каждой подгруппе соответствующий вариант и восстанавливают по полученным вариантам заданным образом конкретную группу из K_n битов.

Description

Изобретение относится к технике связи, а точнее - к способам передачи и приема информации (СППИ) посредством цифровой связи. Проблема увеличения технико-экономической эффективности систем передачи и приема информации с учетом всех компонентов, влияющих на ее стоимость и технические показатели, в том числе обеспечения необходимых информационной вместимости и дальности действия, является актуальной, что, в свою очередь, требует развития и совершенствования способов передачи и приема информации.

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 являющийся 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.

Известен способ передачи и приема информации [Скляр Бернард. Цифровая связь. Теоретические основы и практическое применение. Изд. 2-е испр.: пер. с англ. - М.: Издательский дом «Вильямс», 2004. - 1104 с.32-36], в котором информацию источников последовательно форматируют, уплотняют, преобразуют уплотненные бинарные цифровые потоки в поток сигналов, передают его по каналу передачи, совместимому с передаваемыми сигналами, принимают поток сигналов и преобразуют его в уплотненные бинарные цифровые потоки, их разуплотняют, форматируют и направляют потребителю информации.

Наиболее близким аналогом (прототипом) настоящего изобретения является способ передачи и приема информации по патенту РФ №2338319 (может быть реализован в системе передачи и приема информации по патенту РФ №2338318) от источников информации к ее потребителям посредством цифровой связи, при котором информацию каждого k-го источника информации, где , из n-й группы источников информации, где

, в том числе, при необходимости форматируют в цифровой поток, не обязательно одинаковым образом с форматированием информации источников из других групп, цифровые потоки тактово синхронизируют и упорядочение осуществляют, например, последовательно по k от 1 до K_n, одновременно за такт длительностью T считывание двоичных цифр K_n синхронизированных бинарных цифровых потоков, шифруют при необходимости и преобразуют полученные таким образом M_n-арные символы, где

, в n-й поток соответствующих M_n-арным символам M_n-арные сигналы и передают их через канал передачи, совместимый с передаваемыми сигналами, и при тактово синхронизированном приеме конкретного M_n-арного сигнала за такт длительностью T получают M_n-арные символы и соответствующие K_n синхронизированные бинарные цифровые потоки, упорядочивают их, как при упомянутом считывании, при необходимости дешифруют и форматируют цифровой поток в поток информации, не обязательно одинаковым образом с форматированием информации источников из других групп, и подают к соответствующему потребителю информации, перед передачей и после приема осуществляют множественный доступ синхронизированных потоков M_n-арных сигналов, в том числе других групп источников информации, кроме того, при необходимости передают по крайней мере по одному дополнительному каналу передачи по крайней мере информацию об опорных уровнях M_n-арных сигналов. Недостатком известных СППИ и прототипа по сравнению с заявляемым СППИ является исчерпание ими возможности дальнейшего повышения их технико-экономической эффективности.

Сущность изобретения направлена на повышение технико-экономической эффективности СППИ благодаря разделению заданным упорядоченным образом группы из K_n битов, соответствующей K_n синхронизированным бинарным цифровым потокам, на подгруппы с количеством битов в каждой подгруппе, выбранным так, что сумма битов всех подгрупп равна K_n, формированию M_l,n-арных символов с обеспечением заданного упорядоченного взаимно однозначного соответствия этих символов с подгруппами, а в подгруппах с обеспечением взаимно однозначного соответствия с вариантами битов в каждой подгруппе, формированию M_l,n-арных сигналов в количестве, равном количеству M_l,n-арных символов, с одной одинаковой огибающей для всех сигналов в подгруппе, обеспечению ортогональности их огибающих и заданного упорядоченного взаимно однозначного соответствия подгрупп сигналов с огибающими, а в подгруппах обеспечению взаимно однозначного соответствия вариантов символов с вариантами сигналов, отличающихся друг от друга не обязательно, но, например, вариантами фазовой манипуляции несущей, заданными в количествах, равных количествам вариантов символов в подгруппах, формированию конкретного M_n-арного сигнала в виде совокупности конкретных M_l,n-арных сигналов, соответствующих конкретным M_l,n-арным символам подгрупп, и их совместной одновременной передачи, преимущественно с одинаковой энергией, за такт. При этом на приеме выделяют конкретные M_l,n-арные сигналы из переданной за такт их совокупности, получают конкретные M_l,n-арные символы, выделяют в каждой подгруппе соответствующий вариант и восстанавливают по полученным вариантам заданным образом конкретную группу из K_n битов.

Для достижения указанного технического результата в способе передачи и приема информации от источников информации к ее потребителям посредством цифровой связи, при котором информацию каждого k-го источника информации, где

, из n-й группы источников информации, где

, в том числе, при необходимости форматируют в цифровой поток, не обязательно одинаковым образом с форматированием информации источников из других групп, цифровые потоки тактово синхронизируют и упорядочение осуществляют, например, последовательно по k от 1 до K_n, одновременно за такт длительностью T считывание двоичных цифр K_n синхронизированных бинарных цифровых потоков, шифруют при необходимости и преобразуют полученные таким образом M_n-арные символы, где

, в n-й поток соответствующих M_n-арным символам M_n-арные сигналы и передают их через канал передачи, совместимый с передаваемыми сигналами, и при тактово синхронизированном приеме конкретного M_n-арного сигнала за такт длительностью T получают M_n-арные символы и соответствующие K_n синхронизированные бинарные цифровые потоки, упорядочивают их, как при упомянутом считывании, при необходимости дешифруют и форматируют цифровой поток в поток информации, не обязательно одинаковым образом с форматированием информации источников из других групп, и подают к соответствующему потребителю информации, перед передачей и после приема осуществляют множественный доступ синхронизированных потоков M_n-арных сигналов, в том числе других групп источников информации, кроме того, при необходимости передают по крайней мере по одному дополнительному каналу передачи по крайней мере информацию об опорных уровнях M_n-арных сигналов, в соответствии с настоящим изобретением после считывания двоичных цифр K_n синхронизированных бинарных цифровых потоков разделяют заданным упорядоченным образом n-ю группу из полученных K_n битов на l-тые подгруппы, где l может изменяться от 1 до L, с количеством битов в каждой подгруппе kx_l,n, причем сумма значений kx_l,n равна K_n, формируют M_l,n-арные символы с количеством символов в l-той подгруппе, равным

, и с общим количеством символов, равным

, обеспечивают заданное упорядоченное взаимно однозначное соответствие этих символов с подгруппами, а в подгруппах обеспечивают взаимно однозначное соответствие с вариантами битов в каждой подгруппе, кроме того, формируют M_l,n-арные сигналы с общим количеством, равным общему количеству M_l,n-арных символов, с одной одинаковой огибающей для всех сигналов в подгруппе, обеспечивают ортогональность их огибающих и заданное упорядоченное взаимно однозначное соответствие подгрупп сигналов с огибающими, а в подгруппах обеспечивают взаимно однозначное соответствие вариантов символов с вариантами сигналов, отличающихся друг от друга не обязательно, но, например, вариантами фазовой манипуляции несущей, заданными в количествах, равных количествам вариантов символов в подгруппах, а также формируют конкретный M_n-арный сигнал в виде совокупности конкретных M_l,n-арных сигналов, соответствующих конкретным M_l,n-арным символам и совместимых с каналом передачи, и их совместно одновременно передают, преимущественно, с одинаковой энергией, за такт длительностью T, а при приеме выделяют конкретные M_l,n-арные сигналы из переданной за такт длительностью T их совокупности, получают конкретные M_l,n-арные символы, выделяют в каждой подгруппе соответствующий вариант из kx_l,n, „ битов и восстанавливают по полученным вариантам заданным образом конкретную группу из K_n битов, кроме того, при необходимости отделяют последовательно передаваемые сигналы, в том числе для выделения опорных сигналов, обеспечивая прерывание передачи сигнала по крайней мере в одном из разделительных тактов между отделяемыми сигналами.

В существующем уровне техники не выявлено источников информации, которые содержали бы сведения об объектах того же назначения с указанной совокупностью отличительных признаков, что позволяет считать СППИ по настоящему изобретению новым и имеющим изобретательский уровень.

СППИ 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.

Сущность способа заключается в следующем. Информацию каждого k-го источника информации, где

, из n-й группы источников информации, где

, в том числе, при необходимости форматируют в цифровой поток, не обязательно одинаковым образом с форматированием информации источников из других групп. Цифровые потоки тактово синхронизируют и упорядочение осуществляют, например, последовательно по k от 1 до K_n, одновременно за такт длительностью T считывание двоичных цифр K_n синхронизированных бинарных цифровых потоков. При необходимости их шифруют. Полученные таким образом M_n-арные символы, где,

, преобразуют в n-й поток M_n-арных сигналов, соответствующих M_n-арным символам. Передают эти сигналы через канал передачи, совместимый с передаваемыми сигналами. При тактово синхронизированном приеме конкретного M_n-арного сигнала за такт длительностью T получают M_n-арные символы и соответствующие K_n синхронизированные бинарные цифровые потоки. Упорядочивают их как при упомянутом считывании. При необходимости дешифруют и форматируют цифровой поток в поток информации, не обязательно одинаковым образом с форматированием информации источников из других групп. Информацию подают к соответствующему потребителю информации. Перед передачей и после приема осуществляют при необходимости множественный доступ синхронизированных потоков M_n-арных сигналов, в том числе других групп источников информации. Кроме того, при необходимости передают по крайней мере по одному дополнительному каналу передачи по крайней мере информацию об опорных уровнях M_n-арных сигналов.

Технический результат, заключающийся в увеличении технико-экономической эффективности СППИ, достигается за счет того, что после считывания двоичных цифр K_n синхронизированных бинарных цифровых потоков n-ю группу из полученных K_n битов разделяют заданным упорядоченным образом на l-тые подгруппы, где l может изменяться от 1 до L. Количество битов в каждой подгруппе равно kx_l,n, причем сумма значений kx_l,n равна K_n. Далее формируют M_l,n-арные символы с количеством символов в l-той подгруппе, равным

. Общее количество символов равно

. При этом обеспечивают заданное упорядоченное взаимно однозначное соответствие этих символов с подгруппами. В подгруппах же обеспечивают взаимно однозначное соответствие с вариантами битов в каждой подгруппе. Кроме того, формируют M_l,n-арные сигналы с общим количеством, равным общему количеству M_l,n-арных символов, с одной одинаковой огибающей для всех сигналов в подгруппе. Обеспечивают ортогональность их огибающих и заданное упорядоченное взаимно однозначное соответствие подгрупп сигналов с огибающими, а в подгруппах обеспечивают взаимно однозначное соответствие вариантов символов с вариантами сигналов. Варианты сигналов отличаются друг от друга не обязательно, но, например, вариантами фазовой манипуляции несущей, количество которых задано равным количеству вариантов символов в подгруппах. Затем формируют конкретный M_n-арный сигнал в виде совокупности конкретных M_l,n-арных сигналов, соответствующих конкретным M_l,n-арным символам и совместимых с каналом передачи. Их передают совместно одновременно, преимущественно с одинаковой энергией, за такт длительностью T. При приеме выделяют конкретные M_{l, n}-арные сигналы из переданной за такт длительностью T их совокупности и получают конкретные M_l,n-арные символы. Выделяют в каждой подгруппе соответствующий вариант из kx_l,n битов и восстанавливают по полученным вариантам заданным образом конкретную группу из K_n битов.

Для организации работы и повышения надежности способа целесообразно передавать информацию об опорных, например, единичных, уровнях M_n-арных сигналов. Ее можно передавать, например, через несколько тактов по основному каналу. Однако в ряде случаев может оказаться целесообразным использование дополнительного канала для передачи этой и другой информации. Кроме того, при необходимости отделения последовательно передаваемых сигналов, в том числе для выделения опорных сигналов, способ передачи и приема обеспечивает прерывание передачи сигнала по крайней мере в одном из разделительных тактов между отделяемыми сигналами.

Вопросы тактирования и синхронизации при передаче и приеме решаются любыми общеизвестными из уровня техники способами и средствами, например, так же, как это делается в аналоге.

Разделение группы предложенным образом на подгруппы существенно повышает эффективность передачи и обработки информации при ее восстановлении. При приеме восстановление этой группы значительно упрощается, так как производится поэтапно для подгрупп с существенно меньшим количеством вариантов для каждой, а конкретную группу из K_n битов восстанавливают заданным образом из первоначально восстановленных подгрупп.

На следующем простом примере проиллюстрируем возможности заявляемого способа. Передаем в такте M_n-арным сигналом информацию, содержащуюся в K_n=20 битах. В соответствии с заявляемым способом группа из K_n битов заданным образом разделена на подгруппы. А именно, выбраны 6 подгрупп, содержащих по 3 бита и по 8 вариантов в каждой, и одна подгруппа с 2 битами и 4 вариантами (всего 52 варианта). Сумма битов всех подгрупп равна K_n=3×6+2=20. В группе же из K_n=20 битов общее число возможных вариантов (число необходимых M_n-арных сигналов) равно

. Также в соответствии с формулой изобретения при необходимости, используя множественный доступ, можно осуществить передачу по одному каналу N групп из K_n источников информации в каждой. Например, в простом случае с числом групп N=10 и с 20 источниками информации в каждой группе по одному каналу можно передать информацию от 200 источников.

Настоящее изобретение полезно тем, что оно может быть практически применено для развития и совершенствования любой системы связи с любой организацией ее работы, например, уже использующей известные методы множественного доступа и известные методы обработки сигналов.

Промышленная применимость. Настоящее изобретение может быть применено в СППИ в любых системах связи. СППИ по данному изобретению позволяет эффективно использовать ресурс и может работать одновременно с большим числом разнородной информации. 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 СППИ с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипа признаками заявленного способа, показали, что они не следуют явным образом из уровня техники. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию патентоспособности «изобретательский уровень».

Claims (1)

1. Способ передачи и приема информации от источников информации к ее потребителям посредством цифровой связи, при котором информацию каждого k-го источника информации, где

   

   , из n-й группы источников информации, где

   

   , в том числе, при необходимости форматируют в цифровой поток, не обязательно одинаковым образом с форматированием информации источников из других групп, цифровые потоки тактово синхронизируют и упорядоченно осуществляют, например, последовательно по k от 1 до K_n, одновременно за такт длительностью Т считывание двоичных цифр K_n синхронизированных бинарных цифровых потоков, шифруют при необходимости и преобразуют полученные таким образом M_n-арные символы, где

   

   , в n-й поток соответствующих M_n-арным символам M_n-арные сигналы и передают их через канал передачи, совместимый с передаваемыми сигналами, и при тактово синхронизированном приеме конкретного M_n-арного сигнала за такт длительностью Т получают M_n-арные символы и соответствующие K_n синхронизированные бинарные цифровые потоки, упорядочивают их, как при упомянутом считывании, при необходимости дешифруют и форматируют цифровой поток в поток информации, не обязательно одинаковым образом с форматированием информации источников из других групп, и подают к соответствующему потребителю информации, перед передачей и после приема осуществляют множественный доступ синхронизированных потоков M_n-арных сигналов, в том числе других групп источников информации, кроме того, при необходимости передают по крайней мере по одному дополнительному каналу передачи по крайней мере информацию об опорных уровнях M_n-арных сигналов, отличающийся тем, что после считывания двоичных цифр K_n синхронизированных бинарных цифровых потоков разделяют заданным упорядоченным образом n-ю группу из полученных K_n битов на l-е подгруппы, где l может изменяться от 1 до L, с количеством битов в каждой подгруппе kx_l,n, причем сумма значений kx_l,n равна K_n, формируют M_l,n-арные символы с количеством символов в l-й подгруппе, равным

   

   и с общим количеством символов, равным

   

   обеспечивают заданное упорядоченное взаимно однозначное соответствие этих символов с подгруппами, а в подгруппах обеспечивают взаимно однозначное соответствие с вариантами битов в каждой подгруппе, кроме того, формируют M_l,n-арные сигналы с общим количеством, равным общему количеству M_l,n-арных символов, с одной одинаковой огибающей для всех сигналов в подгруппе, обеспечивают ортогональность их огибающих и заданное упорядоченное взаимно однозначное соответствие подгрупп сигналов с огибающими, а в подгруппах обеспечивают взаимно однозначное соответствие вариантов символов с вариантами сигналов, отличающихся друг от друга не обязательно, но, например, вариантами фазовой манипуляции несущей, заданными в количествах, равных количествам вариантов символов в подгруппах, а также формируют конкретный M_n-арный сигнал в виде совокупности конкретных M_l,n-арных сигналов, соответствующих конкретным M_l,n-арным символам и совместимых с каналом передачи, и их совместно одновременно передают, преимущественно с одинаковой энергией, за такт длительностью Т, а при приеме выделяют конкретные M_l,n-арные сигналы из переданной за такт длительностью Т их совокупности, получают конкретные M_l,n-арные символы, выделяют в каждой подгруппе соответствующий вариант из kx_l,n битов и восстанавливают по полученным вариантам заданным образом конкретную группу из K_n битов, кроме того, при необходимости отделяют последовательно передаваемые сигналы, в том числе для выделения опорных сигналов, обеспечивая прерывание передачи сигнала по крайней мере в одном из разделительных тактов между отделяемыми сигналами.