RU2731131C1 - Method of transmitting information in a broadband communication system - Google Patents
Method of transmitting information in a broadband communication system Download PDFInfo
- Publication number
- RU2731131C1 RU2731131C1 RU2020103404A RU2020103404A RU2731131C1 RU 2731131 C1 RU2731131 C1 RU 2731131C1 RU 2020103404 A RU2020103404 A RU 2020103404A RU 2020103404 A RU2020103404 A RU 2020103404A RU 2731131 C1 RU2731131 C1 RU 2731131C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- information
- signal
- phase
- sequence
- sequences
- Prior art date
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
- H04B7/02—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas
- H04B7/10—Polarisation diversity; Directional diversity
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
- H04B7/14—Relay systems
- H04B7/15—Active relay systems
- H04B7/204—Multiple access
- H04B7/216—Code division or spread-spectrum multiple access [CDMA, SSMA]
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Synchronisation In Digital Transmission Systems (AREA)
Abstract
Description
Предлагаемый способ относится к области радиосвязи, использующей широкополосные фазоманипулированные сигналы на основе псевдослучайных последовательностей (ПСП). Способ может найти применение в системах радиосвязи, использующих подобные сигналы.The proposed method relates to the field of radio communications using wideband phase-shift keyed signals based on pseudo-random sequences (PSP). The method can find application in radio communication systems using such signals.
Общие принципы формирования и обработки широкополосных сигналов (ШПС) и их применение в системах радиосвязи неоднократно описаны в литературе, например, в [1, стр. 341-354], [2, стр. 25-33, 49-65]. Способы передачи [1, 2] по принципам формирования ШПС и алгоритму работы аналогичны заявляемому. Недостатком способов [1, 2] является относительно низкая скорость передачи информации для системы связи, функционирующей в конфликтной среде приема-передачи и обеспечивающей заданный уровень помехозащищенности.The general principles of the formation and processing of broadband signals (BSS) and their application in radio communication systems are repeatedly described in the literature, for example, in [1, pp. 341-354], [2, pp. 25-33, 49-65]. The transmission methods [1, 2] according to the principles of the formation of the NLS and the operation algorithm are similar to those claimed. The disadvantage of methods [1, 2] is the relatively low speed of information transmission for a communication system operating in a conflicting environment of reception and transmission and providing a given level of noise immunity.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является способ, описанный в [3] и принятый за прототип.The closest in technical essence to the claimed is the method described in [3] and adopted as a prototype.
Способ передачи заключается в следующем.The transmission method is as follows.
На передающей стороне формируют сигналы несущей и тактовой частот, из сигнала тактовой частоты формируют три двоичные псевдослучайные последовательности, сфазированные между собой: синхронизирующую, информационную и дополнительную; причем информационная и дополнительная последовательности квазиортогональны, а синхронизирующая последовательность может совпадать с информационной, длины последовательностей одинаковы или длины информационной и дополнительной последовательности могут составлять целую часть результата деления длины синхронизирующей последовательности на целое число; причем информационную последовательность кодируют информацией, передаваемой за время, равное периоду ее повторения путем циклического сдвига относительно синхронизирующей или дополнительной последовательности на целое число тактов, определяемое передаваемым символом информации, и сложением по модулю два с дополнительным битом информации, кодированную последовательность складывают по модулю два с дополнительной последовательностью и манипулируют по фазе сигнал несущей частоты, сдвинутый по фазе на 90 градусов, который складывают с сигналом несущей частоты, манипулированный по фазе синхронизирующей последовательностью, On the transmitting side, signals of the carrier and clock frequencies are generated; from the clock signal, three binary pseudo-random sequences are formed, phased among themselves: synchronizing, informational and additional; moreover, the informational and additional sequences are quasi-orthogonal, and the synchronization sequence may coincide with the informational one, the lengths of the sequences are the same, or the lengths of the informational and additional sequences may be an integral part of the result of dividing the length of the synchronization sequence by an integer; moreover, the information sequence is encoded with information transmitted in a time equal to its repetition period by cyclic shift relative to the synchronizing or additional sequence by an integer number of cycles determined by the transmitted information symbol, and modulo two addition with an additional bit of information, the encoded sequence is added modulo two with an additional sequence and phase-shift the carrier signal, phase-shifted by 90 degrees, which is added to the carrier signal, phase-shift keyed by the synchronizing sequence,
полученный сигнал усиливают и передают по каналу связи;the received signal is amplified and transmitted over the communication channel;
на приемной стороне входной сигнал усиливают и преобразовывают по частоте, формируют сигнал тактовой частоты, из которого формируют сфазированнные между собой двоичные псевдослучайные последовательности: синхронизирующую, информационную и дополнительную; синхронизирующую последовательность фазируют с принимаемым сигналом, дополнительной последовательностью демодулируют усиленный и преобразованный по частоте входной сигнал, после чего определяют циклический сдвиг информационной последовательности и наличие инверсии, по которым определяют принятый символ информации и его дополнительный бит.on the receiving side, the input signal is amplified and converted in frequency, a clock signal is generated, from which binary pseudo-random sequences that are phased together are formed: synchronizing, informational and additional; the synchronizing sequence is phased with the received signal, the amplified and frequency-converted input signal is demodulated with an additional sequence, after which the cyclic shift of the information sequence and the presence of an inversion are determined, according to which the received information symbol and its additional bit are determined.
Недостатком способа-прототипа является фиксированный объем передачи информации, который определяется числом циклических сдвигов информационной ПСП, то есть количеством элементов информационной ПСП. Скорость передачи информации способа-прототипа составляетThe disadvantage of the prototype method is a fixed amount of information transfer, which is determined by the number of cyclic shifts of the information PSP, that is, the number of elements of the information PSP. The information transfer rate of the prototype method is
где F – тактовая частота, N – количество элементов информационной ПСП.where F is the clock frequency, N is the number of elements of the information bandwidth.
Для увеличения скорости передачи информации в X раз без расширения полосы частот сигнала необходимо во столько же раз (в X раз) уменьшить количество элементов N, то есть уменьшить длительность одного периода информационной ПСП, что приведет к уменьшению энергии сигнала в X раз. Для Х=2 уменьшение энергии в 2 раза приведет к снижению помехозащищенности на 3 дБ.To increase the information transfer rate by X times without expanding the signal bandwidth, it is necessary to reduce the number of elements N by the same amount (by X times), that is, to reduce the duration of one period of the information bandwidth, which will lead to a decrease in the signal energy by X times. For X = 2, a 2-fold decrease in energy will result in a 3 dB decrease in noise immunity.
В заявляемом изобретении решается задача повышения скорости передачи информации при незначительном снижении помехозащищенности.The claimed invention solves the problem of increasing the speed of information transmission with a slight decrease in noise immunity.
Для решения поставленной задачи в способе передачи, заключающемся в том, что на передающей стороне формируют сигналы несущей и тактовой частот, из сигнала тактовой частоты формируют три квазиортогональные двоичные псевдослучайные последовательности: синхропоследовательность (СП), информационную (ИП) и дополнительную (ДП) последовательности, сфазированные между собой; формируют модулированную последовательность путем циклического сдвига ИП относительно СП на количество элементов, определяемое передаваемым информационным символом, и сложения по модулю два с дополнительным битом информации и ДП, кроме того, последовательностью СП манипулируют по фазе сигнал несущей частоты и складывают с манипулированном по фазе сигналом несущей частоты, сдвинутым по фазе на 90 градусов,To solve the problem in the transmission method, which consists in the fact that carrier and clock frequency signals are generated on the transmitting side, three quasi-orthogonal binary pseudo-random sequences are formed from the clock frequency signal: synchro sequence (SP), information (IP) and additional (DP) sequences, phased among themselves; a modulated sequence is formed by cyclic shifting the IP relative to the SP by the number of elements determined by the transmitted information symbol, and adding modulo two with an additional bit of information and DP, in addition, the SP sequence is phase-keyed carrier signal and added to the phase-keyed carrier signal out of phase by 90 degrees,
полученный сигнал усиливают и передают по каналу связи;the received signal is amplified and transmitted over the communication channel;
на приемной стороне входной сигнал усиливают, преобразуют по частоте, формируют сигнал тактовой частоты, из которого формируют три сфазированные между собой последовательности СП, ИП и ДП, осуществляют фазирование СП с принимаемым сигналом, а преобразованный входной сигнал манипулируют по фазе ДП,on the receiving side, the input signal is amplified, converted in frequency, a clock signal is generated, from which three sequences of SP, IP and DP are formed, phased together, the SP is phased with the received signal, and the converted input signal is manipulated in phase of the DP,
согласно изобретению , на передающей стороне из сигнала тактовой частоты формируют вспомогательную последовательность (ВП), сфазированную с СП, которую циклически сдвигают относительно СП на количество элементов, определяемое передаваемым дополнительном символом информации, и складывают по модулю два с модулированной последовательностью, затем полученной последовательностью манипулируют по фазе сигнал несущей частоты, сдвинутый на по фазе 90 градусов, according to the invention , on the transmitting side of the clock signal, an auxiliary sequence (EP) is formed, which is phased with the SP, which is cyclically shifted relative to the SP by the number of elements determined by the transmitted additional information symbol, and added modulo two with the modulated sequence, then the received sequence is phase-manipulated signal carrier frequency, out of phase 90 degrees,
на приемной стороне из сигнала тактовой частоты формируют ВП, сфазированную с СП, вычисляют взаимные корреляции сигнала, манипулированного по фазе ДП, с последовательностями, образованными сложением по модулю два циклически сдвинутых ИП и ВП, для всех возможных их сдвигов, выбирают максимальное по абсолютной величине значение взаимной корреляции, по которому определяют значение циклических сдвигов ИП и ВП, по этим значениям определяют передаваемые символы информации, а по знаку максимального по абсолютной величине значения взаимной корреляции определяют дополнительный бит информации.on the receiving side, from the clock frequency signal, a VP is formed, phased with the SP, the mutual correlations of the signal manipulated by the DP phase are calculated with the sequences formed by adding two cyclically shifted IP and VP in modulus, for all their possible shifts, the maximum absolute value is selected cross-correlation, according to which the value of the cyclic shifts of the IP and the IP is determined, the transmitted information symbols are determined from these values, and an additional bit of information is determined from the sign of the maximum in absolute value of the cross-correlation.
В качестве предпочтительного варианта исполнения информационная, дополнительная и вспомогательная последовательности образуют большую систему Касами. В этом случае обеспечивается практически минимальное значение коэффициентов взаимной корреляции сигналов, соответствующих различным предаваемым информационным символам [2, стр.121]. As a preferred embodiment, the information, supplemental, and supplemental sequences form the larger Kasami system. In this case, almost the minimum value of the coefficients of cross-correlation of signals corresponding to various transmitted information symbols is provided [2, p.121].
В качестве предпочтительного варианта исполнения, синхронизирующая и информационная последовательность совпадают.As a preferred embodiment, the timing and information sequences are the same.
Предлагаемый способ заключается в следующем.The proposed method is as follows.
На передающей стороне формируют сигналы несущей и тактовой частот, из сигнала тактовой частоты формируют три квазиортогональные двоичные псевдослучайные последовательности: синхропоследовательность (СП), информационную (ИП), дополнительную (ДП) последовательности, сфазированные между собой, формируют модулированную последовательность путем циклического сдвига ИП относительно СП на количество элементов, определяемое передаваемым информационным символом, и сложения по модулю два с дополнительным битом информации и ДП,On the transmitting side, carrier and clock signals are generated, three quasi-orthogonal binary pseudo-random sequences are formed from the clock signal: synchro sequence (SP), information (IP), additional (DP) sequences, phased among themselves, form a modulated sequence by cyclic shift of the IP relative to the SP by the number of elements determined by the transmitted information symbol, and addition modulo two with an additional bit of information and DP,
кроме того, формируют вспомогательную последовательность (ВП), сфазированную с СП, которую циклически сдвигают относительно СП на количество элементов, определяемое передаваемым дополнительном символом информации,in addition, an auxiliary sequence (VP) is formed, phased with the SP, which is cyclically shifted relative to the SP by the number of elements determined by the transmitted additional information symbol,
затем полученную ВП складывают по модулю два с модулированной последовательностью, полученной последовательностью манипулируют по фазе сигнал несущей частоты, сдвинутый на по фазе 90 градусов, и складывают с манипулированным по фазе СП сигналом несущей частоты;then the obtained VP is added modulo two with the modulated sequence, the obtained sequence is phase-keyed carrier signal, phase-shifted by 90 degrees, and is added to the phase-keyed SP signal of the carrier frequency;
полученный сигнал усиливают и передают по каналу связи;the received signal is amplified and transmitted over the communication channel;
на приемной стороне входной сигнал усиливают, преобразуют по частоте, формируют сигнал тактовой частоты, из которого формируют четыре сфазированные между собой последовательности СП, ИП, ДП и ВП, осуществляют фазирование СП с принимаемым сигналом, а усиленный и преобразованный по частоте входной сигнал манипулируют по фазе ДП,on the receiving side, the input signal is amplified, converted in frequency, a clock frequency signal is generated, from which four sequences of SP, IP, DP and VP are formed, phasing the SP with the received signal, and the amplified and frequency-converted input signal is manipulated in phase DP,
вычисляют взаимные корреляции сигнала, манипулированного по фазе ДП, с последовательностями, образованными сложением по модулю два циклически сдвинутых ИП и ВП, для всех возможных их сдвигов, выбирают максимальное по абсолютной величине значение взаимной корреляции, по которому определяют значение циклических сдвигов ИП и ВП, по этим значениям определяют передаваемые символы информации, а по знаку максимального по абсолютной величине значения взаимной корреляции определяют дополнительный бит информации.the mutual correlations of the signal manipulated by the DP phase are calculated with the sequences formed by the addition modulo two of the cyclically shifted IP and IP for all their possible shifts, the maximum in absolute value value of the mutual correlation is selected, by which the value of the cyclic shifts of the IP and IP is determined, according to these values determine the transmitted information symbols, and the sign of the maximum in absolute value of the cross-correlation value determines the additional bit of information.
Преимущества заявленного способа поясняются следующими расчетами.The advantages of the claimed method are illustrated by the following calculations.
Для изобретения скорость передачи информации составляетFor an invention, the information transfer rate is
то есть увеличилась почти в 2 раза по сравнению с (1).that is, it has almost doubled compared to (1).
При этом вероятность ошибки составляетIn this case, the error probability is
где q – отношение сигнал/шум, Ф(q) – интеграл ошибки.where q is the signal-to-noise ratio, Ф (q) is the error integral.
Для способа-прототипа вероятность ошибки [3] составляетFor the prototype method, the error probability [3] is
Для примера проведем расчет для N = 100 и Рош1 = Рош2 = 10-5. Из (3) и (5) получим q1 ≈ 6,0, q2 ≈ 5,2. Вычислим потери помехозащищенности:For example, let's calculate for N = 100 and Roche1 = Roche2 = 10 -5 . From (3) and (5) we obtain q1 ≈ 6.0, q2 ≈ 5.2. Let's calculate the loss of noise immunity:
Потери помехозащищенности составляют 1,2 дБ.Loss of noise immunity is 1.2 dB.
Таким образом, способ позволяет повысить скорость передачи информации при незначительном снижении помехозащищенности.Thus, the method allows to increase the speed of information transmission with a slight decrease in noise immunity.
Источники информацииSources of information
1. Пестряков В.Б., Афанасьев В.П., Гурвиц В.Л. и др. Шумоподобные сигналы в системах передачи информации. М.: Сов. радио, 1973. – 424 с.1. Pestryakov VB, Afanasyev VP, Gurvits VL and other Noise-like signals in information transmission systems. M .: Sov. radio, 1973 .-- 424 p.
2. Варакин Л.Е. Системы связи с шумоподобными сигналами. М.: Радио и связь, 1985. – 384 с.2. Varakin L.E. Communication systems with noise-like signals. M .: Radio and communication, 1985 .-- 384 p.
3. Патент РФ №2691384. Способ передачи информации широкополосными сигналами / А.Н. Асосков, Ю.В. Левченко, И.Н. Малышева, Ю.А. Плахотнюк (RU); заявитель(и) и патентообладатель(и) АО «Концерн «Созвездие». Заявка 2018126983, 23.07.2018, опубл. 13.06.19. Бюл. №17.3. RF patent No. 2691384. Method for transmitting information with broadband signals / A.N. Asoskov, Yu.V. Levchenko, I.N. Malysheva, Yu.A. Plahotniuc (RU); applicant (s) and patent owner (s) Concern Sozvezdie JSC. Application 2018126983, 23.07.2018, publ. 06/13/19. Bul. No. 17.
Claims (7)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020103404A RU2731131C1 (en) | 2020-01-28 | 2020-01-28 | Method of transmitting information in a broadband communication system |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020103404A RU2731131C1 (en) | 2020-01-28 | 2020-01-28 | Method of transmitting information in a broadband communication system |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2731131C1 true RU2731131C1 (en) | 2020-08-31 |
Family
ID=72421614
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2020103404A RU2731131C1 (en) | 2020-01-28 | 2020-01-28 | Method of transmitting information in a broadband communication system |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2731131C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2801461C1 (en) * | 2023-03-03 | 2023-08-08 | Акционерное общество "Концерн "Созвездие" | Method for forming noise-like phase-keyed signals |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5956328A (en) * | 1995-11-30 | 1999-09-21 | Nec Corporation | Spread spectrum communications system |
| RU2279183C2 (en) * | 2004-09-06 | 2006-06-27 | Роберт Петрович Николаев | Method for transferring information in communication system with broadband signals |
| RU2691384C1 (en) * | 2018-07-23 | 2019-06-13 | Акционерное общество "Концерн "Созвездие" | Method of transmitting information by wideband signals |
| RU2696021C1 (en) * | 2019-02-14 | 2019-07-30 | Акционерное общество "Концерн "Созвездие" | Method of transmitting information in a communication system with broadband signals |
-
2020
- 2020-01-28 RU RU2020103404A patent/RU2731131C1/en active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5956328A (en) * | 1995-11-30 | 1999-09-21 | Nec Corporation | Spread spectrum communications system |
| RU2279183C2 (en) * | 2004-09-06 | 2006-06-27 | Роберт Петрович Николаев | Method for transferring information in communication system with broadband signals |
| RU2691384C1 (en) * | 2018-07-23 | 2019-06-13 | Акционерное общество "Концерн "Созвездие" | Method of transmitting information by wideband signals |
| RU2696021C1 (en) * | 2019-02-14 | 2019-07-30 | Акционерное общество "Концерн "Созвездие" | Method of transmitting information in a communication system with broadband signals |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| . ВИШНЕВСКИЙ В.М. и др Широкополосные беспроводные системы передачи информации. М.: Техносфера, 2005, с. 117-122. * |
| ВИШНЕВСКИЙ В.М. и др Широкополосные беспроводные системы передачи информации. М.: Техносфера, 2005, с. 117-122. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2801461C1 (en) * | 2023-03-03 | 2023-08-08 | Акционерное общество "Концерн "Созвездие" | Method for forming noise-like phase-keyed signals |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4976420B2 (en) | Method for improving synchronization and information transmission in a communication system | |
| JP2011521557A (en) | Physical layer preamble format for wireless communication systems | |
| KR20090045444A (en) | Apparatus and method for cell searching in wireless communication systems | |
| Takase et al. | A dual-use radar and communication system with complete complementary codes | |
| RU2279183C2 (en) | Method for transferring information in communication system with broadband signals | |
| KR100571750B1 (en) | Method and apparatus for generating preamble using chaotic sequence | |
| RU2731131C1 (en) | Method of transmitting information in a broadband communication system | |
| RU125724U1 (en) | METHOD FOR FORMING SIGNALS AND TRANSMISSION OF INFORMATION IN THE RADAR RECOGNITION SYSTEM | |
| CN112020830A (en) | Telegraph text signal broadcasting method and device based on phase discontinuous R-CSK modulation | |
| RU2691384C1 (en) | Method of transmitting information by wideband signals | |
| RU2696021C1 (en) | Method of transmitting information in a communication system with broadband signals | |
| RU2286017C2 (en) | Method for transferring information in communication system with noise-like signals | |
| WO2013101924A1 (en) | Assembly and method for detecting multiple level signals | |
| Takase et al. | A dual-use system for radar and communication with complete complementary codes | |
| RU2731681C1 (en) | Method of forming noise-like phase-shift keyed signals | |
| Sestaсova et al. | Analysis of the correlation properties of direct and inverse composite Walsh functions | |
| RU2580055C1 (en) | Method of transmitting information in reverse channel of on-board equipment of command-measuring system by quadrature phase modulation of carrier frequency, coded by m-sequence with low-bit codes, and device therefor | |
| RU2305368C2 (en) | Data transfer system with multi-access and time division of channels | |
| RU2769378C1 (en) | Method for packet data transmission with noise-like signals | |
| RU2699818C1 (en) | Method of generating signals with a spread spectrum | |
| RU2803622C1 (en) | Method for packet data transmission with noise-like signals | |
| RU2791224C1 (en) | Noise-like signals generating method | |
| RU2801873C1 (en) | Method for forming noise-like signals | |
| RU2734230C1 (en) | Method of forming noise-like phase-shift keyed signals | |
| RU2714300C1 (en) | Method for spreading signals spectrum |