RU2566500C1 - Method of transmitting information in communication system with noise-like signals - Google Patents
Method of transmitting information in communication system with noise-like signals Download PDFInfo
- Publication number
- RU2566500C1 RU2566500C1 RU2014135932/07A RU2014135932A RU2566500C1 RU 2566500 C1 RU2566500 C1 RU 2566500C1 RU 2014135932/07 A RU2014135932/07 A RU 2014135932/07A RU 2014135932 A RU2014135932 A RU 2014135932A RU 2566500 C1 RU2566500 C1 RU 2566500C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- fragment
- signals
- received
- subarray
- bits
- Prior art date
Links
Landscapes
- Digital Transmission Methods That Use Modulated Carrier Waves (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области передачи цифровой информации (данных) и предназначено для применения в системе цифровой связи.The invention relates to the field of transmission of digital information (data) and is intended for use in a digital communication system.
Под передачей понимается совокупность операций, выполняемых как на передающем, так и на приемном концах системы связи. На сегодня при передаче цифровой информации наиболее предпочтительно использование шумоподобных сигналов (ШПС) (см. [1], с. 3). Как отмечено в [1], системы связи с ШПС обладают преимуществами перед прочими системами связи как в части помехоустойчивости, так и скрытности. Как правило, в качестве ШПС используются сигналы, формируемые в результате фазовой манипуляции по законам m-последовательностей (см. [1], раздел 3.3. с. 49).Under the transmission refers to the totality of operations performed at both the transmitting and receiving ends of the communication system. Today, when transmitting digital information, it is most preferable to use noise-like signals (SHPS) (see [1], p. 3). As noted in [1], communication systems with SHPS have advantages over other communication systems both in terms of noise immunity and stealth. As a rule, signals formed as a result of phase manipulation according to the laws of m-sequences are used as SHPS (see [1], section 3.3. P. 49).
Одним из распространенных вариантов кодирования информации при использовании m-последовательностей является введение в m-последовательность соответствующего передаваемому символу циклического временного сдвига (ВС) (здесь и далее под ВС подразумевается циклический временной сдвиг), т.е. преобразования передаваемого символа (например, Cn) в ВС, например на n·Δf-1 (Δf - ширина рабочего диапазона частот) секунд и введение в эту m-последовательность указанного ВС. Устройство декодирования при таком способе кодирования, кроме [2], описано, например, в [3].One of the common options for encoding information when using m-sequences is the introduction of a cyclic time shift (BC) corresponding to the transmitted symbol in the m-sequence (hereinafter, BC means a cyclic time shift), i.e. converting the transmitted symbol (for example, C n ) to BC, for example by n · Δf -1 (Δf is the width of the operating frequency range) seconds and introducing the specified BC into this m-sequence. The decoding device with this encoding method, in addition to [2], is described, for example, in [3].
Недостаток указанного аналога состоит в следующем. Для того чтобы одна w-последовательность обеспечивала возможность передачи каждого из всех Nc символов алфавита, необходимо, чтобы ее период Nm, был равен (или превышал) Nc (здесь период выражен в единицах, равных Δf-1). Период всякой m-последовательности в секундах прямо пропорционален ее длительности, т.е. произведению Nm·τ составляющего ее количества импульсов Nm (терминология по [1], раздел 3.3) на длительность каждого и них τ=Δf-1. Однако скорость передачи данных обратно пропорциональна указанному произведению. Количество бит, приходящееся на один передаваемый символ, равно log2Nc, а время передачи одного символа обратно пропорционально величине Nc. В итоге с ростом параметра Nm=Nc обеспечиваемая аналогом скорость передачи убывает как (log2Nc)/Nc. Так, например, при переходе в указанном аналоге от Nc=8 к Nc=32 имеем снижение скорости передачи в 2.4 раза (т.е. (3:8)/(5:32)=2.4).The disadvantage of this analogue is as follows. In order for one w-sequence to provide the possibility of transmitting each of all N c characters of the alphabet, it is necessary that its period N m be equal to (or exceed) N c (here the period is expressed in units equal to Δf -1 ). The period of any m-sequence in seconds is directly proportional to its duration, i.e. the product N m · τ of the number of pulses N m constituting it (terminology according to [1], Section 3.3) by the duration of each of them τ = Δf -1 . However, the data transfer rate is inversely proportional to the specified product. The number of bits per one transmitted symbol is log 2 N c , and the transmission time of one symbol is inversely proportional to the value of N c . As a result, as the parameter N m = N c increases, the transmission rate provided by the analog decreases as (log 2 N c ) / N c . So, for example, when switching from N c = 8 to N c = 32 in the indicated analogue, we have a decrease in the transmission rate by 2.4 times (i.e. (3: 8) / (5:32) = 2.4).
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому объекту является способ передачи информации в системах связи с ШПС по патенту РФ №2277760 [4] (прототип).The closest in technical essence to the claimed object is a method of transmitting information in communication systems with ShPS according to the patent of the Russian Federation No. 2277760 [4] (prototype).
Прототип включает следующие операции: при передаче - разделения потока (массива) передаваемых символов информационного сигнала на подмассивы, преобразования k бит каждого из передаваемых символов (фрагментов передаваемого сообщения) в одну из заранее заданных псевдослучайных последовательностей (ПСП), формирования каждой из указанных ПСП с ВС, определяемым комбинацией из оставшихся (n-k) бит соответствующего передаваемого символа и в соответствии с выбранным методом кодирования, а также фазовой манипуляции по закону каждой из сформированных ПСП с указанным ВС, в результате чего формируется поток передаваемых ШПС, а также передачи полученной при таком преобразовании последовательности ШПС; при приеме - осуществления оптимального приема по максимуму корреляции принимаемого сигнала с каждым опорным ШПС, сформированным путем фазовой манипуляции по закону соответствующей этому ШПС одной из заранее заданных ПСП, определение к бит каждого переданного символа по номеру того ШПС, с которым указанная корреляция максимальна, определение величины ВС по каждому принимаемому символу на основе указанной корреляции, определение по величине указанного ВС (в соответствии с методом, обратным выбранному методу кодирования) комбинации из (n-k) бит передаваемого символа. Операция фазовой манипуляции в формуле прототипа не упомянута, но она показана на фиг. 5 его описания как совокупность блока генерации несущей частоты 10 и перемножителя 13.The prototype includes the following operations: during transmission, splitting the stream (array) of transmitted symbols of the information signal into subarrays, converting k bits of each of the transmitted symbols (fragments of the transmitted message) into one of the predetermined pseudorandom sequences (PSP), forming each of these PSPs with aircraft determined by a combination of the remaining (nk) bits of the corresponding transmitted symbol and in accordance with the selected encoding method, as well as phase manipulation according to the law of each of the forms nnyh SAPs with said sun, resulting in a stream of transmit NLS, and transmit the obtained at such a transformation NLS sequence; at reception, the implementation of optimal reception to the maximum of the correlation of the received signal with each reference SHPS, formed by phase manipulation according to the law of the corresponding ShPS of one of the predetermined bandwidths, determining the bit of each transmitted symbol by the number of that SHPS with which the specified correlation is maximum, determining the value BC for each received symbol based on the indicated correlation, determining by the value of the specified BC (in accordance with the method inverse to the selected coding method) a combination of ( n-k) bit of the transmitted symbol. The phase manipulation operation in the prototype formula is not mentioned, but it is shown in FIG. 5 of its description as a combination of a carrier frequency generation unit 10 and a multiplier 13.
Принцип действия прототипа состоит в следующем. Фрагмент передаваемого сообщения (в терминах описания прототипа - поток сообщения), содержащий n бит, разделяется на подмассивы из k бит и (n-k) бит. Подмассив из k бит кодируется путем формирования соответствующей ему ПСП (в частности, m-последовательности; считаем далее ПСП и m-последовательность синонимами), а подмассив из (n-k) бит - введением ВС в эту ПСП. Последнее (т.е. введение ВС) полностью аналогично тому, как это реализуется в [2] (Здесь и далее под операцией формирования ПСП подразумевается совокупность операций выбора этой ПСП из K=2k возможных и собственно ее формирование, причем последнее может осуществляться путем чтения выбранной ПСП из памяти, хранящей массивы временных отсчетов всех K возможных ПСП). Процесс формирования передаваемого сигнала в прототипе завершается путем фазовой манипуляции сигнала несущей частоты, причем закон этой манипуляции соответствует сформированной ПСП с введенным в нее ВС. В итоге этот сигнал содержит n бит информации, k бит из которых закодированы выбранной ПСП и (n-k) бит - введенным в эту ПСП ВС. При равной длине ПСП в прототипе и аналоге [2] количество передаваемых бит на интервале длительности этой ПСП (т.е. в равных условиях) в прототипе составляет n, а в указанном в аналоге - только (n-k). Следует заметить, что аналогичный прототипу результат достигается и в принципиально эквивалентном ему объекте, описанном в [5].The principle of operation of the prototype is as follows. A fragment of the transmitted message (in terms of the description of the prototype is the message stream) containing n bits is divided into subarrays of k bits and (nk) bits. A subarray of k bits is encoded by forming the corresponding SRP (in particular, the m-sequence; hereinafter, we consider the SRP and the m-sequence as synonyms), and a subarray of (nk) bits by introducing BC into this SRP. The latter (that is, the introduction of the armed forces) is completely analogous to how it is implemented in [2] (Hereinafter, the operation of forming the SRP is understood as the totality of operations for selecting this SRP from K = 2 k possible and its actual formation, the latter can be carried out by reading the selected memory bandwidth from memory that stores arrays of time samples of all K possible memory bandwidths). The process of generating a transmitted signal in the prototype is completed by phase manipulation of the carrier frequency signal, and the law of this manipulation corresponds to the generated SRP with the input of the aircraft. As a result, this signal contains n bits of information, k bits of which are encoded by the selected memory bandwidth and (nk) bits are encoded into this aircraft memory bandwidth. With the equal length of the SRP in the prototype and analogue [2], the number of transmitted bits on the interval of the duration of this SRP (ie, under equal conditions) in the prototype is n, and in the analogue specified only (nk). It should be noted that a result similar to the prototype is achieved in a fundamentally equivalent object described in [5].
Прототип обладает сравнительно низкой скорость передачи данных, что является его недостатком.The prototype has a relatively low data transfer rate, which is its disadvantage.
Целью заявляемого способа является повышение скорости передачи информации.The aim of the proposed method is to increase the speed of information transfer.
Цель достигается тем, что в способе передачи информации в системе связи с ШПС, в котором реализуют следующие операции:The goal is achieved by the fact that in the method of transmitting information in a communication system with a ShSS, in which the following operations are implemented:
при передачеupon transfer
- каждый фрагмент массива передаваемых данных разделяют на подмассивы;- each fragment of the array of transmitted data is divided into subarrays;
- преобразуют первый подмассив каждого фрагмента в одну из заранее заданных ПСП в соответствии с выбранным методом кодирования;- convert the first subarray of each fragment into one of the predefined SRP in accordance with the selected encoding method;
- в указанную ПСП вводят временной сдвиг (ВС), определяемый вторым подмассивом указанного фрагмента в соответствии с выбранным методом кодирования;- a time shift (BC) is introduced into the indicated PSP, determined by the second subarray of the indicated fragment in accordance with the selected coding method;
- реализуют фазовую манипуляцию по закону каждой из сформированных ПСП с ВС;- implement phase manipulation according to the law of each of the formed PSP with the armed forces;
- передают последовательность ШПС,- transmit the sequence of SHPS,
причем входными данными операции разделения фрагментов массивов передаваемых данных на подмассивы являются входные последовательности подлежащих передаче данных, операции преобразования первого подмассива каждого фрагмента в одну из заранее заданных ПСП и введения ВС в каждую ПСП осуществляются последовательно над результатами выполнения операции разделения фрагмента массива передаваемых данных на подмассивы, а операция передачи последовательности ШПС осуществляется над результатами выполнения операции фазовой манипуляции при приеме:and the input data of the operation of separating fragments of arrays of transmitted data into subarrays are the input sequences to be transmitted data, the operations of converting the first subarray of each fragment into one of the predetermined SRPs and introducing aircraft into each SRP are carried out sequentially on the results of the operation of separating a fragment of the array of transmitted data into subarrays, and the operation of transferring the NPS sequence is performed on the results of the phase manipulation operation when admission:
- преобразуют принимаемые сигналы в электрические;- convert the received signals into electrical;
- определяют максимум корреляции каждого принятого ШПС с совокупностью опорных сигналов;- determine the maximum correlation of each received SHPS with a set of reference signals;
- определяют номер v0 того опорного сигнала, максимум корреляции принятого ШПС с которым является наибольшим из указанных;- determine the number v 0 of the reference signal, the maximum correlation of the received SHPS with which is the largest of these;
- на основе результата определения максимума указанной корреляции с v0-м опорным сигналом определяют величину ВС в каждом принимаемом ШПС;- based on the result of determining the maximum of this correlation with the v 0 -th reference signal, determine the value of the aircraft in each received SHPS;
- по величинам указанных значений v0 и ВС в соответствии с методом, обратным выбранному методу кодирования, определяют комбинацию из n бит принятого фрагмента,- according to the values of the specified values of v 0 and BC in accordance with the method inverse to the selected encoding method, determine the combination of n bits of the received fragment,
вводятся изменения, состоящие в том, чтоthe changes are introduced, consisting in the fact that
при передачеupon transfer
- количество подмассивов, на которое разделяют фрагмент массива передаваемых данных, составляет 3;- the number of subarrays into which a fragment of the transmitted data array is divided is 3;
- фазовую манипуляцию по закону каждой из сформированных ПСП с ВС, реализуют как манипуляцию фазы сигналов вида sin2πfнt или sin(2πfнt+π/2), причем выбор одного из этих сигналов определяется значением третьего подмассива, где fн - несущая частота, t - аргумент времени- phase manipulation according to the law of each of the formed SRPs with aircraft, is realized as phase manipulation of signals of the form sin2πf n t or sin (2πf n t + π / 2), and the choice of one of these signals is determined by the value of the third subarray, where f n is the carrier frequency , t is the time argument
при приемеupon admission
- при выполнении операции определения максимума корреляции принятого ШПС с опорными сигналами в качестве совокупности опорных сигналов используются фазоманипулированные по закону каждой ПСП с нулевым ВС (таких ПСП - K=2k штук) сигналы вида sin2πfнt и sin(2πfнt+π/2);- when performing the operation of determining the maximum correlation of the received SHPS with the reference signals, phase-manipulated according to the law of each SRP with zero aircraft (such SRP - K = 2 k pieces) signals of the form sin2πf n t and sin (2πf n t + π / 2);
- выполняют операцию формирования совокупности бит каждого принятого фрагмента массива данных с учетом результата определения комбинации из n бит принятого фрагмента посредством дополнения этой комбинации (n+1)-м битом, которому присваивается значение 1 или 0, определяемое номером опорного сигнала v0, соответствующего наибольшему из максимумов корреляции.- perform the operation of generating a set of bits of each received fragment of the data array, taking into account the result of determining the combination of n bits of the received fragment by supplementing this combination with the (n + 1) -th bit, which is assigned a value of 1 or 0, determined by the number of the reference signal v 0 corresponding to the largest of the correlation maxima.
Блок-схема, иллюстрирующая совокупность операций заявляемого способа кодирования, представлена на фиг. 1, где обозначены следующие операции:A flowchart illustrating the combination of operations of the proposed encoding method is shown in FIG. 1, where the following operations are indicated:
- 1 - разделение фрагмента массива передаваемых данных на подмассивы данных;- 1 - division of a fragment of the transmitted data array into data subarrays;
- 2 - формирование ПСП по 1-му подмассиву данных;- 2 - the formation of the SRP on the 1st subarray of data;
- 3 - введение в ПСП ВС по 2-му подмассиву данных;- 3 - introduction to the SSP of the aircraft for the 2nd subarray of data;
- 4 - фазовая манипуляция;- 4 - phase manipulation;
- 5 - передача ПШС;- 5 - transmission of PShS;
- 6 - преобразование принимаемых сигналов в электрические;- 6 - conversion of received signals into electrical ones;
- 7.1…7.2Κ - определение максимума корреляции принятого ШПС с 1-м, …2К-м опорным сигналом соответственно;- 7.1 ... 7.2Κ - determination of the maximum correlation of the received ShPS with the 1st, ... 2Kth reference signal, respectively;
- 8 - определение номера опорного сигнала v0, соответствующего наибольшему из максимумов корреляции;- 8 - determination of the reference signal number v 0 corresponding to the largest of the correlation maxima;
- 9 - определение ВС при максимуме корреляции принятого ШПС с v0-m опорным сигналом;- 9 - determination of the aircraft at the maximum correlation of the received SHPS with v 0 -m reference signal;
- 10 - формирование совокупности бит каждого принятого фрагмента массива данных.- 10 - formation of a set of bits of each received fragment of the data array.
Для удобства осуществленного ниже сопоставления скорости передачи данных, обеспечиваемой при реализации в ней прототипа и заявляемого объекта, считаем, что каждая используемая ПСП (например, m-последовательность) содержит информацию об (n-k) битах, при этом ее длительность равна Νm·τ, где Nm=2{n-k) а количество используемых ПСП составляет M=2k.For the convenience of comparing the data transfer rate provided during the implementation of the prototype and the claimed object in it, we consider that each used memory bandwidth (for example, m-sequence) contains information about (nk) bits, while its duration is Ν m · τ, where N m = 2 {nk) and the number of used memory bandwidth is M = 2 k .
Операция 1 разделения фрагмента массива подлежащих передаче данных на подмассивы данных реализуется следующим образом. Например, осуществляется запоминание в буферной памяти содержащего n+1 бит фрагмента входного массива подлежащих передаче данных. Далее этот фрагмент считывается для выполнения последующих операций, а буферная память загружается n+1 битами следующего фрагмента массива передаваемых данных. Чтение, например, первых k бит из указанной буферной памяти осуществляется с передачей их на вход операции 2 (формирование ПСП по 1-му подмассиву данных), а чтение следующих n-k бит - с передачей их на вход операции 3 (введение в ПСП ВС по 2-му подмассиву данных), т.е. первые к бит фрагмента - есть 1-й подмассив данных, а следующие n-k бит - 2-й подмассив данных. В этой части содержание операция 1 полностью совпадает с содержанием соответствующей операцией прототипа. В отличие от соответствующей операции прототипа в заявляемом способе каждый фрагмент содержит n+1 бит (в прототипе было n бит), при этом (n+1)-й бит является третьим подмассивом данных (состоящим из одного этого бита), передаваемым при его чтении на вход операции 4 (фазовая манипуляция).Operation 1 of dividing a fragment of an array of data to be transferred into data subarrays is implemented as follows. For example, a buffer memory containing n + 1 bits of a fragment of the input array to be transmitted is stored. Next, this fragment is read for subsequent operations, and the buffer memory is loaded with n + 1 bits of the next fragment of the transmitted data array. Reading, for example, the first k bits from the specified buffer memory is carried out by transferring them to the input of operation 2 (formation of memory bandwidth by the 1st data subarray), and reading of the next nk bits by transferring them to the input of operation 3 (introduction to the memory bandwidth of BC 2 -m subarray of data), i.e. the first k bits of the fragment are the 1st data subarray, and the next n-k bits are the 2nd data subarray. In this part, the content of operation 1 completely coincides with the content of the corresponding operation of the prototype. In contrast to the corresponding operation of the prototype in the claimed method, each fragment contains n + 1 bits (there were n bits in the prototype), while the (n + 1) th bit is the third subarray of data (consisting of this one bit) transmitted during its reading at the input of operation 4 (phase shift keying).
Таково однократное выполнение операции 1. При поступлении на вход заявляемого объекта (т.е. реализующего заявляемый способ устройства) следующих фрагментов массива подлежащих передаче данных, содержащих по (n+1) бит, описанные действия повторяются.This is a one-time operation 1. When the following fragments of an array of data to be transmitted containing (n + 1) bits are received at the input of the claimed object (that is, implementing the claimed method of the device), the described operations are repeated.
Указанное управление чтением бит передаваемой информации (как и все прочие операции заявляемого способа кроме операций 5 и частично 6) осуществляется аппаратно программными средствами.The specified control reading the bits of the transmitted information (like all other operations of the proposed method except operations 5 and partially 6) is performed by hardware and software.
По результатам каждого однократного выполнения операции 1 реализуется последовательное по времени однократное выполнение всех прочих операций заявляемого объекта. Однократное выполнение операции 1 осуществляется за период времени Νmτ.According to the results of each single execution of operation 1, a sequential time single implementation of all other operations of the claimed object is realized. A single execution of operation 1 is carried out for a period of time Ν m τ.
Операция 2 формирования ПСП по 1-му подмассиву данных (далее для конкретности в качестве ПСП рассматриваем m-последовательности; как замечено выше, эти два термина считаем синонимами) принципиально аналогична операции формирования ПСП в прототипе; она предусматривает формирование m-последовательности, соответствующей комбинации бит 1-го подмассива. Указанное соответствие устанавливается, например, следующим образом. Каждой из существующих при заданном значении Nm m-последовательностей (см. [1], раздел 3.3.) ставится в соответствие ее номер (ξ) с 1-го по K-й (K=2k). При выполнении операции 2 формируется та m-последовательность, номер которой равен бинарному коду 1-го подмассива в текущем фрагменте передаваемого массива данных. Это формирование осуществляется, например, в соответствии с правилом, иллюстрируемым, например, в [1, блок-схема на рис. 3.17, с. 54]. При этом параметры каждой m-последовательности при требуемом ее периоде задаются в соответствии с [1, Таблица 3.6, с. 55, 56].Operation 2 of the formation of the SRP on the 1st subarray of data (hereinafter, for concreteness, we consider the m-sequences as the SRP; as noted above, we consider these two terms synonyms) is fundamentally similar to the operation of the formation of the SRP in the prototype; it provides for the formation of an m-sequence corresponding to a combination of bits of the 1st subarray. The indicated correspondence is established, for example, as follows. Each of the m-sequences existing for a given value of N m (see [1], Section 3.3.) Is associated with its number (ξ) from the 1st to the Kth (K = 2 k ). During operation 2, the m-sequence is formed, the number of which is equal to the binary code of the 1st subarray in the current fragment of the transmitted data array. This formation is carried out, for example, in accordance with the rule illustrated, for example, in [1, the block diagram in Fig. 3.17, p. 54]. Moreover, the parameters of each m-sequence at its required period are set in accordance with [1, Table 3.6, p. 55, 56].
Операция 3 введения в ПСП ВС по 2-му подмассиву данных выполняется следующим образом. Например, при передаче (точнее, при подготовке к передаче) фрагмента данных, 2-й подмассив которого является (n-k)-разрядным бинарным кодом символа Cμ, при выполнении операции 3 в ПСП вводится ВС, составляющий μτ секунд. Введение (циклического) ВС в m-последовательность осуществляется следующим образом. Пусть исходная m-последовательность (т.е. последовательность с нулевым ВС) определена на интервале времени 0…Nm·τ, причем Nm=2n-k. Тогда при введении в нее (циклического) ВС на μ·τ секунд все ее временные отсчеты, находящиеся на интервале 0…(Nm-1-ms)·τ, смещаются в интервал времени μ·τ…(Nm-1)·τ (т.е. у них корректируется аргумент времени прибавлением к нему величины ms·τ), а ее временные отсчеты, находящиеся на интервале (Nm-μ)·τ…(Nm-1)·τ, переносятся в интервал времени 0…(μ-1)·τ (т.е. у них корректируется аргумент времени вычитанием из него величины (Nm-μ)·τ). Эта операция выполняется полностью аналогично соответствующей операции прототипа.Operation 3 of the introduction to the SSP aircraft for the 2nd subarray of data is performed as follows. For example, during transmission (more precisely, in preparation for transmission) of a piece of data, the 2nd subarray of which is an (nk) -bit binary character code C μ , during operation 3, an AE of μτ seconds is introduced into the SRP. The introduction of a (cyclic) aircraft in the m-sequence is as follows. Let the initial m-sequence (i.e., a sequence with zero BC) be defined on a time interval of 0 ... N m · τ, with N m = 2 nk . Then, when a (cyclic) AC is introduced into it by μ · τ seconds, all its time samples located in the interval 0 ... (N m -1-m s ) · τ are shifted to the time interval μ · τ ... (N m -1) · Τ (i.e., they correct the time argument by adding m s · τ to it), and its time samples, which are in the interval (N m -μ) · τ ... (N m -1) · τ, are transferred to the time interval is 0 ... (μ-1) · τ (that is, the time argument is adjusted for them by subtracting from it the quantities (N m -μ) · τ). This operation is performed completely similar to the corresponding operation of the prototype.
Операция 4 фазовой манипуляции в основном совпадает с аналогичной операцией прототипа (совокупность блоков 10, 13 и 14 на фиг. 3 описания прототипа) с той только разницей, что в прототипе она выполняется при фиксированном манипулируемом по фазе сигнале вида sin2πfнt; в заявляемом же способе эта операция реализуется путем манипулирования по фазе сигнала, начальная фаза которого определяется третьи подмассивом передаваемых данных. Эта манипуляция реализуется путем умножения ПСП с введенным в нее ВС на функцию sin(2πfнt+π/2) при значении бита 3-го подмассива данных, равном «0», и на функцию sin2πfнt при значении бита 3-го подмассива данных, равном «1» (возможен обратный вариант кодирования, предусматривающий использование для фазовой манипуляции функции sin2πfнt при значении указанного бита, равном «0», и функции sin(2πfнt+π/2) при значении указанного бита, равном «1», - этот вариант описанному выше эквивалентен). Перед указанным умножением массив отсчетов ПСП с ВС модифицируется следующим образом: всем его временным отсчетам, равным 0 или 1, присваивается значение -1 или +1 соответственно (т.е. фактически отсчеты, равные 1, при указанной модификации не изменяются).Operation 4 of the phase manipulation basically coincides with the similar operation of the prototype (the combination of blocks 10, 13 and 14 in FIG. 3 of the description of the prototype) with the only difference that in the prototype it is performed with a fixed phase-manipulated signal of the form sin2πf n t; in the claimed method, this operation is implemented by manipulating the phase of the signal, the initial phase of which is determined by the third subarray of transmitted data. This manipulation is implemented by multiplying the SRP with the BC introduced into it by the function sin (2πf n t + π / 2) with the value of the bit of the 3rd data subarray equal to “0”, and by the function sin2πf н t with the value of the bit of the 3rd subarray data equal to "1" (the reverse coding option is possible, which involves the use of the sin2πf н t function for phase manipulation with the value of the specified bit equal to "0" and the sin function (2πf н t + π / 2) with the value of the specified bit equal to " 1 ", - this option is equivalent to the one described above). Before the specified multiplication, the array of the SRP samples from the aircraft is modified as follows: all its time samples equal to 0 or 1 are assigned the value -1 or +1, respectively (i.e., in fact, samples equal to 1 do not change with this modification).
Операция 5 передачи ШПС реализуется путем преобразования сформированных в результате выполнения операции 4 электрических сигналов, например (в случае системы звукоподводной или гидроакустической связи) в акустические колебания водной среды. В этом случае она реализуется гидроакустическим излучателем [6].Step 5 of the transmission of the NPS is implemented by converting the electrical signals generated as a result of the operation 4, for example (in the case of a sound underwater or sonar system) into acoustic vibrations of the aquatic environment. In this case, it is realized by a sonar emitter [6].
Операция 6 преобразования принимаемых сигналов в электрические в рассматриваемом примере системы звукоподводной связи предусматривает преобразование акустических колебаний водной среды в электрические сигналы. В этом случае она реализуется гидрофоном или в более сложном случае антенной решеткой, содержащей совокупность гидрофонов, совокупность линий задержки и сумматор (см. [6], рис. 1.5б, 1.6 и 1.7). Результаты формирования электрических сигналов для дальнейшей обработки подвергаются оцифровке; функция оцифровки подразумевается.Operation 6 converting the received signals into electrical signals in the considered example of a sound supply system involves the conversion of acoustic vibrations of the aqueous medium into electrical signals. In this case, it is realized by a hydrophone or, in a more complicated case, an antenna array containing a set of hydrophones, a set of delay lines and an adder (see [6], Fig. 1.5b, 1.6 and 1.7). The results of the formation of electrical signals for further processing are digitized; digitization function is implied.
Каждая v-я (при v=1…2K) из операций 7.1…7.2K определения максимума корреляции принятого ШПС реализуется, в частности, посредством вычисления циклической корреляционной функции между входным сигналом и v-м опорным сигналом или, что то же самое, циклической свертки между входным сигналом и v-м опорным сигналом, прочитанным в обратном времени (т.е. если этот сигнал я имеет вид S(t) при значениях аргумента времени t в диапазоне 0…Νm·τ, то этот же сигнал, прочитанный в обратном времени, имеет вид S(Nm·τ-t)). Опорный сигнал, используемый при вычислении свертки при выполнении каждой из операций 7.v при v=1, 3. 5…2K-1 (т.е. при нечетных v), совпадает по форме с фазоманипулированным сигналом, формируемым при фазовой манипуляции функции sin2πfнt m-последовательностью с нулевым ВС, номер которой ξ определяется как ξ=0.5·v+0.5. Опорный сигнал, используемый при вычислении свертки при выполнении каждой из операций 7.v при v==2, 4…2K (т.е. при четных v), совпадает по форме с фазоманипулированным сигналом, формируемым при фазовой манипуляции функции sin(2πfнt+π/2) m-последовательностью с нулевым ВС, номер которой ξ определяется как ξ=0.5·v (При обратном варианте кодирования, указанном при описании операции 4, соответствие нечетных и четных индексов v манипулируемым по фазе функциям меняется на обратное).Each v-th (with v = 1 ... 2K) from the operations 7.1 ... 7.2K of determining the maximum correlation of the received SHPS is realized, in particular, by calculating the cyclic correlation function between the input signal and the v-th reference signal or, equivalently, the cyclic convolution between the input signal and the vth reference signal read in reverse time (i.e., if this signal I has the form S (t) with values of the time argument t in the range 0 ... Ν m · τ, then the same signal read in the opposite time, has the form S (N m · τ-t)). The reference signal used in calculating the convolution during each of the operations 7.v with v = 1, 3.5 ... 2K-1 (i.e., with odd v) coincides in shape with the phase-manipulated signal generated during phase manipulation of the sin2πf function n t m-sequence with zero aircraft whose number ξ is defined as ξ = 0.5 · v + 0.5. The reference signal used in calculating the convolution during each of the operations 7.v for v == 2, 4 ... 2K (i.e., for even v) coincides in shape with the phase-manipulated signal generated during phase manipulation of the sin function (2πf n t + π / 2) an m-sequence with zero BC whose number ξ is defined as ξ = 0.5 · v (In the reverse coding version specified in the description of operation 4, the correspondence of the odd and even indices v with phase-manipulated functions is reversed).
Совокупность операций 7.1…7.2K в части вычисления циклической свертки может быть представлена так же следующим образом. Свертка может фактически вычисляться в двух квадратурных каналах (именно это практически всегда и имеет место). При этом используемые в двух квадратурных каналах опорные функции отличают друг от друга только тем, что одна их них сдвинута по фазе относительно другой на π/2. Каждая пара операций 7.1 и 7.2, 7.3 и 7.4…, и так до пары операций 7.2K-1 и 7.2K как раз соответствует операции вычисления свертки в двух квадратурных каналах. При этом описываемую совокупность операций можно представить как K операций вычисления свертки в двух квадратурных каналах. При этом результатами каждой из этих сверток являются массивы из Nm некоррелированных между собой комплексных чисел, т.е. в итоге выполнения совокупности описываемых К операций формируется совокупность из 2K массивов некоррелированных между собой действительных чисел, полностью совпадающих с описанными выше результатами выполнения 2K операций 7.1…7.2K (в части выполнения операций вычисления сверток). Таким образом, вариант реализации K двухканальных (т.е. с двумя квадратурными каналами обработки каждая) операций определения максимума корреляции принятого ШПС с опорными сигналами 7.1…7.K вместо 2K одноканальных 7.1…7.2K является не только эквивалентным показанному на фиг. 1 и описанному в формуле изобретения, но и полностью совпадающим с ним по математическому описанию.The set of operations 7.1 ... 7.2K in terms of the calculation of cyclic convolution can be represented as follows. The convolution can actually be calculated in two quadrature channels (this is almost always the case). Moreover, the support functions used in two quadrature channels differ from each other only in that one of them is phase shifted relative to the other by π / 2. Each pair of operations 7.1 and 7.2, 7.3 and 7.4 ..., and so on to a pair of operations 7.2K-1 and 7.2K, exactly corresponds to the operation of calculating convolution in two quadrature channels. Moreover, the described set of operations can be represented as K operations of convolution calculation in two quadrature channels. Moreover, the results of each of these convolutions are arrays of N m complex numbers uncorrelated among themselves, i.e. as a result of performing the set of K operations described, a set of 2K arrays of uncorrelated real numbers is formed that completely coincide with the results described above for performing 2K operations 7.1 ... 7.2K (in terms of the execution of convolution calculation operations). Thus, the embodiment of K two-channel (i.e., with two quadrature processing channels each) operations for determining the maximum correlation of the received BSS with the reference signals 7.1 ... 7.K instead of 2K single-channel 7.1 ... 7.2K is not only equivalent to that shown in FIG. 1 and described in the claims, but also completely coinciding with it in a mathematical description.
При выполнении каждой из операций 7.1…7.2K указанная выше операция вычисления циклической свертки дополняется операцией нахождения максимума этой свертки и определения того значения индекса времени (временного аргумента свертки) nmах, при котором имеет место этот максимум.When performing each of the operations 7.1 ... 7.2K, the above operation of calculating the cyclic convolution is supplemented by the operation of finding the maximum of this convolution and determining the value of the time index (convolution time argument) n max at which this maximum takes place.
Операция вычисления циклической свертки описана, например, в [7, п. 2.23, где вместо термина «циклическая свертка» используется термин «круговая свертка»]. Она предусматривает вычисление операций дискретного преобразования Фурье (ДПФ) от опорной функции и от временной реализации обрабатываемого сигнала, векторное перемножение массивов, полученных при выполнении указанных операций ДПФ, и операцию обратного ДПФ от массива результатов этого перемножения. Каждая свертка содержит по 2n-k отсчетов, формируемых при периоде дискретизации, не меньшем величины τ. В рамках настоящего описания рассматривается простейшая ситуация, при которой период дискретизации свертки равен τ.The operation of computing the cyclic convolution is described, for example, in [7, Section 2.23, where the term “circular convolution” is used instead of the term “cyclic convolution”]. It provides for the calculation of discrete Fourier transform (DFT) operations from the support function and from the temporal implementation of the processed signal, vector multiplication of arrays obtained by performing the indicated DFT operations, and the inverse DFT operation from the array of the results of this multiplication. Each convolution contains 2 nk samples generated with a sampling period of at least τ. In the framework of the present description, the simplest situation is considered in which the convolution sampling period is τ.
Операция нахождения максимума каждой полученной свертки основана на сравнении между собой всех ее временных отсчетов, например, следующим образом: весь массив из 2n-k отсчетов делится на первой итерации на два подмассива, содержащих по 2n-k отсчетов, располагающихся в свертке в нечетных и четных временных позициях, и осуществляется сравнение одноименных отсчетов из каждом подмассива (т.е. первого отсчета из первого подмассива с первым из второго подмассива и т.д.) с удержанием максимального из каждой пары отсчетов; в итоге сформирован массив из 2n-k-1 результатов, при этом запоминаются и аргументы (индексы) времени, которым соответствуют удержанные отсчеты; далее указанная процедура на второй итерации повторяется над массивом из 2n-k-1 отсчетов, полученных в итоге выполнения первой итерации и т.д. В итоге выполнения n-k таких итераций получен максимальный по уровню отсчет Umax v (в каждой v-й свертке, реализуемой при выполнении операций 7.1…7.2Κ) и соответствующий этому отсчету индекс времени nmax v.The operation of finding the maximum of each convolution obtained is based on comparing all its time samples, for example, as follows: the entire array of 2 nk samples is divided into two subarrays at the first iteration, containing 2 nk samples located in the convolution in odd and even time positions , and compares the samples of the same name from each subarray (i.e., the first sample from the first subarray with the first from the second subarray, etc.) while holding the maximum of each pair of samples; as a result, an array of 2 nk-1 results is formed, while the arguments (indices) of time, to which the held samples correspond, are also stored; then the specified procedure at the second iteration is repeated over an array of 2 nk-1 samples obtained as a result of the first iteration, etc. As a result of performing nk of such iterations, the maximum level sample U max v was obtained (in each v-th convolution realized during operations 7.1 ... 7.2Κ) and the time index n max v corresponding to this sample is obtained.
Возможен также вариант реализации нахождения максимума каждой полученной свертки, предусматривающий сравнение первого и второго отсчетов с сохранением максимального из них и соответствующего ему аргумента времени, далее сравнения этого сохраненного отсчета с третьим отсчетом и также сохранения максимального из них и соответствующего ему аргумента времени и т.д. с формированием в итоге отсчета, являющегося максимальным в свертке, а также соответствующего ему аргумента времени.It is also possible to find the maximum of each convolution obtained, which involves comparing the first and second samples with preserving the maximum of them and the corresponding time argument, then comparing this saved sample with the third sample and also storing the maximum of them and the corresponding time argument, etc. . with the formation in the end of the reference, which is the maximum in the convolution, as well as the corresponding time argument.
Все 2K результатов определения максимумов Umax v и 2K соответствующих им индексов времени птах v передаются на входы блока, реализующего операцию 8 (т.е. блок, реализующий операцию 8, фактически имеет 2K входов; на фиг. 1 условно показаны только два из них - первый и 2K-й).All 2K determination results maxima U max v and 2K corresponding time index n s v are transmitted to the inputs of realizing operation 8 (i.e., unit 8 implements the operation actually has 2K inputs FIG 1 only two are shown conventionally from. them - the first and 2Kth).
Операция 8 определения номера опорного сигнала v0, соответствующего наибольшему из максимумов корреляции, реализуется полностью аналогично тому, как при выполнении операций 7.1…7.2K находился аргумент времени, соответствующий максимуму каждой полученной свертки (при этом роль аргумента времени играет номер опорного сигнала v). Сформированный в итоге номер v0 из блока, реализующего операцию 8, поступает на вход блока, выполняющего операцию 10 формирования совокупности бит каждого принятого фрагмента массива данных. Кроме того, блоком, реализующим операцию 8, осуществляется трансляция массива временных отсчетов результатов вычисления свертки (корреляции) с выхода v0-го из блоков, выполняющих операции 7.1…7.2K, на вход блока 9 определения ВС при максимуме корреляции принятого ШПС с v0-м опорным сигналом. Эта трансляция может осуществляться в простейшем (с точки зрения минимизации количества связей, показанных на фиг. 1) варианте реализации передачи в блок, выполняющий операцию 8, результатов вычисления свертки (корреляции) с выходов всех блоков, выполняющих операции 7.1…7.2K, с последующим отбором из них в этом блоке и передачей для дальнейшего определения ВС (операция 9) результатов выполнения именно операции 7.v0.The operation 8 of determining the number of the reference signal v 0 corresponding to the largest of the correlation maxima is implemented in exactly the same way as during operations 7.1 ... 7.2K the time argument was found corresponding to the maximum of each convolution obtained (in this case, the number of the reference signal v plays the role of the time argument). The resulting number v 0 from the block that implements step 8 is input to the block that performs step 10 of forming the set of bits of each received fragment of the data array. In addition, the block that implements operation 8 translates an array of time samples of the results of calculation of convolution (correlation) from the output of the v 0th of the blocks performing operations 7.1 ... 7.2K to the input of the aircraft determination unit 9 with the maximum correlation of the received BPS with v 0 th reference signal. This translation can be carried out in the simplest (from the point of view of minimizing the number of connections shown in Fig. 1) embodiment of the transfer to the block performing operation 8 of the results of the calculation of convolution (correlation) from the outputs of all blocks performing operations 7.1 ... 7.2K, followed by by selecting from them in this block and transmitting for further determination of aircraft (operation 9) the results of the operation 7.v 0 .
Операция 9 определения ВС при максимуме корреляции принятого ШПС с v0-м опорным сигналом предусматривает вычисление искомого ВС какOperation 9 determine the aircraft at the maximum correlation of the received ShPS with v 0 -th reference signal provides for the calculation of the desired aircraft as
ВС=nmax v0·τ,BC = n max v0 · τ,
где nmax v0 - значение nmax v при v=v0.where n max v0 is the value of n max v at v = v 0 .
Операция 10 формирования совокупности бит каждого принятого фрагмента массива данных реализуется следующим образом. На вход блока, выполняющего данную операцию, поступают номер опорного сигнала v0 (один их результатов выполнения операции 8) и величина ВС (результат выполнения операции 9). Первые k принятого фрагмента совпадают с бинарным кодом 1-го подмассива (см. приведенное выше описание операции 2), который, в свою очередь, задается номером соответствующей ему m-последовательности ξ, определяемым как ξ=[0.5·v0] (квадратные скобки означают операция округления стоящей в скобках цифры до целого). Последующие n-k бит принятого фрагмента определяются величиной ВС; правило преобразования этой величины ВС в указанные n-k бит является обратным правилу преобразования n-k бит в ВС, использованным при реализации операции 3. Операция 10 в части перечисленных двух функций, в результате выполнения которых формируются n бит принятого фрагмента сообщения, совпадает с аналогичной операцией прототипа. Последний (n+1)-й бит принятого фрагмента определяется как «0» или «1» при v0 четном или нечетном соответственно, поэтому данный бит формируется на основе анализа четности параметра v0. Итогом выполнения операции 10 является формирование (n+1)-разрядного бинарного кода, в котором все биты расположены в указанном выше порядке (см. слова настоящего абзаца, показанные курсивом).The operation 10 of forming a set of bits of each received fragment of the data array is implemented as follows. The input of the block performing this operation receives the reference signal number v 0 (one of the results of operation 8) and the value of BC (result of operation 9). The first k received fragments coincide with the binary code of the 1st subarray (see the description of operation 2 above), which, in turn, is given by the number of the corresponding m-sequence ξ, defined as ξ = [0.5 · v 0 ] (square brackets mean the operation of rounding the numbers in parentheses to the whole). The next nk bits of the received fragment are determined by the value of BC; the rule for converting this BC value to the specified nk bits is the reverse of the rule for converting nk bits to BC used in the implementation of operation 3. Operation 10 in terms of the above two functions, which result in the formation of n bits of the received message fragment, coincides with the similar prototype operation. The last (n + 1) -th bit of the received fragment is defined as “0” or “1” with v 0 even or odd, respectively, therefore this bit is formed based on the parity analysis of the parameter v 0 . The result of operation 10 is the formation of an (n + 1) -bit binary code in which all bits are located in the above order (see the words in this paragraph shown in italics).
Возможна реализация изложенного при описании заявляемого способа изобретательского замысла также в следующих вариантах. Во-первых, можно вместо манипулируемого по фазе колебания sin(2πfнt+π/2) использовать колебания sin(2πfнt+π) или sin(2πfнt+3π/2). При этом при сохранении величины достигнутого положительного эффекта в заявляемом объекте не изменится ничего, кроме записи указанного колебания при выполнении операций 4 и 7.1…7.2K.It is possible to implement the description of the inventive method of the inventive concept also in the following embodiments. First, instead of the phase-controlled oscillation sin (2πf n t + π / 2), it is possible to use the oscillations sin (2πf n t + π) or sin (2πf n t + 3π / 2). At the same time, while maintaining the value of the achieved positive effect, nothing will change in the claimed object, except for recording the indicated fluctuation during operations 4 and 7.1 ... 7.2K.
Во-вторых, можно использовать в качестве манипулируемого по фазе колебания все четыре колебания, а именно sin2πfнt, sin(2πfнt+π/2), sin(2πfнt+π) и sin2πfнt+3π/2). При этом третий подмассив данных, поступающий на управляющий вход блока, выполняющего операцию 4, содержит 2 бита информации, и, например, операции определения максимума корреляции принятого ШПС с опорными сигналами реализуются в варианте, использующем корреляторы с двумя квадратурными каналами (такой вариант выполнения данной операции выше описан), а последующие операции реализуются на основе анализа начальной фазы каждого принятого ПШС. В данном варианте реализации способа за интервал времени передачи одного фрагмента сообщения обеспечивается передача n+2 бит информации.Secondly, all four oscillations can be used as a phase-controlled oscillation, namely sin2πf n t, sin (2πf n t + π / 2), sin (2πf n t + π) and sin2πf n t + 3π / 2) . In this case, the third data array arriving at the control input of the block performing operation 4 contains 2 bits of information, and, for example, the operations of determining the maximum correlation of the received BSS with the reference signals are implemented in an embodiment using correlators with two quadrature channels (this embodiment of this operation described above), and subsequent operations are implemented based on the analysis of the initial phase of each received PSH. In this embodiment of the method, for the transmission time interval of one message fragment, n + 2 bits of information are transmitted.
Возможен и третий вариант реализации способа передачи, предусматривающего вместо используемой в описанных выше вариантах фазовой манипуляции (на основе информации третьего подмассива данных) передаваемого ШПС относительную фазовую манипуляцию (ОФМ) или фазоразностную манипуляцию [8, раздел 1.2.]. В этом случае, например, при бинарной ОФМ при значении бита третьего полмассива текущего фрагмента данных, равном «0», фазовой манипуляции подвергается несущее колебание с той же начальной фазой (т.е. sin2πfнt или sin(2πfнt+π/2)), которая имела место при передаче предыдущего фрагмента данных. При значении же бита третьего полмассива текущего фрагмента данных, равном «1», фазовой манипуляции подвергается несущее колебание с начальной фазой, альтернативной той, что имело место при передаче предыдущего фрагмента данных (т.е., если при передаче предыдущего фрагмента манипулировалась фаза колебания sin2πfнt или sin2πfнt+π/2), то при передаче текущего манипулируется фаза соответственно колебания sin2πfнt или sin(2πfнt+π/2)).A third embodiment of the transmission method is also possible, which instead of the phase shift keying used in the above-described variants (based on the information of the third data subassembly) of the transmitted BSS relative phase shift keying (OFM) or phase difference keying [8, Section 1.2.]. In this case, for example, with binary OFM, when the bit value of the third half-array of the current data fragment is “0”, the carrier wave is subjected to phase manipulation with the same initial phase (ie sin2πf n t or sin (2πf n t + π / 2)), which occurred during the transmission of the previous piece of data. If the bit value of the third half-array of the current data fragment is “1”, the carrier wave undergoes phase manipulation with the initial phase, alternative to that which occurred during the transmission of the previous data fragment (that is, if the vibration phase sin2πf was manipulated during the transmission of the previous fragment n t or sin2πf n t + π / 2), then during the transfer of the current phase is manipulated, respectively, oscillations sin2πf n t or sin (2πf n t + π / 2)).
Указанные варианты развития заявляемого способа являются эквивалентными варианту, приведенному в формуле заявляемого изобретения.These development options of the proposed method are equivalent to the option given in the claims of the claimed invention.
Приведенное описание всех операций способа относится к однократному выполнению каждой из них. При многократном поступлении на вход блока, реализующего операцию 1, фрагментов передаваемого сообщения (потока данных, который разделятся на фрагменты фактически при выполнении операции 1) все перечисленные операции выполнятся многократно и последовательно во времени по мере нарастания номера каждой из них на блок-схеме, приведенной на фиг. 1.The above description of all operations of the method relates to a single execution of each of them. When a block that implements step 1 arrives at the input multiple times, fragments of the transmitted message (a data stream that is divided into fragments during operation 1), all of these operations will be performed repeatedly and sequentially in time as each of them increases in the flowchart shown in FIG. one.
Заявляемый объект рассчитан на использование в синхронной системе связи. В такой системе на приемном конце известны моменты начала прихода каждого информационного сигнала. При этом принципиально возможен, например, вариант работы передатчика и приемника в системе единого времени. В этом случае работа устройств, реализующих на передающем конце системы связи функции формирования подлежащих передаче ШПС, синхронизируется самим входным потоком подлежащих передаче бит символов. Что касается синхронизации работы устройств, реализующих операции обработки сигналов на приемном конце, то время распространения сигнала от передатчика до приемника известно, а в состав аппаратуры, реализующей операции приема, входит таймер, выдающий сигнал синхронизации, управляющий выполнением всех реализуемых при приеме операций (кроме операции 6 преобразования принимаемых сигналов в электрические) в момент начал прихода очередного фрагмента передаваемого потока. В момент формирования этого сигнала начинается заполнение принимаемым сигналом первого фрагмента буферной памяти блоков, реализующих операции 7.1 и 7.2. Далее через интервал времени (с момента формирования указанного условно первого сигнала синхронизации), равный Nm·τ, формируется следующий сигнал синхронизации; при этом начинается заполнение принимаемым сигналом второго фрагмента буферной памяти блоков, реализующих операции 7.1 и 7.2, а над сигналами, хранящимися в первых фрагментах буферной памяти реализуются операции вычисления циклической свертки далее последовательно прочие операции 8…10. Далее через интервал времени (с момента формирования указанного условно первого сигнала синхронизации), равный 2·Νm·τ, формируется условно третий сигнал синхронизации; при этом начинается заполнение принимаемым сигналом вновь перового фрагмента буферной памяти блоков, реализующих операции 7.1 и 7.2, а над сигналами, хранящимися во вторых фрагментах буферной памяти реализуются операции вычисления циклической свертки далее последовательно прочие операции 8…10 и т.д.The inventive object is designed for use in a synchronous communication system. In such a system, at the receiving end, the moments of the beginning of the arrival of each information signal are known. In this case, it is fundamentally possible, for example, the option of the transmitter and receiver in a single time system. In this case, the operation of devices that implement, at the transmitting end of the communication system, the functions of generating the NPCs to be transmitted is synchronized by the input bit stream of the symbol bits to be transmitted. As for the synchronization of the operation of devices that implement signal processing operations at the receiving end, the propagation time of the signal from the transmitter to the receiver is known, and the equipment that implements the reception operations includes a timer that generates a synchronization signal that controls the execution of all operations that are implemented during reception (except for the operation 6 conversion of received signals into electrical) at the time of the start of the arrival of the next fragment of the transmitted stream. At the time of formation of this signal, filling with the received signal of the first fragment of the buffer memory of the blocks implementing the operations 7.1 and 7.2 begins. Further, after a time interval (from the moment of formation of the indicated conditionally first synchronization signal) equal to N m · τ, the next synchronization signal is generated; at the same time, filling in the second fragment of the buffer memory of the blocks implementing the operations 7.1 and 7.2 with the received signal begins, and the operations that calculate the cyclic convolution are performed on the signals stored in the first fragments of the buffer memory, then the other operations 8 ... 10 are sequentially performed. Further, after a time interval (from the moment of formation of the conditionally specified first synchronization signal) equal to 2 · m · τ, a conditionally third synchronization signal is formed; at the same time, filling with the received signal of the first feather fragment of the buffer memory of the blocks implementing the operations 7.1 and 7.2 begins, and the signals stored in the second fragments of the buffer memory carry out the operations of calculating the cyclic convolution, then sequentially other operations 8 ... 10, etc.
Указанные операции синхронизации в состав заявляемого объекта не включены, поскольку подавляющее большинство систем цифровой (дискретной) связи являются синхронными, а особенности заявляемого объекта с какой-либо спецификой совокупности указанных операций не связаны.These synchronization operations are not included in the composition of the claimed object, since the vast majority of digital (discrete) communication systems are synchronous, and the features of the claimed object are not associated with any specific features of the totality of these operations.
Операции 1…4, 6 (в части не показанной в составе заявляемого объекта, но подразумеваемой функции оцифровки сигналов) и 7…10 реализуются программируемыми средствами цифровой обработки сигналов.Operations 1 ... 4, 6 (in the part not shown as part of the claimed object, but the implied function of digitizing signals) and 7 ... 10 are implemented by programmable digital signal processing.
Принцип действия заявляемого объекта в значительной степени совпадает с принципом действия прототипа с тем лишь отличием, что если в прототипе количество информации, передаваемой при каждой m-последовательности, составляло n бит, то в заявляемом объекте количество информации, передаваемое за то же время, составляет (n+1) бит. При этом достигается эффект повышения скорости передачи данных в (n+1)/n раз.The principle of operation of the claimed object substantially coincides with the principle of operation of the prototype, with the only difference being that if in the prototype the amount of information transmitted for each m-sequence was n bits, then in the claimed object the amount of information transmitted for the same time is ( n + 1) bit. In this case, the effect of increasing the data transfer rate by (n + 1) / n times is achieved.
ЛитератураLiterature
1. Варакин Л.Е. Системы связи с шумоподобными сигналами. М.: Радио и связь. 1985. 384 с., ил.1. Varakin L.E. Communication systems with noise-like signals. M .: Radio and communication. 1985.338 s., Ill.
2. Николаев Р.П., Попов А.Р. Способ передачи информации в системе связи с шумоподобными сигналами. Патент РФ №2286017.2. Nikolaev R.P., Popov A.R. A method of transmitting information in a communication system with noise-like signals. RF patent No. 2286017.
3. Кранц В.З., Сечин В.В. Использование информационных символов для синхронизации системы связи со сложными сигналами // Гидроакустика. Вып. №15, 2012. С. 36-41.3. Krantz V.Z., Sechin V.V. Using information symbols to synchronize a communication system with complex signals // Hydroacoustics. Vol. No. 15, 2012. S. 36-41.
4. Озеров И.А., Озеров С.И. Способ передачи информации в системах связи с шумоподобными сигналами и программный продукт. Патент РФ №2277760.4. Ozerov I.A., Ozerov S.I. A method of transmitting information in communication systems with noise-like signals and a software product. RF patent No. 2277760.
5. Kwon Η.Μ., Birdsal T.G. Digital Waveform Codings For Ocean Acoustic Telemetry. IEEE Journal of Oceanic Engineering, vol. 16, №1, January 1991. P. 56-65.5. Kwon Η.Μ., Birdsal T.G. Digital Waveform Codings For Ocean Acoustic Telemetry. IEEE Journal of Oceanic Engineering, vol. 16, No. 1, January 1991. P. 56-65.
6. Смарышев М.Д., Добровольский Ю.Ю. Гидроакустические антенны. Справочник. Л.: Судостроение. 1984.6. Smaryshev M.D., Dobrovolsky Yu.Yu. Hydroacoustic antennas. Directory. L .: Shipbuilding. 1984.
7. Рабинер Л., Гоулд Б. Теория и применение цифровой обработки сигналов. М.: Мир. 1978.7. Rabiner L., Gould B. Theory and application of digital signal processing. M .: World. 1978.
8. Окунев Ю.Б. Цифровая передача информации фазомодулированными сигналами. М.: Радио и связь. 1991. 296 с.; ил.8. Okunev Yu.B. Digital transmission of information by phase-modulated signals. M .: Radio and communication. 1991.296 s .; silt.
Claims (2)
- каждый фрагмент массива передаваемых данных разделяют на подмассивы;
- преобразуют первый подмассив каждого фрагмента в одну из заранее заданных псевдослучайных последовательностей (ПСП) в соответствии с выбранным методом кодирования;
- в указанную ПСП вводят временной сдвиг (ВС), определяемый вторым подмассивом указанного фрагмента в соответствии с выбранным методом кодирования;
- реализуют фазовую манипуляцию по закону каждой из сформированных ПСП с ВС;
- передают последовательность ШПС,
причем входными данными операции разделения фрагментов массивов передаваемых данных на подмассивы являются входные последовательности подлежащих передаче данных, операции преобразования первого подмассива каждого фрагмента в одну из заранее заданных ПСП и введения ВС в каждую ПСП осуществляются последовательно над результатами выполнения операции разделения фрагмента массива передаваемых данных на подмассивы, а операция передачи последовательности ШПС осуществляется над результатами выполнения операции фазовой манипуляции
при приеме:
- преобразуют принимаемые сигналы в электрические;
- определяют максимум корреляции каждого принятого ШПС с совокупностью опорных сигналов;
- определяют номер ν0 того опорного сигнала, максимум корреляции принятого ШПС с которым является наибольшим из указанных;
- на основе результата определения максимума указанной корреляции с ν0-м опорным сигналом определяют величину ВС в каждом принимаемом ШПС;
- по величинам указанных значений ν0 и ВС в соответствии с методом, обратным выбранному методу кодирования, определяют комбинацию из n бит принятого фрагмента,
отличающийся тем, что
при передаче
- количество подмассивов, на которое разделяют фрагмент массива передаваемых данных, составляет 3;
- фазовую манипуляцию по закону каждой из сформированных ПСП с ВС, реализуют как манипуляцию фазы сигналов вида sinπfнt или sin(2πfнt+π/2), где fн - несущая частота, t - аргумент времени, причем выбор одного из этих сигналов определяется значением третьего подмассива,
при приеме
- при выполнении операции определения максимума корреляции принятого ШПС с опорными сигналами в качестве совокупности опорных сигналов используются фазоманипулированные по закону каждой ПСП (таких ПСП - K=2k штук) сигналы вида sin2πfнt и sin(2πfнt+π/2);
- выполняют операцию формирования совокупности бит каждого принятого фрагмента массива данных с учетом результата определения комбинации из n бит принятого фрагмента посредством дополнения этой комбинации (n+1)-м битом, которому присваивается значение 1 или 0, определяемое номером ν0 опорного сигнала ν0, соответствующего наибольшему из максимумов корреляции.1. The method of transmitting information in a communication system with noise-like signals (SHPS), which consists in the fact that the transmission
- each fragment of the array of transmitted data is divided into subarrays;
- convert the first subarray of each fragment into one of the predefined pseudo-random sequences (PSP) in accordance with the selected coding method;
- a time shift (BC) is introduced into the indicated PSP, determined by the second subarray of the indicated fragment in accordance with the selected coding method;
- implement phase manipulation according to the law of each of the formed PSP with the armed forces;
- transmit the sequence of SHPS,
and the input data of the operation of separating fragments of arrays of transmitted data into subarrays are the input sequences to be transmitted data, the operations of converting the first subarray of each fragment into one of the predetermined SRPs and introducing aircraft into each SRP are carried out sequentially on the results of the operation of separating a fragment of the array of transmitted data into subarrays, and the operation of transmitting the NPS sequence is performed on the results of the phase manipulation operation
upon admission:
- convert the received signals into electrical;
- determine the maximum correlation of each received SHPS with a set of reference signals;
- determine the number ν 0 of that reference signal, the maximum correlation of the received SHPS with which is the largest of these;
- based on the result of determining the maximum of this correlation with the ν 0 -th reference signal, determine the value of the aircraft in each received SHPS;
- according to the values of the specified values ν 0 and BC in accordance with the method inverse to the selected encoding method, determine the combination of n bits of the received fragment,
characterized in that
upon transfer
- the number of subarrays into which a fragment of the transmitted data array is divided is 3;
- phase manipulation according to the law of each of the formed SRPs with aircraft, is realized as phase manipulation of signals of the form sinπf н t or sin (2πf н t + π / 2), where f н is the carrier frequency, t is the time argument, and the choice of one of these signals is determined by the value of the third subarray,
upon admission
- when performing the operation of determining the maximum correlation of the received BSS with the reference signals, phase-manipulated signals of the form sin2πf n t and sin (2πf n t + π / 2) are used as phase-manipulated according to the law of each SRP (such SRP - K = 2 k pieces);
- perform the operation of generating a set of bits of each received fragment of the data array, taking into account the result of determining the combination of n bits of the received fragment by supplementing this combination with the (n + 1) -th bit, which is assigned a value of 1 or 0, determined by the number ν 0 of the reference signal ν 0 , corresponding to the largest of the correlation maxima.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014135932/07A RU2566500C1 (en) | 2014-09-02 | 2014-09-02 | Method of transmitting information in communication system with noise-like signals |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014135932/07A RU2566500C1 (en) | 2014-09-02 | 2014-09-02 | Method of transmitting information in communication system with noise-like signals |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2566500C1 true RU2566500C1 (en) | 2015-10-27 |
Family
ID=54362283
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2014135932/07A RU2566500C1 (en) | 2014-09-02 | 2014-09-02 | Method of transmitting information in communication system with noise-like signals |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2566500C1 (en) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6353627B1 (en) * | 1998-11-04 | 2002-03-05 | Linex Technologies, Inc. | High data rate spread-spectrum system and method |
RU2277760C2 (en) * | 2003-11-28 | 2006-06-10 | Игорь Алексеевич Озеров | Method for transferring information in communication systems with noise-like signals and a software product |
RU2286017C2 (en) * | 2004-11-19 | 2006-10-20 | Роберт Петрович Николаев | Method for transferring information in communication system with noise-like signals |
RU125724U1 (en) * | 2012-07-10 | 2013-03-10 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации | METHOD FOR FORMING SIGNALS AND TRANSMISSION OF INFORMATION IN THE RADAR RECOGNITION SYSTEM |
-
2014
- 2014-09-02 RU RU2014135932/07A patent/RU2566500C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6353627B1 (en) * | 1998-11-04 | 2002-03-05 | Linex Technologies, Inc. | High data rate spread-spectrum system and method |
RU2277760C2 (en) * | 2003-11-28 | 2006-06-10 | Игорь Алексеевич Озеров | Method for transferring information in communication systems with noise-like signals and a software product |
RU2286017C2 (en) * | 2004-11-19 | 2006-10-20 | Роберт Петрович Николаев | Method for transferring information in communication system with noise-like signals |
RU125724U1 (en) * | 2012-07-10 | 2013-03-10 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации | METHOD FOR FORMING SIGNALS AND TRANSMISSION OF INFORMATION IN THE RADAR RECOGNITION SYSTEM |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2549188C1 (en) | Method of transmitting information in communication system with noise-like signals | |
US3524169A (en) | Impulse response correction system | |
US3384715A (en) | Multiplex communication systems employing orthogonal hermite waveforms | |
NO155416B (en) | ACTIVE DETECTION SYSTEM USING SAME MULTI TRANSMISSIONS. | |
CN108616314A (en) | A kind of underwater sound communication system impulse noise suppression method based on OFDM | |
Nowsheen et al. | Design of a high frequency FPGA acoustic modem for underwater communication | |
CN108848043A (en) | The compressed sensing based sparse time-varying channel estimation method of the low complex degree underwater sound | |
US5239560A (en) | Conveying digital data in noisy, unstable, multipath environments | |
CN107888230B (en) | Multiphase coherent integration acquisition method applied to weak signal environment | |
RU2571872C1 (en) | Method of transmitting information in digital communication system with noise-like signals | |
RU2562769C1 (en) | Method of transmitting information in communication system with noise-like signals | |
RU2566500C1 (en) | Method of transmitting information in communication system with noise-like signals | |
JP2006524330A (en) | Multiple beam forming method and apparatus | |
Tsmots et al. | Method of synthesis and practical realization of quasi-barker codes | |
RU2633614C1 (en) | Method of transmitting information in communication systems with noise-shaped signals | |
US3955197A (en) | Impulse correlation function generator | |
WO2006082865A1 (en) | Transmitting/receiving method, method for generating signal sequences having no periodic correlations therebetween, and communication apparatus | |
CN110048813B (en) | Wireless communication frame structure signal processing method | |
RU2635552C1 (en) | Method of information transmission in communication system with noise signals | |
RU2646353C1 (en) | Transmitter of increased structural and energetic concealment | |
Kuryanov et al. | Digital acoustic communication in shallow-water sea for oceanological applications | |
RU2646867C1 (en) | Method for transmission and reception of digital information in general | |
RU2719545C1 (en) | System of information transmitting | |
RU2591032C1 (en) | Digital quadrature phase synchronisation and demodulation device | |
RU2617122C1 (en) | Method of the information transmission in the digital communication system with noise-like signals |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190903 |