RU2759216C1 - Method for telecommunications for achieving potential productivity, interference resistance and speed of connection - Google Patents
Method for telecommunications for achieving potential productivity, interference resistance and speed of connection Download PDFInfo
- Publication number
- RU2759216C1 RU2759216C1 RU2020136526A RU2020136526A RU2759216C1 RU 2759216 C1 RU2759216 C1 RU 2759216C1 RU 2020136526 A RU2020136526 A RU 2020136526A RU 2020136526 A RU2020136526 A RU 2020136526A RU 2759216 C1 RU2759216 C1 RU 2759216C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- signal
- errors
- scan
- interference
- information
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B1/00—Details of transmission systems, not covered by a single one of groups H04B3/00 - H04B13/00; Details of transmission systems not characterised by the medium used for transmission
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
- H04B7/005—Control of transmission; Equalising
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Noise Elimination (AREA)
Abstract
Description
Заявляемый СПОСОБ относится к области телекоммуникаций, ПРЕВОСХОДИТ уровень техники в данной области, НЕ ИМЕЕТ аналогов и ОСНОВАН на предложенном ранее AS-преобразовании сигналов (см. патент SU 684747).The claimed METHOD relates to the field of telecommunications, EXCEEDS the state of the art in this field, has no analogues and is BASED on the previously proposed AS-conversion of signals (see patent SU 684747).
I. ВВЕДЕНИЕI. INTRODUCTION
Заявляемый СПОСОБ является алгоритмом работы нового УСТРОЙСТВА, заменяющего в телекоммуникациях модемы с целью КАРДИНАЛЬНОГО улучшения их характеристик - «соответствию» формуле (пределу) Шеннона-Хартли.The claimed METHOD is an algorithm for the operation of a new DEVICE, replacing modems in telecommunications in order to CARDINALLY improve their characteristics - "compliance" with the Shannon-Hartley formula (limit).
(Этот алгоритм применен в одноименной программе для ЭВМ, зарегистрированной Федеральной службой по интеллектуальной собственности за №2019666319.)(This algorithm is applied in the computer program of the same name, registered by the Federal Service for Intellectual Property No. 2019666319.)
Удельная (на 1 Гц полосы частот канала связи) формула Шеннона-Хартли определяет потенциальную производительность телекоммуникаций, как функцию одного аргумента - аддитивного гауссова шума (при условии мгновенного соединения абонентов).The specific (per 1 Hz frequency band of the communication channel) Shannon-Hartley formula determines the potential performance of telecommunications as a function of one argument - additive Gaussian noise (provided that subscribers are instantly connected).
Очевидно, модемы смогли бы «соответствовать» обсуждаемой формуле, если бы они устраняли ВСЕ остальные искажения и помехи (определенной интенсивности) в каналах телекоммуникаций при выше обозначенном условии.Obviously, modems could "correspond" to the discussed formula if they eliminated ALL other distortions and interference (of a certain intensity) in telecommunication channels under the above condition.
Но, модемы, как будет показано в главах II и III ОПИСАНИЯ, принципиально этого делать не могут. Однако, возможность «соответствия» телекоммуникаций удельной формуле Шеннона-Хартли ОТКРЫВАЕСЯ в ДАННОЙ ЗАЯВКЕ.But, modems, as will be shown in chapters II and III of the DESCRIPTION, in principle cannot do this. However, the possibility of telecommunications "correspondence" to the specific Shannon-Hartley formula is OPENED in THIS APPLICATION.
На Фиг. 1 (см. Графические изображения) приведена структурная схема современных телекоммуникаций, где красным цветом вместо модема обозначено УСТРОЙСТВО, работающее по предлагаемому алгоритму (способу), который решает следующие задачи: РЕАЛИЗАЦИЮ в аналоговых каналах УСТРАНЕНИЯ инвариантными методами всех ошибок от действия мультипликативных линейных и_нелинейных ИСКАЖЕНИИ, а также ошибок от действия аддитивных ПОМЕХ (без гауссовых шумов) и ошибок в двоичных каналах связи независимо от их происхождения. Будем НАЗЫВАТЬ процедуру решения ПЕРЕЧИСЛЕННЫХ задач - способом РУИП.FIG. 1 (see. Graphic images) shows a block diagram of modern telecommunications, where the DEVICE is marked in red instead of a modem, operating according to the proposed algorithm (method), which solves the following tasks: IMPLEMENTATION in analog channels ELIMINATION by invariant methods of all errors from the action of multiplicative linear and_nonlinear distortions, as well as errors from the action of additive INTERFERENCE (without Gaussian noise) and errors in binary communication channels, regardless of their origin. We will CALL the procedure for solving the LISTED problems - the RUIP method.
В способе РУИП сообщение (информация) передается по телекоммуникационным каналам ПОРЦИЯМИ многозначных последовательностей (сигнальным «созвездием»). Впереди порции располагается ЗАГОЛОВОК (пилот-сигнал) и далее ТЕЛО порции, содержащее передаваемое сообщение.In the RUIP method, a message (information) is transmitted over telecommunication channels in Portions of multivalued sequences (a signal "constellation"). Ahead of the portion is the HEADER (pilot signal) and then the BODY of the portion containing the message being transmitted.
На передаче ТЕЛО порции формируется 1-й СВЕРТКОЙ сообщения со сложными сигналами-переносчиками эффективной длительностью Т и базой D>>l, являющимися умешенными копиями пилот-сигнала (ЗАГОЛОВКА). Далее, через ЦАП (или преобразователь кода) сформированная таким образом ПОРЦИЯ поступает в канал связи, где имеет место 2-я СВЕРТКА ее с импульсной характеристикой канала (ИХК) -происходит внедрение в ПОРЦИЮ искажений канала.On the transmission of the BODY of the portion, the 1st CONVOLUTION of the message is formed with complex carrier signals with an effective duration of T and a base D >> l, which are mixed copies of the pilot signal (HEADER). Further, through the DAC (or code converter), the PORTION formed in this way enters the communication channel, where its 2nd CONVERSION with the channel impulse response (IHC) takes place - channel distortions are introduced into the PORTION.
На приеме после АЦП (или преобразователя кода) с помощью быстродействующего синхронизатора, основанного на AS-преобразовании [3], выполняется следующее: 1) ЗА ВРЕМЯ 1-го ПЕРИОДА (мгновенно) частоты оцифровки аналогового канала (или тактовой частоты двоичного канала) обнаруживается в канале ПОРЦИЯ; 2) ОНА разделяется на ЗАГОЛОВОК и ТЕЛО. Далее, производится 1-я РАЗВЕРТКА ЗАГОЛОВКА и ТЕЛА, возвращающая недостоверную информацию с ошибками от действия перечисленных выше искажений и помех, включая ошибки от гауссова шума.At the reception after the ADC (or code converter) using a high-speed synchronizer based on AS-conversion [3], the following is performed: 1) DURING THE 1ST PERIOD (instantaneously) channel PORTION; 2) SHE is divided into HEADER and BODY. Next, the 1st HEADER and BODY SCAN is performed, returning invalid information with errors from the actions of the above distortions and interference, including errors from Gaussian noise.
ПРИМЕЧАНИЕ: укажем, что все СВЕРТКИ (СВЕРТЫ) и РАЗВЕРТКИ (РАЗВЕРТЫ) в способе РУИП не являются классическими свертками и их обращениями.NOTE: we point out that all CONVOLUTIONS (CONVOLUTIONS) and DEVELOPMENTS (DEVELOPMENTS) in the RUIP method are not classic convolutions and their inversions.
Наряду с 1-й РАЗВЕРТКОЙ (по аналогии с «классическим» обращением свертки) на приеме должна существовать и 2-я РАЗВЕРТКА недостоверной информации и ЗАГОЛОВКА порции (выступающего здесь в роли ИХК), возвращающая искажения канала связи в виде межсигнальной интерференции, определяющей все ошибки, перечисленные ВЫШЕ.Along with the 1st SCAN (by analogy with the "classic" convolution inversion), there should also be a 2nd SCAN of unreliable information and a HEADER of a portion (acting here in the role of IHC) at the reception, which returns distortions of the communication channel in the form of intersignal interference, which determines all errors listed ABOVE.
Нам удалось найти эту 2-ю РАЗВЕРТКУ (нелинейную операцию) и далее, вычитая определенным образом (показано подробно в гл. IV и V) полученную интерференцию из результата 1-й РАЗВЕРТКИ, получаем квазидостоверную (почти достоверную) информацию - исправляются все ошибки, кроме ошибок от действия гауссова шума.We managed to find this 2nd SCAN (nonlinear operation) and further, subtracting in a certain way (shown in detail in Chapters IV and V) the interference obtained from the result of the 1st SCAN, we obtain quasi-reliable (almost reliable) information - all errors are corrected, except errors from the action of Gaussian noise.
На Фиг. 2 (см. Графические изображения) приведен в виде КРАСНЫХ графиков конечный продукт предлагаемого СПОСОБА, полученный его моделированием в среде MatLab при воздействии всех искажений и помех. В точке «А» (Фиг. 1) возможны ошибки только от гауссовых шумов (Рш). т.о. в телекоммуникациях ДОСТИГАЮТСЯ ПОТЕНЦИАЛЬНЫЕ производительность, помехоустойчивость и скорость соединения при условии допустимой вероятности ошибки от действия шумов Рш.FIG. 2 (see. Graphic images) shows the final product of the proposed METHOD in the form of RED graphs, obtained by modeling it in the MatLab environment under the influence of all distortions and interference. At point "A" (Fig. 1), only errors from Gaussian noise (Psh) are possible. then. in telecommunications, POTENTIAL performance, noise immunity and connection speed are ACHIEVED under the condition of an acceptable probability of error from the action of noise Pm.
Зеленый график на Фиг. 2 показывает удельную производительность модемов [2] при всех тех же искажениях и помехах для вероятности ошибки от действия шумов Рш 1.0е-007.The green graph in FIG. 2 shows the specific performance of modems [2] with all the same distortions and interference for the probability of error from the action of noise Psh 1.0e-007.
ДОКАЖЕМ ВСЕ ВЫШЕИЗЛОЖЕННОЕ…WE WILL PROVE ALL OF THE ABOVE ...
II. ПРЕДИСЛОВИЕ ЛИНЕЙНАЯ ЧАСТЬII. FOREWORD LINEAR SECTION
Игорь Бакланов в недавно вышедшей книге [1] пишет: «Начиная с перестроечного периода, отечественные системы связи оснащаются импортным оборудованием, причем в большинстве случаев, под ключ. Образно говоря, российские коммуникации прочно «посажены на иглу» импортных технических решений, которые внедряются без глубокого аналитического исследования. В результате российские операторы уже просто не способны осуществлять какие-либо качественные изменения в технологиях».Igor Baklanov writes in a recently published book [1]: “Since the perestroika period, domestic communication systems are equipped with imported equipment, and in most cases, on a turnkey basis. Figuratively speaking, Russian communications are firmly "put on the needle" of imported technical solutions, which are implemented without deep analytical research. As a result, Russian operators are simply unable to make any qualitative changes in technologies. "
Если с последней фразой можно согласиться, добавив, что эти недоступные сейчас «качественные изменения» потеряны, прежде всего, для обороны страны, с первой же целиком согласиться нельзя. Достаточно вспомнить время начала нашего «шествия в кильватере» американских технологий IBM, закончившееся канувшими в лету ЕС ЭВМ, АСВТ и др. С каким упорством наши разработчики модемов начали следовать рекомендациям МККТТ (ныне ITU-T) в 70-х годах прошлого века, видимо, приняв «рекомендации» в качестве закона, подлежащего немедленному исполнению. Итог: нет сейчас ни отечественных разработчиков, ни отечественных систем телекоммуникаций.If one can agree with the last phrase, adding that these “qualitative changes” that are currently inaccessible have been lost, first of all, for the country's defense, one cannot entirely agree with the first one. Suffice it to recall the time of the beginning of our "march in the wake" of American IBM technologies, which ended with the ES computers, ASVT and others sunk into oblivion. With what persistence our modem developers began to follow the CCITT (now ITU-T) recommendations in the 70s of the last century by adopting "recommendations" as law for immediate implementation. Bottom line: now there are no domestic developers or domestic telecommunication systems.
Известно, что практически все рекомендации в области телекоммуникаций (электросвязи) предложены США, и мы сейчас наблюдаем парадокс: вместе со всеми подсевшими на «американскую иглу» оказались сами американцы: «резких движений» они делать уже не могут и «роют яму» все глубже и глубже.It is known that practically all the recommendations in the field of telecommunications (telecommunications) were proposed by the United States, and we are now seeing a paradox: along with all those who are hooked on the “American needle”, the Americans themselves turned out to be: they can no longer make “sudden movements” and “dig a hole” deeper and deeper. and deeper.
Там ли они «роют» относительно наших особенностей?Are there they "dig" about our characteristics?
Поставленный выше вопрос был актуален в начале 70-х годов прошлого века на двух кафедрах бывшего Ленинградского института связи им. проф. М.А. Бонч-Бруевича (ныне Санкт-Петербургский Государственный университет телекоммуникаций) - на кафедре ТПС, где работали выдающиеся ученые профессор А.М. Заездный (зав. кафедрой), профессор Л.М. Финк и учился в аспирантуре кафедры ТЭС автор этих строк. Первая кафедра вела научные разработки на основе аналитических исследований местных особенностей, вторая - внедряла рекомендации МККТТ. Нам посчастливилось примкнуть к научной школе кафедры ТПС и предложить (Заявка №2004875/09) новое решение передачи данных адекватное отечественным каналам связи. Тогдашнее руководство наукой в институте поддержало наше НАЧИНАНИЕ.The above question was relevant in the early 70s of the last century at two departments of the former Leningrad Institute of Communications named after prof. M.A. Bonch-Bruevich (now St. Petersburg State University of Telecommunications) - at the Department of TPS, where outstanding scientists, Professor A.M. Zaezdny (head of the department), professor L.M. Fink and studied at the graduate school of the Department of Thermal Power Plant the author of these lines. The first department carried out scientific developments based on analytical studies of local characteristics, the second - implemented the recommendations of the CCITT. We were fortunate enough to join the scientific school of the TPN department and offer (Application No. 2004875/09) a new data transmission solution adequate to domestic communication channels. The then leadership of science at the institute supported our BEGINNING.
Вскоре в институте произошли перемены: вынужден был уехать из страны профессор М.А. Заездный, ушел из института профессор Л.М. Финк, сменилось руководство наукой. НАЧИНАНИЕ надежно закрыли. «Игла» взяла верх.Soon, changes took place at the institute: Professor M.A. Zaezdny, Professor L.M. Fink, the leadership of science has changed. BEGINNING closed securely. Needle took over.
Анализ сегодняшнего состояния физического уровня телекоммуникаций [2] показал, что упомянутое выше НАЧИНАНИЕ не только не потеряло актуальность через 50 лет, но и преумножило ее. Каковы же причины этого эффекта:Analysis of the current state of the physical level of telecommunications [2] showed that the above-mentioned BEGINNING not only did not lose its relevance in 50 years, but also increased it. What are the reasons for this effect:
1) мы «рыли яму» в другом месте;1) we "dug a hole" in another place;
2) в настоящее время в телекоммуникациях сделан большой шаг вперед, значительно повысивший их качество - переход на передачу информации в цифровой форме; мы предлагаем улучшить достигнутое качество вторым шагом - перейти от простых сигналов с базой ≅1 к сложным сигналам с базой D>>1;2) currently, a big step forward has been made in telecommunications, which has significantly increased their quality - the transition to the transfer of information in digital form; we propose to improve the achieved quality by the second step - to go from simple signals with base ≅1 to complex signals with base D >> 1;
3) из созданных теорий, ноу-хау и моделировании их в среде MatLab, мы убедились, что в наших работах присутствуют наилучшие (потенциальные) результаты в области телекоммуникаций (электросвязи);3) from the created theories, know-how and their modeling in the MatLab environment, we made sure that our works contain the best (potential) results in the field of telecommunications (telecommunications);
4) нам удалось значительно развить наши идеи и вложить их в СПОСОБ ДОСТИЖЕНИЯ в ТЕЛЕКОММУНИКАЦИЯХ ПОТЕНЦИАЛЬНЫХ. ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ. ПОМЕХОУСТОЙЧИВОСТИ и СКОРОСТИ СОЕДИНЕНИЯ (способ РУИП) и распространить их на все современные каналы связи;4) we managed to significantly develop our ideas and invest them in the WAY OF ACHIEVING POTENTIAL TELECOMMUNICATIONS. PRODUCTIVITY. IMMUNITY and CONNECTION SPEED (RUIP method) and extend them to all modern communication channels;
5) нами предложено новое преобразование сигналов, названное AS-преобразованием [3], которое позволило создать синхронизацию для мгновенного соединения абонентов, что обеспечивает повышенную оперативность и скрытность передачи информации, и кроме того, это изобретение послужило основой рассматриваемой инновации в целом (см. ниже);5) we have proposed a new signal transformation called AS-transformation [3], which made it possible to create synchronization for instant connection of subscribers, which provides increased efficiency and secrecy of information transfer, and in addition, this invention served as the basis for the considered innovation as a whole (see below );
6) практическая реализация данного способа в основном состоит из операций свертки, потенциальный (наилучший) алгоритм которой также предложен нами [4];6) the practical implementation of this method mainly consists of convolution operations, the potential (best) algorithm of which was also proposed by us [4];
7) на основе частотно-временной двойственности [5] нами разработан синтез сигналов и фильтров, адекватный данному способу.7) on the basis of time-frequency duality [5], we have developed a synthesis of signals and filters that is adequate to this method.
Из перечисленного выше и с учетом того, что данная инновация строится на другой платформе и не имеет аналогов, уместно предположить: она будет востребована в телекоммуникациях НОВОГО ПОКОЛЕНИЯ с наиболее эффективным применением ее в проводных, радио, космических, гидроакустических каналах связи и в телевидении.From the above and given that this innovation is built on a different platform and has no analogues, it is appropriate to assume that it will be in demand in NEW GENERATION telecommunications with its most effective application in wire, radio, space, hydroacoustic communication channels and television.
Итак, предлагается способ РУИП, обеспечивающий ТЕЛЕКОММУНИКАЦИЯМ устранение всех ошибок инвариантными методами не чувствительными:So, the RUIP method is proposed, which provides TELECOMMUNICATIONS with the elimination of all errors by invariant methods that are insensitive:
1) к мультипликативным (модулирующим) искажениям таким как линейные искажения, многолучевые и эхо-помехи, замираниям, связанным с не стационарностью канала, эффекту Доплера, расхождение частот в канале, к собственным нелинейным искажениям, связанным с неточной реализацией алгоритмов (например, возникающие при замене бесконечных пределов интегрирования конечными);1) to multiplicative (modulating) distortions such as linear distortions, multipath and echo interference, fading associated with non-stationarity of the channel, Doppler effect, frequency divergence in the channel, to intrinsic nonlinear distortions associated with inaccurate implementation of algorithms (for example, arising when replacement of infinite limits of integration by finite ones);
2) к аддитивным сосредоточенным помехам (импульсным и гармоническим);2) to additive concentrated disturbances (impulse and harmonic);
3) к ошибкам в двоичных каналах независимо от их происхождения.3) to errors in binary channels, regardless of their origin.
Рассмотрим ЛИНЕЙНУЮ часть способа РУИП относительно модулирующих помех. Представим сигнал (переносчик информации) u (t) на входе канала связи парой преобразований Фурье:Let us consider the LINEAR part of the RUIP method with respect to modulating interference. We represent the signal (information carrier) u (t) at the input of the communication channel by a pair of Fourier transforms:
Тогда сигнал на выходе канала, искаженного модулирующими искажениями, можно выразить так:Then the signal at the output of the channel, distorted by modulating distortions, can be expressed as follows:
где - амплитудно-временные искажения;where - amplitude-time distortion;
фазово-временные искажения; phase-time distortion;
амплитудно-частотные искажения; amplitude-frequency distortion;
фазово-частотные искажения. phase-frequency distortion.
ФункцииFunctions
полностью характеризуют паразитную модуляцию сигнала, вызванную искажениями (модулирующей помехой). Эти функции называются функциями помеховой модуляции.completely characterize the parasitic signal modulation caused by distortion (modulating noise). These functions are called interference modulation functions.
Если в канале связи, кроме модулирующей помехи, имеется нормальная аддитивная помеха (например, гауссов шум)If in the communication channel, in addition to the modulating interference, there is a normal additive interference (for example, Gaussian noise)
где n'(f) - спектр реализации n(t),то алгоритмы идеальных приемников с входными сигналами X(t) или Y(f)и равновероятных элементах сигнала при известных ξ1(t) или ξ2(f) имеют вид:where n '(f) is the spectrum of realization n (t), then the algorithms of ideal receivers with input signals X (t) or Y (f) and equiprobable signal elements with known ξ1 (t) or ξ2 (f) have the form:
- корреляционный прием;- correlation technique;
- согласованная фильтрация,- matched filtering,
где Т и F - соответственно эффективные длительность и ширина спектра сигнала;where T and F are respectively the effective duration and width of the signal spectrum;
- принимаемый сигнал; - received signal;
- спектр принимаемого сигнала; - the spectrum of the received signal;
{Ar*(t)⋅ξl*(t)} - набор опорных колебаний;{Ar * (t) ⋅ξl * (t)} - set of reference oscillations;
{Br*(f)⋅ ξ2*(f)} - набор согласованных фильтров;{Br * (f) ⋅ ξ2 * (f)} - a set of matched filters;
Li,k - алфавит сигналов, а знак (*) обозначает комплексную сопряженность.Li, k is the alphabet of signals, and the sign (*) denotes complex conjugacy.
В настоящее время на основе алгоритма (6), применяя адаптивные методы приема, созданы высокоскоростные системы передачи информации (модемы), в той или иной степени приближающиеся к идеальным в условиях помех ξ2. Вместе с тем, по публикациям не известна возможность практической реализации цифровой ИДЕАЛЬНОЙ телекоммуникации при использовании алгоритма (5).At present, on the basis of algorithm (6), using adaptive reception methods, high-speed information transmission systems (modems) have been created, which to one degree or another approach the ideal in conditions of interference ξ2. At the same time, according to publications, the possibility of practical implementation of the digital IDEAL telecommunications using the algorithm (5) is not known.
К возможности реализации алгоритма (5) можно подойти, предполагая функцию помеховой модуляции ξ1(t) полностью неизвестной и синтезируя систему телекоммуникаций на основе теории инвариантной помехоустойчивости [6].The possibility of implementing algorithm (5) can be approached by assuming the function of noise modulation ξ1 (t) is completely unknown and synthesizing a telecommunication system based on the theory of invariant noise immunity [6].
В дальнейшем изложении будем использовать нормированный аналитический сигнал в форме его комплексной огибающей U(t) и ее спектра G(f), т.е. такой, чтоIn what follows, we will use the normalized analytical signal in the form of its complex envelope U (t) and its spectrum G (f), i.e. such that
Пусть синтезируемая система электросвязи предназначается для работы по каналам шириной Fk, передаточные функции которых удовлетворяют выражению:Let the synthesized telecommunication system is intended to operate on channels of width Fk, the transfer functions of which satisfy the expression:
где Тcк - интервал стационарности канала связи.where Тск is the stationarity interval of the communication channel.
Введем существенное ограничение, которое будет снято далее в нелинейной части рассматриваемого способа РУИП при τ≤Тcк:Let us introduce a significant limitation, which will be removed further in the nonlinear part of the considered RIE method at τ≤Тcк:
Если случайные реализации n(t) и ξ1(t) принадлежат двум множествам помех N и соответственно и на приеме неизвестны, то количественная характеристика помехоустойчивости Р системы электросвязи является функцией обеих помех.If random realizations n (t) and ξ1 (t) belong to two sets of noise N and respectively, and at the reception are unknown, then the quantitative characteristic of the noise immunity P of the telecommunication system is a function of both interference.
Абсолютно инвариантной системой электросвязи по отношению к помехе ξ1 будет система, в которой для всех ξ1 ∈ выполняются равенства:An absolutely invariant telecommunication system with respect to interference ξ1 is a system in which for all ξ1 ∈ the equalities hold:
Вероятность ошибки при выполнении (10) можно представить в виде:The error probability when performing (10) can be represented as:
где Рдоп - допустимая вероятность ошибки при удельной скорости Су передачи не менее, чем Сдоп.where Pdop is the permissible error probability at the specific transmission rate Cy not less than Pdop.
Воспользуемся синтезом инвариантных систем, называемым методом инвариантного оператора:We will use the synthesis of invariant systems, called the invariant operator method:
а) найдем линейное преобразование (оператор) Φinvar ξ1, удовлетворяющее условию (10), т.е. такое, чтобы при всех ξ1 удовлетворялось тождествоa) find a linear transformation (operator) Φinvar ξ1 satisfying condition (10), that is, such that for all ξ1 the identity
найденный оператор сравним по помехоустойчивости с идеальным (5), в результате чего выясним возможность удовлетворения им условия (11);the found operator is comparable in noise immunity with the ideal one (5), as a result of which we will find out the possibility of satisfying condition (11);
в) опишем найденный оператор в виде алгоритма реальной системы телекоммуникации;c) we describe the found operator in the form of an algorithm for a real telecommunication system;
г) выберем такую форму сигнала U(t), чтобы минимизировать вероятность ошибки Рd) choose such a waveform U (t) to minimize the probability of error Р
Искомый инвариантный оператор Φinvarξ; получен нами на основе равенства Парсеваля и при ограничении (9) имеет вид:The required invariant operator Φinvarξ; obtained by us on the basis of Parseval's equality and under constraint (9) has the form:
где(t)=U(t)⋅ξ(t) - искаженный помехой ξ1 сигнал U(t) на приеме;where (t) = U (t) ⋅ξ (t) is the signal U (t) distorted by the interference ξ1 at the reception;
- амплитудный спектр неискаженного сигнала U(t); - amplitude spectrum of the undistorted signal U (t);
to - элементарный интервал.to - elementary interval.
Сравнивая первую часть (14) с (5), легко обнаружить их совпадение, если в (14) ввести аддитивную помеху n (t) и заменить бесконечные пределы интегрирования на конечные.Comparing the first part of (14) with (5), it is easy to find their coincidence if in (14) we introduce an additive noise n (t) and replace the infinite limits of integration with finite ones.
В чистом виде оператор (14) физически не реализуем из-за необходимости интегрирования на бесконечном временном интервале. При конечном интервале интегрирования Т система электросвязи на основе (14) будет идеальной для линейных систем, где допускается нормируемая энергия межсигнальных (межсимвольных) помех из-за конечного Т (см. ниже).In its pure form, operator (14) is not physically realizable due to the need for integration over an infinite time interval. With a finite integration interval T, the telecommunication system based on (14) will be ideal for linear systems, where the normalized energy of intersignal (intersymbol) interference is allowed due to a finite T (see below).
Рассматриваемый способ РУИП может применяться как при цифро-частотном, так и при цифро-временном разделении каналов (абонентов). Кроме того, ему доступно разделение абонентов - цифро-частотно-временное, которое здесь не рассматривается.The considered RUIP method can be used both for digital-frequency and digital-time division of channels (subscribers). In addition, he has access to subscriber division - digital-frequency-time, which is not considered here.
Во всех случаях разделения передача информации ведется квадратурными многозначными последовательностями Li⋅Uk(t) и Lj⋅Yk(t) [7], образующими на плоскости Uk, Yk сигнальное «созвездие». В дальнейшем для упрощения изложения рассматривается одна из квадратур - Li⋅Uk(t), что соответствует работе в НЧ канале.In all cases of separation, information is transmitted by quadrature multi-valued sequences Li⋅Uk (t) and Lj⋅Yk (t) [7], which form a signal "constellation" on the Uk, Yk plane. In what follows, to simplify the presentation, one of the quadratures, Li⋅Uk (t), is considered, which corresponds to operation in the LF channel.
На передающей стороне при цифро-частном разделении производится 1-я свертка информации Li с пилот-сигналом Lo⋅U и результатом в обозначениях [8] будет сигнал:On the transmitting side, with digital-partial division, the 1st convolution of information Li with the pilot-signal Lo⋅U is performed and the result in the notation [8] will be the signal:
где {Li,k}={Li}; i=1,2,3,…, А - кратность свертки сигналов U(t-k⋅to);where {Li, k} = {Li}; i = 1,2,3, ..., A is the multiplicity of the convolution of signals U (t-k⋅to);
=Е - допустимая энергия на одно измерение; = E - permissible energy per measurement;
D=2⋅F⋅T - число измерений за время Т (база сигнала);D = 2⋅F⋅T - number of measurements during T (signal base);
to=l/(2⋅F) - временной сдвиг между соседними сигналами U(t);to = l / (2⋅F) - time shift between adjacent signals U (t);
а » 1 - коэффициент, зависящий от длины сообщения.а »1 - coefficient depending on the message length.
Принимая функции U(t-k⋅to) ортонормированными, т.еTaking the functions U (t-k⋅to) orthonormal, i.e.
имеем:we have:
где δk,r - символ Кронекера.where δk, r is the Kronecker symbol.
Последнее равенство означает, что квадрат амплитудного спектра сигнала U(t) в (17) должен удовлетворять условию Найквиста:The last equality means that the square of the amplitude spectrum of the signal U (t) in (17) must satisfy the Nyquist condition:
где F=1/(2⋅to) - ширина спектра |G(f)| на уровне 0,5.where F = 1 / (2⋅to) is the spectrum width | G (f) | at the 0.5 level.
При выполнении (18) функции U(t-k⋅to) будут обладать свойством:When (18) is fulfilled, the functions U (t-k⋅to) will have the property:
где - допустимая нормируемая энергия межсигнальных помех из-за конечного Т.where is the permissible normalized energy of intersignal interference due to the final T.
Из приведенного выше алгоритма передатчика следует: информация по каналу связи передается ПОРЦИЯМИ (дискретами) аналоговых многозначных квадратурных последовательностей (сигнальным «созвездием»), образующих тело порции (назовем указанные последовательности - аБайтами).From the above algorithm of the transmitter it follows: information is transmitted over the communication channel in Portions (discretes) of analog multi-valued quadrature sequences (signal "constellation"), forming the body of the portion (we will call these sequences - aBytes).
Такая передача данных является адекватной сложившемуся в природе дискретному виду любой информации на любом уровне ее представления и преобразования:Such data transfer is adequate to the discrete form of any information that has developed in nature at any level of its presentation and transformation:
- в разговоре: дискрет - мысль, звуковое слово, буквенный код слова;- in a conversation: discrete - a thought, a sound word, an alphabetic code of a word;
- в телевидении: дискрет - строка, кадр;- in television: discrete - line, frame;
- в передаче данных [9]: дискрет сеанс, блок, фрагмент, пакет, кадр;- in data transmission [9]: discrete session, block, fragment, packet, frame;
- в факсимильной связи дискрет строка, страница и т.д..- in facsimile communication, discrete line, page, etc.
Впереди дискрета располагается заголовок порции (пробел, пауза, адрес и т.д.), служащий для идентификации (распознавания) данного дискрета. В нашем случае - заголовок (пилот-сигнал) длительностью Т:Ahead of the discrete is the header of the portion (space, pause, address, etc.), which serves to identify (recognize) this discrete. In our case, a header (pilot signal) with a duration of T:
обеспечивающий синхронизм всей системы, мгновенное соединение абонентов, когерентный прием сигналов, устранение в них мультипликативных искажений и аддитивных сосредоточенных помех во всем тракте передачи информации. Определим длительность порции Тп:providing synchronism of the entire system, instant connection of subscribers, coherent reception of signals, elimination of multiplicative distortions and additive concentrated interference in them in the entire information transmission path. Let us determine the duration of the portion Tp:
где Nb - количество аБайт в порции.where Nb is the number of aBytes per chunk.
Очевидно, чтобы пренебречь потерей производительности системы из-за наличия в порции пилот-сигнала, необходимо соблюдать условие:Obviously, in order to neglect the loss of system performance due to the presence of a pilot signal in a portion, the following condition must be met:
Т<<to⋅Nb.T << to⋅Nb.
Таким образом, например;, семиуровневая блок-схема пакетной передачи данных в IP-сетях при использовании в них рассматриваемого способа примет законченный вид:Thus, for example ;, a seven-level block diagram of packet data transmission in IP networks, when using the considered method in them, will take a complete form:
Далее, сформированная таким образом, порция через ЦАП поступает в канал связи, где происходит 2-я свертка ее с ИХК, внедряющая в порцию искажения тракта передачи.Further, formed in this way, the portion through the DAC enters the communication channel, where the 2nd convolution takes place with the IHC, introducing distortions of the transmission path into the portion.
Перейдем к рассмотрению системы с цифро-временным разделением каналов. Из принципа частотно-временной двойственности имеем: если при частотном разделении один абонент за время длительности порции Тn получает Na аБайт информации, то при временном разделении Na абонентов за время Тn получают не менее 1-го аБайта информации. В этом случае сигнал передачи «m» аБайт информации k-му адресату в обозначениях (15) будет таким:Let's move on to considering a system with digital-time division of channels. From the principle of time-frequency duality we have: if during frequency division one subscriber receives Na aByte of information during the duration of a portion Тn, then with time division Na subscribers in time Тn receive at least 1 aByte of information. In this case, the signal for transmitting "m" aBytes of information to the k-th addressee in the notation (15) will be as follows:
где Na - количество каналов (абонентов) в порции;where Na is the number of channels (subscribers) in a portion;
k - адрес получателя информации (номер аБайта, отсчитанный от синхроимпульса).k - address of the recipient of information (number of aByte, counted from the sync pulse).
При цифро-временном разделении связь всех абонентов между собой может происходить автономно без каких-либо операторов, а в некоторых случаях - в одном частотном диапазоне.With digital-time division, the communication of all subscribers with each other can occur autonomously without any operators, and in some cases - in the same frequency range.
Одной из отличительных особенностей рассматриваемой инновации является применение ОДНОГО И ТОГО ЖЕ АЛГОРИТМА ПРИЕМА для систем (сетей) как с цифро-частотным. так и с цифро-временным разделением абонентов. Это связано с особенностью цифро-временного разделения. Если передающей стороне известен адрес приемника (получателя), то последний имеет свой аБайт информации и адрес передатчика, только путем демодуляции всех предыдущих аБайт. Кроме того, эта операция нужна для предотвращения состязательности абонентов, т.е. работы нескольких передатчиков на один приемник.One of the distinctive features of the considered innovation is the use of the SAME RECEPTION ALGORITHM for systems (networks) as with digital-frequency. and with digital-time division of subscribers. This is due to the peculiarity of the digital-time division. If the transmitting side knows the address of the receiver (receiver), then the latter has its own aByte of information and the address of the transmitter, only by demodulating all the previous aBytes. In addition, this operation is needed to prevent contention of subscribers, i.e. operation of several transmitters on one receiver.
И так, в обоих видах разделения в приемнике из колебаний на его входе после входного фильтра и АЦП с помощью синхронизатора на основе AS-ПРЕОБРАЗОВАНИЯ выделяются ПОРЦИЯAnd so, in both types of separation in the receiver, from the oscillations at its input after the input filter and the ADC, a PORTION
пилот-сигнал - ЗАГОЛОВОК порцииpilot tone - portion HEADER
и ТЕЛО порции - информационный сигналand BODY portions - information signal
Далее производится 1-я развертка искаженных пилот-сигнала (24) и информационного сигнала (25), результатом которой будет недостоверная информация Lr, содержащая ошибки от аддитивных гауссовых помех и допустимых модулирующих искажений ξ1:Next, the 1st sweep of the distorted pilot signal (24) and the information signal (25) is performed, the result of which will be unreliable information Lr, containing errors from additive Gaussian interference and admissible modulating distortions ξ1:
аддитивная помеха (нормальная случайная величина с нулевым средним и дисперсиейadditive noise (normal random variable with zero mean and variance
где No - спектральная плотность аддитивной флюктуационной помехи n (t)).where No is the spectral density of the additive fluctuation noise n (t)).
Выражение (28) показывает, что здесь обеспечивается когерентный прием информации относительно аддитивных шумовых помех.Expression (28) shows that coherent reception of information regarding additive noise interference is provided here.
Из выражений (19) и (26) видно: инвариантность приема к модулирующим (мультипликативным) искажениям (исключая допустимые) будет иметь место, еслиFrom expressions (19) and (26) it can be seen: the invariance of reception to modulating (multiplicative) distortions (excluding admissible) will take place if
где =σдоп - допустимое среднеквадратичное отклонение интеграла в (29) от единицы.where = σadd is the permissible root-mean-square deviation of the integral in (29) from unity.
Выполнение (29) обеспечивается выбором функции U(t) и времени Т. Полагая при достаточно большом времени интегрирования Т:The fulfillment of (29) is ensured by the choice of the function U (t) and the time T. Assuming for a sufficiently long integration time T:
где ε - нормальная случайная величина с нулевым средним и дисперсией σ ⋅ Е2, потребуем минимума вероятности ошибки поэлементного приема:where ε is a normal random variable with zero mean and variance σ ⋅ Е 2 , we require a minimum of the probability of an error of element-by-element reception:
где F(а) - функция Лапласа;where F (a) is the Laplace function;
Rr - расстояние между соседними буквами Rr - distance between adjacent letters
- суммарная дисперсия помех. is the total noise variance.
При заданном Rr требование (31) может быть выполнено при двух условиях:For a given Rr, requirement (31) can be satisfied under two conditions:
Эти условия являются противоречивыми, поскольку при неизвестной функции помеховой модуляции ξ1(t) для удовлетворения (32) эффективная длительность сигнала U(t) не должна превышать Т. С другой стороны, при ограниченной пиковой мощности канала связи для наилучшего удовлетворения (33) необходимо иметь U(t) с равномерной огибающей во всем интервале Т.These conditions are contradictory, since for an unknown function of interference modulation ξ1 (t) to satisfy (32), the effective duration of the signal U (t) should not exceed T. On the other hand, with a limited peak power of the communication channel for the best satisfaction (33), it is necessary to have U (t) with a uniform envelope over the entire interval T.
Компромиссное решение можно найти, если обратится к классу сложных сигналов с базой D>>1. Для сигнала U(t) с большой базой D, пара преобразований Фурье которого естьA compromise solution can be found if we turn to the class of complex signals with a base D >> 1. For a signal U (t) with a large base D, a pair of Fourier transforms of which is
справедливо дифференциальное уравнение [10]:the differential equation [10] is valid:
где t=-dψ(f)/df=T(f) - дисперсия сигнала U(t);where t = -dψ (f) / df = T (f) is the variance of the signal U (t);
f=dϕ(t)/dt=F(t) - его мгновенная частота.f = dϕ (t) / dt = F (t) is its instantaneous frequency.
При однозначных t=T(f) и f=F(t) имеет место равенство:For single-valued t = T (f) and f = F (t), the following equality holds:
Учитывая ограничение (9), сигнал на выходе канала связи представим так:Taking into account constraint (9), we represent the signal at the output of the communication channel as follows:
Дифференциальное уравнение для (t) в (36) с учетом (34), (35) и (37) запишется следующим образом:Differential equation for (t) in (36) taking into account (34), (35) and (37) is written as follows:
dT(f)/df - неравномерность дисперсии сигнала U(t);dT (f) / df - uneven dispersion of the signal U (t);
(f)/df - приращение неравномерности дисперсии сигнала(t) за счет модулирующих помех. (f) / df - increment of signal variance unevenness (t) due to modulating interference.
Если выбратьIf you choose
то дробь в (38) будет мало отличаться от единицы и можно принятьthen fraction in (38) will differ little from unity and one can take
что равносильно удовлетворению условия 1 (32).which is equivalent to satisfying condition 1 (32).
При выполнении неравенства (39), приращение неравномерности дисперсии сигнала U(t) с учетом ограничения (9) полностью характеризует влияние модулирующих помех и является характеристикой канала связи - удельной неравномерностью его группового времени замедления (ГВЗ):When inequality (39) is fulfilled, the increase in the unevenness of the signal dispersion U (t), taking into account the constraint (9), fully characterizes the influence of modulating interference and is a characteristic of the communication channel - the specific unevenness of its group deceleration time (GDT):
где - фазово-частотная характеристика (ФЧХ) канала связи;where - phase-frequency characteristic (PFC) of the communication channel;
- его ГВЗ. - his GVZ.
Удельная неравномерность ГВЗ канала связи приближенно определить как [11]The specific non-uniformity of the GDT of the communication channel is approximately determined as [11]
где Тк - память канала, а неравенство (41) можно представить в виде:where Тк is the channel memory, and inequality (41) can be represented as:
Легко показать, что при неизвестной форме (f) наиболее разумен выборIt is easy to show that for an unknown form (f) most reasonable choice
где Т - эффективная длительность сигнала U(t).where T is the effective duration of the signal U (t).
В этом случае уравнение (38) с учетом (40) будет таким:In this case, equation (38), taking into account (40), will be as follows:
Из(45)следует:From (45) it follows:
и and
что удовлетворяет критерий 2 (33).which satisfies criterion 2 (33).
Выражения (44), (46) и (47) определяют оптимальную форму сложного сигнала U(t) по критерию 1 (32). Такой формой обладает, например, сигнал с линейной частотной модуляцией (ЛЧМ) с базой D>>1.Expressions (44), (46) and (47) determine the optimal form of the complex signal U (t) according to criterion 1 (32). For example, a chirp signal with a base D >> 1 possesses such a shape.
III. ВЫВОДЫ из ПРЕДИСЛОВИЯIII. CONCLUSIONS FROM THE FOREWORD
1).Изложенное выше в разделе II было промоделировано средой MatLab [12, 13, 14], в результате чего удалось добиться инвариантности к искажениям и помехам ЛИШЬ для 4-х кратных последовательностей КАМ-4, из-за вынужденных замен бесконечных пределов интегрирования на конечные, а также одновременного ограничения длительности сигналов и занимаемой ими полосы частот в канале. Эти действия в ЛИНЕЙНЫХ системах, к которым относятся и современные адаптивные модемы [2], вызывает НЕУСТРАНИМЫЕ искажения, ограничивающие возможности таких систем по производительности (см. Фиг. 2, Графические изображения, зеленый график).1). The above in section II was simulated by the MatLab environment [12, 13, 14], as a result of which it was possible to achieve invariance to distortion and interference ONLY for 4-fold KAM-4 sequences, due to the forced replacement of infinite integration limits by finite, as well as the simultaneous limitation of the duration of the signals and the frequency band occupied by them in the channel. These actions in LINEAR systems, which include modern adaptive modems [2], causes FATAL distortions, limiting the performance capabilities of such systems (see Fig. 2, Graphic images, green graph).
2) Возможность передачи информации по телекоммуникационным каналам БЕЗ ОШИБОК от ВСЕХ мультипликативных искажений и аддитивных помех (кроме гауссова шума) при ЛЮБЫХ (в «разумных» пределах) КРАТНОСТЯХ многозначных последовательностей (см. Фиг. 2, Графические изображения, КРАСНЫЕ графики), осуществлена в НЕЛИНЕЙНОЙ части способа РУИП. Она подробно изложена в разделах IV и V АЛГОРИТМА способа на математическом языке и на языке MatLab (с пояснениями на русском языке), где снимается допущение (9) и все остальные сделанные в ЛИНЕЙНОЙ части допущения и приближения.2) The possibility of transmitting information over telecommunication channels WITHOUT ERRORS from ALL multiplicative distortions and additive noise (except for Gaussian noise) at ANY (within "reasonable" limits) MULTIPLICITIES of multivalued sequences (see Fig. 2, Graphic images, RED graphs), implemented in NONLINEAR part of RUIP mode. It is described in detail in Sections IV and V of the ALGORITHM of the method in mathematical language and in MatLab (with explanations in Russian), where assumption (9) and all other assumptions and approximations made in the LINEAR part are removed.
3) В разделе IV приведена УПРОЩЕННАЯ БЛОК-СХЕМА АЛГОРИТМА СПОСОБА, где кроме краткого изложения главы II, подробно описана НЕЛИНЕЙНАЯ часть способа РУИП - 2-я РАЗВЕРТКА, которая возвращает в приемник КВАЗИДОСТОВЕРНУЮ информацию (передаваемую информацию, которая может содержать ошибки ТОЛЬКО от гауссова шума). Там же показана ЭФФЕКТИВНОСТЬ 2 й развертки, где кроме устранения ошибок от мультипликативных искажений и аддитивных помех (без гауссова шума), устраняются и собственные искажения во всем тракте передачи полученные от замены пределов интегрирования с бесконечных на конечные, одновременное ограничение сигнала и его спектра и пр.3) Section IV provides a SIMPLIFIED BLOCK DIAGRAM OF THE METHOD ALGORITHM, where, in addition to a brief summary of Chapter II, the NONLINEAR part of the RUIP method is described in detail - the 2nd Sweep, which returns to the receiver QUASIDOFFICIENT information (transmitted information that may contain errors ONLY from Gaussian noise ). It also shows the EFFICIENCY of the 2nd sweep, where, in addition to eliminating errors from multiplicative distortions and additive noise (without Gaussian noise), the intrinsic distortions in the entire transmission path obtained from replacing the integration limits from infinite to finite ones, simultaneous limitation of the signal and its spectrum, etc. ...
Введено понятие «разумной» (максимально допустимой) ИНТЕНСИВНОСТИ (мощности) искажений и помех и определен предел «разумности», при превышении которого, вырабатывается сигнал аварийной ситуации - текущая порция становится потерянной из-за неисправности канала связи.The concept of "reasonable" (maximum allowable) INTENSITY (power) of distortion and interference is introduced and the limit of "reasonableness" is defined, when exceeded, an emergency signal is generated - the current portion becomes lost due to a malfunction of the communication channel.
IV. УПРОЩЕННАЯ БЛОК-СХЕМА НЕЛИНЕЙНОГО АЛГОРИТМА СПОСОБА.IV. SIMPLIFIED BLOCK SCHEME OF NONLINEAR METHOD ALGORITHM.
Напомним, что в способе РУИП информация передается по каналам связи многозначной квадратурной последовательностью байт (сигнальным «созвездием»).Let us recall that in the RUIP method, information is transmitted over communication channels by a multi-valued quadrature sequence of bytes (a signal "constellation").
На Фиг. 3 (см. Графические изображения) показана упрощенная блок-схема алгоритма способа РУИП, где пурпурным цветом выделены векторы цифровых массивов.FIG. 3 (see. Graphical images) shows a simplified block diagram of the algorithm of the RIPM method, where vectors of digital arrays are highlighted in purple.
На первом входе 1-й СВЕРТКИ (1СВ) имеем передаваемую информацию IUY в десятичном коде (кодер на Фиг. 3 не показан), на второй вход которой поступают ортогональные аналоговые несущие колебания U и Y, полученные из рабочего сигнала Uc. В результате имеем ТЕЛО порции S, к которому присоединяется ЗАГОЛОВОК порции (AU, AU) пилот-сигнал, состоящий из двух увеличенных сигналов Uc, и получаем ПОРЦИЮ SK=[Uo,AU,AU, S], где Uo пустой промежуток.At the first input of the 1st CONVERSION (1CB) we have the transmitted information IUY in decimal code (the encoder is not shown in Fig. 3), the second input of which receives orthogonal analog carrier waves U and Y obtained from the working signal Uc. As a result, we have the BODY of the portion S, to which is attached the HEADER of the portion (AU, AU) a pilot signal consisting of two increased signals Uc, and we obtain the PORTION SK = [Uo, AU, AU, S], where Uo is an empty space.
Сформированная ПОРЦИЯ SK через ЦАП или преобразователь кода (на Фиг. 3 не показаны) отправляются: 1) ИЛИ в аналоговый канал связи с максимальной скоростью, определяемой высшей частотой амплитудно-частотной характеристики (АЧХ) этого канала, причем указанная АЧХ должна быть согласована с учетом эффекта Доплера с амплитудным спектром сигнала Uc; 2) ИЛИ в двоичный канал с определяемой им скоростью.The generated PORTION SK through a DAC or a code converter (not shown in Fig. 3) are sent: 1) OR to an analog communication channel with a maximum speed determined by the highest frequency of the frequency response (AFC) of this channel, and the indicated AFC should be matched taking into account Doppler effect with the amplitude spectrum of the Uc signal; 2) OR into a binary channel at a speed determined by it.
В каналах связи происходит 2-я СВЕРТКА (2СВ) порции SK с ИХК, на выходе которой имеем искаженную порцию SКk. На приемной стороне (АЦП или преобразователь кода на Фиг. 3 не показаны) порция SКk в синхронизаторе (-) AS-преобразованием (на Фиг. 3 не показан) за ВРЕМЯ 1-го ПЕРИОДА тактовой частоты АЦП или за ВРЕМЯ 1-го ПЕРИОДА тактовой частоты, задаваемой двоичным каналом, разделяется на искаженные ТЕЛО порции (Sk) и ЗАГОЛОВОК порции (AUk,AYk), которые поступают на 1-ю РАЗВЕРТКУ (1РВ). Результат - недостоверная информация (X).In the communication channels, the 2nd CONVERSION (2CB) of a portion of SK with IHK occurs, at the output of which we have a distorted portion of SKk. On the receiving side (ADC or code converter in Fig. 3 are not shown) a portion of SКk in the synchronizer (-) by AS-conversion (not shown in Fig. 3) for the TIME of the 1st PERIOD of the ADC clock frequency or for the TIME of the 1st PERIOD of the clock frequency set by the binary channel is divided into distorted BODY portions (Sk) and HEADER portions (AUk, AYk), which are fed to the 1st SCAN (1PB). The result is invalid information (X).
(Укажем здесь требования к относительной стабильности ТАКТОВЫХ ЧАСТОТ упомянутых выше ЦАП и АЦП - расхождение ИХ фаз за время передачи ПОРЦИИ не должно превышать 2-3 градусов.)(We indicate here the requirements for the relative stability of the CLOCK FREQUENCIES of the above-mentioned DACs and ADCs - the difference between their phases during the transfer of PORTION should not exceed 2-3 degrees.)
Далее, упрощая изложение, рассмотрим один из квадратурных подканалов (IUk). Опуская постоянную, имеем на выходе 1-й РАЗВЕРТКИ (1РВ):Further, to simplify the presentation, consider one of the quadrature subchannels (IUk). Omitting the constant, we have at the output of the 1st SCAN (1PB):
- массив (вектор) искаженных отчетов сигналов Ukr(t) в максимумах их автокорреляционных функций; - an array (vector) of distorted reports of signals Ukr (t) at the maxima of their autocorrelation functions;
- искаженный пилот-сигнал AUk - distorted pilot signal AUk
Работа 2-й РАЗВЕРТКИ (2РВ), в результате которой возвращаются ВСЕ мультипликативные искажения и аддитивные помехи в виде массивов межсигнальной интерференции, производится в ДВА этапа:The work of the 2nd SCAN (2RB), as a result of which ALL multiplicative distortions and additive noise in the form of intersignal interference arrays are returned, is performed in TWO stages:
ПЕРВЫЙ ЭТАП:FIRST STEP:
- массив после его j-й коррекции; - array after its j-th correction;
ΔJ1 - j-й массив сумм в интервале Т межсимвольной интерференции в ТЕЛЕ порции, который вычисляется начальной 2РВ функций F1 и F2 соответственно от пилот-сигнала и результата 1РВ:ΔJ1 is the j-th array of sums in the interval T of intersymbol interference in the TELE portion, which is calculated by the initial 2PB of functions F1 and F2, respectively, from the pilot signal and the result of 1PB:
ВТОРОЙ ЭТАП: SECOND PHASE:
- массив после его j+1-й коррекции; - array after its j + 1st correction;
ΔJ2 - j+1-й массив сумм в интервале Т межсимвольной интерференции в ТЕЛЕ порции, который вычисляется конечной 2 РВ функций F1 и F2 соответственно от пилот-сигнала и скорректированного первым этапом результата 1РВ:ΔJ2 - j + 1st array of sums in the interval T of intersymbol interference in the TELE portion, which is calculated by the final 2 РВ of functions F1 and F2, respectively, from the pilot signal and the result 1РВ corrected by the first stage:
ПРИМЕЧАНИЕ: приведенные выше функции F1 и F2 определены далее в разделе V - АЛГОРИТМ СПОСОБА…NOTE: the above functions F1 and F2 are defined further in section V - METHOD ALGORITHM ...
Далее из ПЕРВОГО и ВТОРОГО ЭТАПОВ организуется ЦИКЛ с условием выхода из него:Further, from the FIRST and SECOND STAGES, a CYCLE is organized with the condition of leaving it:
При (4) в (2) и (3) корректирующие векторы ΔJ1 и ΔJ2 будут нулевыми, что свидетельствует о том, что ошибки в передаваемой информации от перечисленных в гл. I и Ш искажений и помех (кроме гауссова шума), будут исправлены.With (4) in (2) and (3), the correcting vectors ΔJ1 and ΔJ2 will be zero, which indicates that the errors in the transmitted information from those listed in Ch. I and III distortion and interference (other than Gaussian noise) will be corrected.
Рассмотрение одновременно обеих квадратур (подканалов) затруднило бы понимание принципа работы компенсатора искажений, т.к.: 1) дополнительно усложнились бы процедуры (2), (3) и (4); 2) необходимо было бы учитывать межканальную интерференцию - добавить еще ТРИ процедуры, подобные рассмотренным выше.Consideration of both quadratures (subchannels) simultaneously would make it difficult to understand the principle of operation of the distortion compensator, because: 1) procedures (2), (3) and (4) would additionally become more complicated; 2) it would be necessary to take into account inter-channel interference - add THREE more procedures similar to those discussed above.
ВСЕ упомянутые процедуры для 2-х подканалов рассмотрены далее в разделе V - АЛГОРИТМ СПОСОБА…ALL the mentioned procedures for 2 subchannels are considered further in section V - ALGORITHM OF THE METHOD ...
Еще раз обратим внимание, что речь идет не об исправлении ВСЕХ упомянутых выше ошибок, а только об исправлении ошибок от искажений и помех «разумной» ИНТЕНСИВНОСТИ, определенной Графиком Фиг. 4 (см. Графические изображения), где «разумность» определяется вероятностью Рош ошибок информации на выходе 1РВ, а КС - кратность 1СВ. Для каждой кратности КС исправляются ВСЕ ошибки (кроме ошибок от гауссова шума), если телекоммуникации находятся в голубой области Графика Фиг. 4, где выше упомянутый ЦИКЛ сходится. В пурпурной же области этот ЦИКЛ расходится и в этом случае способ РУИП предусматривает сигнализацию об аварийной ситуации (см. гл. V-_АЛГОРИТМ СПОСОБА…). Выход из нее требует улучшения качества канала связи или уменьшения КС производительности.Once again, we draw your attention to the fact that we are not talking about correcting ALL of the above errors, but only about correcting errors from distortions and interference of "reasonable" INTENSITY, determined by the Graph of Fig. 4 (see. Graphic images), where "reasonableness" is determined by the probability Roche of information errors at the output 1РВ, and КС - the multiplicity of 1СВ. For each multiplicity of CC, ALL errors (except for errors from Gaussian noise) are corrected if telecommunications are in the blue area. 4, where the above CYCLE converges. In the purple area, this CYCLE diverges, and in this case, the RUIP method provides an alarm about an emergency (see Chapter V-ALGORITHM OF THE METHOD ...). Exit from it requires improving the quality of the communication channel or reducing the COP performance.
График Фиг. 4 подтверждает НЕЛИНЕЙНОСТЬ 2РВ: при ЛИНЕЙНОМ увеличении производительности КС НЕЛИНЕЙНО (ускоренно) увеличивается голубая область под кривой Графика, определяющая исправляющую способность способа РУИП.Graph Fig. 4 confirms the NONLINEARITY of 2РВ: with a LINEAR increase in the productivity of the KS, the blue area under the curve of the Graph increases NONLINEARLY (accelerated), which determines the correcting ability of the RUIP method.
V. АЛГОРИТМ СПОСОБА на ЯЗЫКЕ MatLabV. METHOD ALGORITHM IN MATLAB LANGUAGE
VI. ОСОБЕННОСТИ СИНХРОНИЗАЦИИ.Vi. FEATURES OF SYNCHRONIZATION.
Синхронизация в способе РУИП производится энергоемким пилот-сигналом,. что после его нелинейного AS-преобразования на приеме обеспечивает:Synchronization in the RUIP method is performed by an energy-consuming pilot signal. that after its nonlinear AS-transformation at the reception it provides:
1) «МГНОВЕННОЕ» ВХОЖДЕНИЕ В СВЯЗЬ;1) "INSTANT" COMMUNICATION;
2) выделение из пилот-сигнала ОПОРНОГО КОЛЕБАНИЯ для когерентной обработки информационных сигналов;2) extraction of the REFERENCE OSCILLATION from the pilot signal for coherent processing of information signals;
3) ИНВАРИАНТНОСТЬ системы к ЭФФЕКТУ ДОПЛЕРА и другим расхождениям частот в канале связи на основании свойств AS-преобразования);3) INVARIANCE of the system to the DOPLER EFFECT and other frequency discrepancies in the communication channel based on the properties of the AS-transformation);
4) в D раз большую помехоустойчивость синхронизации относительно информационных сигналов, что характеризует ее высокую надежность.4) D times greater noise immunity of synchronization relative to information signals, which characterizes its high reliability.
VII. БОРЬБА СПОСОБА с МНОГОЛУЧЕВЫМИ ИСКАЖЕНИЯМИVii. FIGHTING THE METHOD WITH MULTI-BEAM DISTORTIONS
Способ РУИП может эффективно бороться с многолучевыми искажениями путем создания между сигналами на передаче защитного (пустого) промежутка (см. выше АЛГОРИТМ СПОСОБА).The RUIP method can effectively deal with multipath distortions by creating a protective (empty) gap between the signals on the transmission (see above METHOD ALGORITHM).
Если задержки до пол нител ьных лучей относительно основного луча не будут превышать «ширины» защитного промежутка, то ПОРЦИЯ передаваемой информации при многолучевом распространении электромагнитных или акустических волн останется ТАКОВОЙ, но с измененным рабочим сигналом Uc, равным сумме ВСЕХ лучей (сигналов), включая основной.If the delays to the field beams relative to the main beam do not exceed the "width" of the guard gap, then the PORTION of the transmitted information during multipath propagation of electromagnetic or acoustic waves will remain SUCH, but with a changed operating signal Uc equal to the sum of ALL beams (signals), including the main ...
Но, при большой интенсивности дополнительных лучей будет наблюдаться интерференция между частотами лучей, при которой некоторые частоты спектра ПОРЦИИ могут оказаться нулевыми (сложение частот с противоположными фазами и равными амплитудами), что означает СЖАТИЕ рабочей полосы частот канала связи, приводящее к АВАРИЙНОМУ состоянию системы.But, with a high intensity of additional beams, interference between the frequencies of the beams will be observed, at which some frequencies of the PORTION spectrum may turn out to be zero (addition of frequencies with opposite phases and equal amplitudes), which means COMPRESSION of the operating frequency band of the communication channel, leading to an EMERGENCY state of the system.
Выходом из ЭТОГО состояния служит УМЕНЬШЕНИЕ ширины спектра частот, занимаемых ПОРЦИЕЙ, путем УМЕНЬШЕНИЯ скорости передачи информации с помощью УВЕЛИЧЕНИЯ параметра «п» (см. V. АЛГОРИТМ СПОСОБА…).The way out of THIS state is to REDUCE the width of the spectrum of frequencies occupied by a PORTION by REDUCING the information transfer rate by INCREASING the parameter "n" (see V. METHOD ALGORITHM ...).
Моделирование в среде MatLab описанного выше свойства дополнительных лучей показало, что АВАРИЙНОЕ состояния канала будет происходить РЕЖЕ с УВЕЛИЧЕНИЕМ количества и интенсивности дополнительных лучейModeling in the MatLab environment of the above-described properties of additional rays showed that the EMERGENCY state of the channel will occur less often with an INCREASE in the number and intensity of additional rays
ВЫВОД: чем ИНТЕНСИВНЕЕ многолучевость, тем НАДЕЖНЕЕ связь!CONCLUSION: the more INTENSIVE the multipath, the more RELIABLE the connection!
VIII. БОРЬБА СПОСОБА с АДДИТИВНЫМИ СОСРЕДОТОЧЕННЫМИ ПОМЕХАМИVIII. FIGHTING THE METHOD WITH ADDITIVE CONCENTRATED INTERFERENCE
В способе РУИП переносчиками информации являются сигналы с базой D >> 1. Они в D раз лучше противостоят аддитивным импульсным и гармоническим помехам в сравнении с простыми (D=1) сигналами-переносчиками, в основном применяемыми в современных системах телекоммуникаций.In the RUIP method, information carriers are signals with a base D >> 1. They are D times better resistant to additive impulse and harmonic interference in comparison with simple (D = 1) carrier signals, which are mainly used in modern telecommunication systems.
Сосредоточенные помехи во времени. Пусть импульсная помеха или кратковременное прерывание связи v возникают в канале не чаще, чем один раз за время Т, имея равномерный спектр в полосе F. Отношение энергии Е сигнала U и энергии Ev помехи v на входе приемника равно:Concentrated interference in time. Let impulse noise or short-term interruption of communication v occur in the channel no more often than once per time T, having a uniform spectrum in the band F. The ratio of the energy E of the signal U and the energy Ev of the interference v at the receiver input is:
На выходе коррелятора 1-й развертки каждая спектральная составляющая помехи разложится по функциям Хилла и будет иметь спектр шириной:At the output of the correlator of the 1st sweep, each spectral component of the interference will be decomposed in terms of Hill's functions and will have a spectrum with the width:
Следовательно, ширина энергетического спектра всей помехи:Therefore, the width of the energy spectrum of the entire interference:
Поскольку полоса пропускания интегратора приемника равна:Since the receiver integrator bandwidth is:
где D - база сигнала U, то в нее попадет лишь 1/D части энергии импульсной помехи.where D is the base of the signal U, then only 1 / D of the energy of the impulse noise will fall into it.
Таким образом, на выходе коррелятора имеем улучшение отношения сигнал/помеха по сравнению с его входом в D раз, т.е.Thus, at the output of the correlator, we have an improvement in the signal-to-noise ratio in comparison with its input by a factor of D, i.e.
Сосредоточенные помехи по частоте. Пусть частота гармонической помехи μ равна средней частоте полосы F, а отношение мощности сигнала к мощности помехи на входе приемника равнаConcentrated interference in frequency. Let the frequency of the harmonic interference μ be equal to the average frequency of the band F, and the ratio of the signal power to the interference power at the receiver input is
где β отношение сигнал/помеха при передаче информации простыми сигналами, т.е. с базой Do=l.where β is the signal-to-noise ratio when transmitting information by simple signals, i.e. with base Do = l.
На выходе коррелятора 1-й развертки гармоническая помеха (синусоида) окажется разложенной по функциям Хилла и ширина ее энергетического спектра станет равной:At the output of the correlator of the 1st sweep, the harmonic noise (sinusoid) will be expanded in terms of Hill's functions and the width of its energy spectrum will be equal to:
На основании (7) в полосу интегратора попадет 2/D части мощности помехи и на выходе интегратора приемника будем иметь:Based on (7), the 2 / D part of the interference power will fall into the integrator band, and at the output of the receiver integrator we will have:
Таким образом, в отношении сигнал/гармоническая помеха на выходе коррелятора по сравнению со входом (6) имеем выигрыш в D/2 раз.Thus, in the signal / harmonic noise ratio at the output of the correlator, in comparison with the input (6), we have a gain of D / 2 times.
Легко показать, что, если частота синусоиды будет лежать на краю диапазона F, то выигрыш в отношении сигнал/помеха будет составлять примерно D раз.It is easy to show that if the frequency of the sinusoid lies at the edge of the range F, then the gain in the signal-to-noise ratio will be approximately D times.
Здесь следует отметить: 1) рассмотренные помехи, в основном, устраняются 1-й разверткой в приемной части способа РУИП при правильном выборе базы D сигнала и кратности 1-й свертки: 2) аддитивные помехи большой интенсивности искажают и форму передаваемых сигналов, т.е.. одновременно являются и мультипликативными искажениями и устраняются 2-й разверткой.It should be noted here: 1) the considered interference, in general, is eliminated by the 1st scan in the receiving part of the RUIP method with the correct choice of the base D of the signal and the multiplicity of the 1st convolution: 2) additive high-intensity interference distorts the shape of the transmitted signals, i.e. .. are at the same time multiplicative distortions and are eliminated by the 2nd scan.
IX. БОРЬБА СПОСОБА с ОШИБКАМИ в ДВОИЧНЫХ КАНАЛАХIX. FIGHTING WAY WITH ERRORS IN BINARY CHANNELS
Способ РУИП, кроме работы по аналоговым каналам связи через ЦАП и АЦП, может через временное мультиплексирование ЭФФЕКТИВНО обслуживать и ДВОИЧНЫЕ каналы связи, включая оптоволоконные.The RUIP method, in addition to working on analog communication channels through a DAC and ADC, can EFFECTIVELY serve BINARY communication channels, including fiber-optic ones, through time multiplexing.
Двоичный канал - это «черный ящик», на вход которого с передатчика поступает передаваемая информация в виде «1» - есть импульс и «0» - нет импульса, а перед информацией - сигнал синхронизации в виде чередования «1» и «0». Приемник получает с выхода «черного ящика» переданную информацию в виде последовательности, идентичной приведенной выше, но с возможными ошибками.The binary channel is a "black box", to the input of which the transmitted information is received from the transmitter in the form of "1" - there is a pulse and "0" - there is no pulse, and before the information there is a synchronization signal in the form of an alternation of "1" and "0". The receiver receives the transmitted information from the output of the "black box" in the form of a sequence identical to the above, but with possible errors.
Способность способа РУИП исправлять ошибки в двоичных каналах, как и борьба с импульсными помехами (см. выше VIII), основана на применении в качестве переносчика цифровых данных сигналов с большой базой D. Можно считать, что ошибка в 1-м разряде чисел соответствует самой малой интенсивности, а в 8-м разряде - самой большой интенсивности импульсной помехи в интервале Т сигнала.The ability of the RUIP method to correct errors in binary channels, as well as to combat impulse noise (see VIII above), is based on the use of signals with a large base D as a carrier of digital data. It can be assumed that the error in the 1st digit of numbers corresponds to the smallest intensity, and in the 8th digit - the highest intensity of the impulse noise in the interval T of the signal.
Информация, предназначенная для передачи через «черный ящик», в десятичном коде поступает со стороны РИО в РУИП (см. фиг. 1), где происходит 1-я свертка сложного сигнала (с базой D>>l) с поступающими данными и присоединение к ним пилот-сигнала. Результат этих операций преобразуется из десятичного кода в двоичный и поступает на вход «черного ящика».The information intended for transmission through the "black box" in decimal code comes from the RIO to the RUIP (see Fig. 1), where the 1st convolution of the complex signal (with the base D >> l) with the incoming data takes place and the connection to him a pilot signal. The result of these operations is converted from decimal to binary and fed to the input of the "black box".
На приеме с выхода «черного ящика» двоичная последовательность с ошибками, пройдя преобразователь двоичного кода в десятичный, обрабатывается приемной частью способа РУИП, где в в 1-й развертке устраняются искажения сигнала в канале, приводящие к ошибкам, а во 2-й развертке происходит «подчистка» работы 1-й развертки. Результат этих операций в десятичном коде поступает в приемную часть РУИП.At the reception from the output of the "black box", the binary sequence with errors, having passed the binary-to-decimal converter, is processed by the receiving part of the RUIP method, where in the 1st scan, signal distortions in the channel are eliminated, leading to errors, and in the 2nd scan, "Cleaning up" the work of the 1st sweep. The result of these operations in decimal code goes to the receiving part of the RUIP.
Для того, чтобы исправление ошибок было наиболее эффективным, необходимо руководствоваться графиком Фиг. 5 (см. Графические изображения), полученным в результате моделирования в среде MatLab: нужно по графику правильно выбирать базу D сигнала и кратность 1-й свертки с учетом статистики вероятности ошибок «черного ящика» (не соблюдение данного руководства может привести к размножению ошибок).In order for the error correction to be the most effective, it is necessary to be guided by the graph of FIG. 5 (see. Graphical images), obtained as a result of modeling in the MatLab environment: it is necessary to correctly select the signal base D and the multiplicity of the 1st convolution according to the schedule, taking into account the statistics of the probability of "black box" errors (non-observance of this manual may lead to the multiplication of errors) ...
ТАКАЯ СХЕМА ПОСТРОЕНИЯ ТЕЛЕКОММУНИКАЦИЙ СПОСОБНА БЕЗ ПОТЕРИ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ ЗНАЧИТЕЛЬНО УМЕНЬШИТЬ ЧАСТОТУ ОШИБОК, НЕЗАВИСИМО ОТ ИХ ФИЗИЧЕСКОГО ПРОИСХОЖДЕНИЯ.SUCH SCHEME OF CONSTRUCTION OF TELECOMMUNICATIONS IS CAPABLE WITHOUT LOSS OF PERFORMANCE TO SIGNIFICANTLY REDUCE THE FREQUENCY OF ERRORS, REGARDLESS OF THEIR PHYSICAL ORIGIN.
Например, в оптоволоконных каналах это позволит существенно увеличить их протяженность до переприема или усиления.For example, in fiber-optic channels, this will significantly increase their length to re-reception or amplification.
Моделирование вышеизложенного в среде MatLab показало, что в интервале Т при D=512 и КМ=6 ИСПРАВЛЯЕТСЯ 1-а ошибка Бита с весом 8 или все ошибочные Биты, если СУММА ВЕСОВ ИСПРАВЛЯЕМЫХ Бит НЕ ПРЕВЫШАЕТ 8-и (например, исправляются 2 Бита с весами 2 и 6, или 3 Бита с весами 1, 2 и 5, или 3 Бита с весами 1, 3 и 4, а также 8 Бит с весами 1).Modeling the above in the MatLab environment showed that in the interval T at D = 512 and KM = 6, 1 BIT error with a weight of 8 or all erroneous Bits are CORRECTED if the SUM OF WEIGHTS CORRECTED BITS DOES NOT EXCEED 8 (for example, 2 Bits are corrected with with
В способе РУИП обычно длина порции Тn>>Т, то общее количество исправленных ошибок Кош(8) в 8-х разрядах чисел порции может быть:In the RUIP method, the portion length is usually Tn >> T, then the total number of corrected Kosh (8) errors in 8 digits of portion numbers can be:
Кош(8)>>Тn/Т.Kosh (8) >> Тn / Т.
Из приведенной Фиг. 5 видно, что в принципе можно исправлять все ошибки увеличивая базу D сигнала или уменьшая кратность 1-й свертки КС.From FIG. 5 that, in principle, it is possible to correct all errors by increasing the base D of the signal or decreasing the multiplicity of the 1st convolution of the CS.
ВЫВОД: ИСПРАВЛЯЮЩАЯ СПОСОБНОСТЬ имеет ЗДЕСЬ место из-за внесения ИЗБЫТОЧНОСТИ в передаваемую информацию (голубая часть Фиг. 4) или увеличением стоимости оборудования - D. или уменьшением производительности - КС.CONCLUSION: CORRECTING ABILITY has a place HERE due to the REDUNDANCY in the transmitted information (blue part of Fig. 4) or an increase in the cost of equipment - D. or a decrease in productivity - KS.
X. ЗАЩИТА ИНФОРМАЦИИX. PROTECTION OF INFORMATION
Телекоммуникации с способом РУИП, кроме обычной работы с одним протоколом обмена, способны в пределе работать с неограниченным количеством оригинальных протоколов обмена, что придает связи новое свойство - практически полностью исключать ПЕРЕХВАТ «конкурентами» передаваемой информации даже при наличии у них «железа» способа РУИП и мощных средств дешифрования.Telecommunications with the RUIP method, in addition to the usual work with one exchange protocol, are capable of working in the limit with an unlimited number of original exchange protocols, which gives the connection a new property - to almost completely exclude the INTERCEPTION of the transmitted information by "competitors" even if they have the "hardware" of the RUIP method and powerful decryption tools.
Это достигается за счет наличия на передающей и приемной стороне одинаковых банков пронумерованных протоколов. В передатчике каждая порция информации случайно выбирает из банка протоколов присвоенный ей номер протокола обмена и передает с предыдущей порцией этот номер приемнику вместе с полезной информацией. Приемник, имея этот номер, выбирает из банка протоколов соответствующий этому номеру протокол обмена для приема следующей порции.This is achieved due to the presence on the transmitting and receiving sides of the same banks of numbered protocols. In the transmitter, each piece of information randomly selects from the protocol bank the exchange protocol number assigned to it and transmits this number to the receiver along with the useful information with the previous piece. The receiver, having this number, selects from the protocol bank the exchange protocol corresponding to this number to receive the next portion.
Полное исключение ПЕРЕХВАТА достигается тем, что дешифрование «конкурентами» передаваемой информации возможно только в том случае, если у них имеются предметы дешифрования, т.е. порции. Но, в свою очередь, предметов дешифрования быть не может, т.к. «конкуренту» будут не известны протоколы обмена порциями.The complete elimination of INTERCEPT is achieved by the fact that the decryption of the transmitted information by the "competitors" is possible only if they have decryption items, i.e. portions. But, in turn, there can be no decryption items, since The "competitor" will not be aware of the batch exchange protocols.
Очевидно, что все изложенное будет работать, если известен на приеме протокол обмена 1-й порцией сеанса связи. Защищенное решение этой проблемы здесь не приводится.Obviously, all of the above will work if the exchange protocol of the 1st portion of the communication session is known at the reception. A secure solution to this problem is not provided here.
XI. ПЕРСПЕКТИВЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ СПОСОБА РУИиПXI. PROSPECTS FOR USING THE METHOD OF RUIiP
"Если идея сначала не выглядит абсурдной, то она безнадежна…""If the idea does not seem absurd at first, then it is hopeless ..."
Альберт ЭйнштейнAlbert Einstein
Кроме применения способа РУИП на физическом уровне телекоммуникаций, нам видится перспектива внедрения его на высшем уровне - прикладном.In addition to using the RUIP method at the physical level of telecommunications, we see the prospect of introducing it at the highest level - applied.
Вначале сеанса связи между машинами (см. выше семиуровневую архитектуру передачи данных в сетях [9]) ПРОЦЕСС упаковывается в ПАК передающей частью системы современной телекоммуникации (см. Фиг. 1, Графические изображения), включая способ РУИП.At the beginning of the communication session between the machines (see above the seven-level architecture of data transmission in networks [9]), the PROCESS is packed into the PAC by the transmitting part of the modern telecommunication system (see Fig. 1, Graphic images), including the RIPM method.
На приеме ПАК распаковывается приемной частью, упомянутой выше системы, включая способ РУИП.At the reception, the PAK is unpacked by the receiving part of the above system, including the RUIP method.
Такая организация телекоммуникаций вычислительных машин имеет возможность устранить ВСЕ ОШИБКИ ПРОЦЕССА при передаче его с потенциальной производительностью по упомянутым выше сетям.Such an organization of telecommunications computers has the ability to eliminate ALL PROCESS ERRORS when transmitting it with potential performance over the networks mentioned above.
Сформулированная идея может быть применена и в IP-сетях версий IPv6 (и выше) и на проектируемых сетях на основе оптоволоконных каналов связи.The formulated idea can be applied to IP networks of IPv6 versions (and higher) and to projected networks based on fiber-optic communication channels.
Все это может быть распространено и на передачу данных ВНУТРИ машин.All of this can be extended to transferring data INSIDE machines.
XII. ЗАКЛЮЧЕНИЕXII. CONCLUSION
Наиболее эффективно использование способа РУИП - в гидроакустической среде.The most effective use of the RUIP method is in a hydroacoustic environment.
Океан является неоднородной средой с сильными стохастическими свойствами (непредсказуемость, хаос). Это делает весьма проблемной стабильная передача данных в подводной среде, в том числе, по подводному звуковому каналу (ПЗК) Стохастичность океана относительно распространения в нем звука порождается дисперсией (изменениями скоростей звуковых частот), рефракцией (искривлениями траектории), реверберацией (отражениями), дифракцией (рассеянием). Высокая динамика перечисленных аномалий делает импульсную характеристику ПЗК существенно не стационарной. Все это приводит к множеству мультипликативных (модулирующих) искажений передачи информации по ПЗК, таких как значительные частотные искажения (амплитудные и фазовые), многолучевость, эффект Доплера, замирания и прочие. При малом временном интервале стационарности импульсной характеристики ПЗК борьба с искажениями в нем на основе адаптивных методов обработки сигналов (модемами) становится весьма спорной.The ocean is a heterogeneous medium with strong stochastic properties (unpredictability, chaos). This makes stable data transmission in an underwater environment very problematic, including through an underwater sound channel (SSC) The stochasticity of the ocean with respect to sound propagation in it is generated by dispersion (changes in the speed of sound frequencies), refraction (curvature of the trajectory), reverberation (reflections), diffraction (scattering). The high dynamics of the listed anomalies makes the impulse response of the SSV substantially non-stationary. All this leads to a lot of multiplicative (modulating) distortions in the transmission of information over the PZK, such as significant frequency distortions (amplitude and phase), multipath, Doppler effect, fading, and others. With a small time interval of stationarity of the impulse response of the PZK, the fight against distortions in it on the basis of adaptive methods of signal processing (modems) becomes very controversial.
В обсуждаемом способе РУИП предлагается инвариантный способ формирования сигналов на передаче и обработку их на приеме - не чувствительный ко всем известным мультипликативным _(модулирующим)_ искажениям «разумной» интенсивности. Учитывая все содержание обсуждаемой РУИП, мы уверены, что данная инновация - ЕДИНСТВЕННЫЙ ШАНС добиться устойчивой передачи данных, в том числе и речи, в гидроакустической среде.In the discussed method of RUIP, an invariant method of generating signals in transmission and processing them in reception is proposed, which is not sensitive to all known multiplicative (modulating) distortions of "reasonable" intensity. Considering all the contents of the discussed RUIP, we are sure that this innovation is the ONLY CHANCE to achieve stable data transmission, including speech, in a hydroacoustic environment.
Эффективными могут быть сейчас применения РУИП в дальней (за горизонтом) радиосвязи на длинных и сверх длинных волнах, в космической электромагнитной и в подземной акустической телекоммуникациях, а также в реализациях «последней мили» в периферийных коммуникациях и проводных ВОЕННЫХ коммуникациях в условия РЭБ.Nowadays, RUIP can be used effectively in long-range and ultra-long wave radio communications, in space electromagnetic and underground acoustic telecommunications, as well as in the implementation of the “last mile” in peripheral communications and wired MILITARY communications in electronic warfare conditions.
Способ РУИП может найти широкое применение таеже В системах оперативного, скрытного и надежного УПРАВЛЕНИЯ объектами космического, воздушного, наземного, надводного и подводного базирования.The RUIP method can be widely used in taiga In systems of operational, covert and reliable CONTROL of space, air, ground, surface and underwater objects.
ТЕЛЕВИДИНИЕ получит от СПОСОБА абсолютно помехоустойчивые кадровую и строчную синхронизации и все преимущества, описанные в данной работе.TELEVIDENCE will receive absolutely noise-immune frame and line synchronization from the METHOD and all the advantages described in this work.
ЛитератураLiterature
1. Бакланов И. Многопараметричность и ренессанс аналогового мышления, «Метротек», М. 2004.1. Baklanov I. Multiparametricity and the Renaissance of Analog Thinking, Metrotek, M. 2004.
2. ЛагутенкоО.И. Современные модемы, «Эко-трендз», М. 2002.2. Lagutenko OI Modern modems, "Eco-trends", M. 2002.
3. Усанов А.С. Гармонический корректор передачи данных, патент SU 684747.3. Usanov A.S. Harmonic data transmission corrector, patent SU 684747.
4. Григорьев В.Г., Усанов А.С, Иванов Ю.А. Накапливающий перемножитель, патент SU 987618.4. Grigoriev V.G., Usanov A.S., Ivanov Yu.A. Accumulating multiplier, patent SU 987618.
5. Усанов А.С, Финкельштейн Е.З. Использование частотно-временной двойственности для установления некоторых соотношений между комплексными сигналами и их спектрами. «Труды учебных институтов связи», вып. 67, 1974.5. Usanov A.S., Finkelstein E.Z. The use of time-frequency duality to establish some relationships between complex signals and their spectra. "Proceedings of educational institutions of communication", vol. 67, 1974.
6. Окунев Ю.Б. Системы связи с инвариантными характеристиками помехоустойчивости, «Связь», М. 1973.6. Okunev Yu.B. Communication systems with invariant characteristics of noise immunity, "Communication", M. 1973.
7. СергиенкоА.Б. Цифровая обработка сигналов, «ПИТЕР», М., 2006.7. Sergienko A. B. Digital signal processing, "PETER", M., 2006.
8. Возенкрафт Д., Джекобе И. Теоретические основы техники связи, «Мир», М., 1969.8. Vosencraft D., Jacobe I. Theoretical foundations of communication technology, "Mir", M., 1969.
9. Якубайтис Э.А. Архитектура вычислительных сетей. «Статистика», М., 1980.9. Yakubaytis E.A. Computer network architecture. "Statistics", M., 1980.
10. Вакман Д.Е., Седлецкий P.M. Вопросы синтеза радиолокационных сигналов, «Советское радио», М., 1973.10. Wackman D.E., Sedletsky P.M. Issues of synthesis of radar signals, "Soviet radio", M., 1973.
11. Варакин Л.Е. Теория сложных сигналов. «Советское радио», М.. 1970.11. Varakin L.E. Complex signal theory. "Soviet radio", Moscow 1970.
12. Ануфриев И. Самоучитель MatLab/5/3/6/x. «БХВ-Петербург», 2003.12. Anufriev I. Self-instruction manual MatLab / 5/3/6 / x. "BHV-Petersburg", 2003.
13. Дьяконов В.П. MatLab 6/6.1/6.5 + Simulink 4/5 в математике и моделировании. «СОЛОН-Пресс», М., 200313. Dyakonov V.P. MatLab 6 / 6.1 / 6.5 + Simulink 4/5 in Mathematics and Simulation. "SOLON-Press", M., 2003
14. Рудаков П.И., Сафонов В.И. Обработка сигналов и изображений (MatLab 5х). «ДИАЛОГМИФИ», М. 2000.14. Rudakov P.I., Safonov V.I. Signal and image processing (MatLab 5x). "DIALOGMEPHI", M. 2000.
ПРИЛОЖЕНИЕ к ОПИСАНИЮ Способа достижения в коммуникациях потенциальных производительности, помехоустойчивости и скорости соединения.APPENDIX TO THE DESCRIPTION A way to achieve potential performance, noise immunity, and connection speed in communications.
Многолучевое распространение сигнала - 5 лучейMultipath signal propagation - 5 beams
ГЛАЗКОВАЯ ДИАГРАММА на ВЫХОДЕ 1-й РАЗВЕРТКИEYE DIAGRAM at the OUTPUT of the 1st SCAN
ГЛЗКОВАЯ ДИАГРАММА на ВЫХОДЕ 2-й РАЗВЕРТКИEYE DIAGRAM at the OUTPUT OF 2ND SCAN
AS-ПРЕОБРАЗОВАНИЕ СИГНАЛОВAS-SIGNAL CONVERSION
Рассмотрим структурную электрическую схему на Рис. 1, где 1 линии задержки сигналов на время Т с отводами, 2 - перемножители, 3 - сумматор:Consider the block diagram in Fig. 1, where 1 delay lines of signals for the time T with taps, 2 - multipliers, 3 - adder:
Схема работает следующим образом. Если на вход поступает сигнал А(t) длительностью Т, имеющий спектр шириной F, то на его выходе образуется сигнал S(t):The scheme works as follows. If the input receives a signal A (t) of duration T, having a spectrum of width F, then a signal S (t) is formed at its output:
где Δt≤1/4⋅F - время задержки сигнала между соседними отводами линий задержки 1;where Δt≤1 / 4⋅F is the signal delay time between adjacent taps of delay lines 1;
N=2⋅T/Δt - для Δt≤1/4⋅F, где N-число отводов линий задержек;N = 2⋅T / Δt - for Δt≤1 / 4⋅F, where N is the number of taps of the delay lines;
N=2⋅F⋅T=D - для Δt=1/4⋅F, где D - база сигналов А(t) и S(t }.N = 2⋅F⋅T = D - for Δt = 1 / 4⋅F, where D is the base of signals A (t) and S (t}.
Выражение (1) называется AS-преобразованием сигналов [1]. Его краткий вид:Expression (1) is called AS-signal transformation [1]. Its short form:
В интегральной форме AS-преобразование (1) запишется как пара преобразований Фурье следующим образом:In integral form, AS-transform (1) can be written as a pair of Fourier transforms as follows:
где А(t) - преобразуемый сигнал на входе преобразователя;where A (t) is the converted signal at the input of the converter;
S(t) - сигнал на выходе AS-преобразователя;S (t) - signal at the output of the AS-converter;
C(f) - спектр (комплексный) сигнала А(t) на выходе AS-преобразователя.C (f) - spectrum (complex) signal A (t) at the output of the AS-converter.
Представив сигнал общего вида А(t) в виде его суммы четной и нечетной частей и используя (3), получим AS-преобразование:Representing a general signal A (t) as its sum of even and odd parts and using (3), we obtain the AS-transformation:
где Rч(t) - автокорреляционная функция четной части Ач(t);where Rch (t) is the autocorrelation function of the even part of Ah (t);
Rн(t) - автокорреляционная функция нечетной части Ан(t);Rн (t) - autocorrelation function of the odd part An (t);
Rчн(t) - взаимно корреляционная функция Ач(t) и Ан(t).Rчн (t) - cross-correlation function Ач (t) and Ан (t).
AS-преобразование (4) в частотной области выглядит так:AS-transform (4) in the frequency domain looks like this:
где Gч(f) - амплитудный спектр четной части Ач(t);where Gch (f) is the amplitude spectrum of the even part of Ah (t);
GH(f) - амплитудный спектр нечетной части Ан(t);GH (f) - amplitude spectrum of the odd part An (t);
Gчн(f) - взаимный частотный спектр (комплексный) Aч(t) и Aн(t).Gchn (f) - mutual frequency spectrum (complex) Ach (t) and An (t).
Для симметричных сигналов Ас(t) с четной или нечетной симметрией и с заданной длительностью Т из (3), (4) и (5) имеем:For symmetric signals Ac (t) with even or odd symmetry and with a given duration T from (3), (4) and (5) we have:
где Sc(t) - функция симметрии сигнала Ас(t);where Sc (t) is the signal symmetry function Ac (t);
Sc(f) - амплитудный спектр сигнала Ас(t).Sc (f) is the amplitude spectrum of the Ac (t) signal.
Тогда, из (6) на основании равенства Парсеваля получим:Then, from (6), based on Parseval's equality, we obtain:
где R(t) - автокорреляционная функция сигнала Ас(t).where R (t) is the autocorrelation function of the Ac (t) signal.
Т.о., AS-преобразование любых симметричных сигналов (или симметричных частей сигналов) вычисляет половины (по амплитуде) их автокорреляционных функций, сжатых во времени в 2 раза.Thus, the AS-transformation of any symmetric signals (or symmetrical parts of signals) calculates the halves (in amplitude) of their autocorrelation functions, compressed in time by a factor of 2.
Из сказанного следует важное: AS-преобразование - нелинейная функция (ширина спектра выходного сигнала в 2 раза больше ширины входного).From what has been said, it follows important: AS-transformation is a nonlinear function (the width of the spectrum of the output signal is 2 times the width of the input signal).
1. AS-преобразование простых сигналов.1. AS-conversion of simple signals.
Простыми сигналами называются сигналы, у которых база D=1, а фаза и фазово-ча-стотный спектр равны нулю, т.е.Simple signals are called signals in which the base D = 1, and the phase and phase-frequency spectrum are equal to zero, i.e.
Простые сигналы и их спектры - только четные или нечетные функции и к ним, как к симметричным функциям, в полной мере применимо соотношение (7).Simple signals and their spectra are only even or odd functions and to them, as to symmetric functions, relation (7) is fully applicable.
Для случая, когда автокорреляционные функции сигналов совпадают по форме с самими сигналами, имеют место следующие AS-преобразования:For the case when the autocorrelation functions of the signals coincide in shape with the signals themselves, the following AS transformations take place:
Т.о., AS-преобразование указанных выше сигналов есть деформация плоскости неопределенности сигналов (плоскости «время-частота»), изменяющая обратно пропорционально масштаб времени осей t и f в 2 раза.Thus, the AS-transformation of the above signals is a deformation of the signal ambiguity plane (“time-frequency” plane), which changes inversely proportionally to the time scale of the t and f axes by 2 times.
Для периодических простых сигналов выражение (6) запишется в таком виде:For periodic simple signals, expression (6) will be written as follows:
где N - количество периодов сигнала А(t) на интервале его обработки.where N is the number of periods of the signal A (t) in the interval of its processing.
Разложив А(t), в ряд Фурье, запишем для сигналов с четной симметрией:Expanding А (t), in a Fourier series, we write for signals with even symmetry:
где where
Т.о., AS-преобразование периодических простых сигналов позволяет одновременно производить их формирование, умножение частоты и усиление.Thus, AS-conversion of periodic simple signals allows simultaneous shaping, frequency multiplication and amplification.
2. AS-преобразования сложных сигналов.2. AS-transformation of complex signals.
Сложными сигналами называются сигналы, у которых база D>>1 и фаза и фазовый спектр не равны нулю, т.е.Complex signals are signals in which the base D >> 1 and the phase and phase spectrum are not equal to zero, i.e.
Следовательно, сложные сигналы являются сигналами произвольной формы и на интервале обработки Т могут содержать: 1) как симметричные, так и несимметричные части - будем считать их помехами (заметим, что на основании (4) полностью несимметричных сигналов нет); 2) только симметричные части - полезные сигналы созданные специально (Rч=0 или Rн=0).Consequently, complex signals are arbitrary waveforms and in the processing interval T can contain: 1) both symmetrical and asymmetrical parts - we will consider them as interference (note that based on (4) there are no completely asymmetric signals); 2) only symmetrical parts - useful signals created specially (Rh = 0 or Rn = 0).
Приведем пример диаграммы симметричного сигнала As(t) с базой D=1024 - фиг.1:Let us give an example of a diagram of a symmetrical signal As (t) with a base D = 1024 - Fig. 1:
Из диаграммы видно, что сигнал Ас(t) состоит из двух одинаковых половин обращенных относительно друг друга в горизонтальной плоскости.The diagram shows that the signal Ac (t) consists of two identical halves facing each other in the horizontal plane.
Далее приведены диаграммы работы AS-преобразователя с этим сигналом.Below are the diagrams of the AS-converter operation with this signal.
Как уже указывалось выше, в каждом произвольном сигнале содержаться как симметричные, так и несимметричные части. Мы назвали такие сигналы помехами. Идеальной помехой в этом смысле является «белый» гауссов шум. Ниже исследуем его влияние на работу AS-преобразователя для сигнала А(t) с базой D.As mentioned above, each arbitrary signal contains both balanced and unbalanced parts. We call these signals interference. The ideal interference in this sense is "white" Gaussian noise. Below we will investigate its influence on the operation of the AS-converter for signal A (t) with base D.
Как показали испытания математической модели AS-преобразователя коэффициент передачи реализации шума n (t) через него будет таким:As shown by tests of the mathematical model of the AS-converter, the transmission coefficient of the implementation of noise n (t) through it will be as follows:
Полезный же сигнал А(t) преобразованный в функцию симметрии S(t) имеет коэффициент передачи по амплитуде:The useful signal A (t) converted into the symmetry function S (t) has an amplitude transfer coefficient:
Из (10) и (11) следует величина выигрыша отношения сигнал/помеха V на выходе AS-преобразователя по сравнению с отношением сигнал/помеха на его входе:From (10) and (11) follows the value of the gain of the signal-to-noise ratio V at the output of the AS-converter in comparison with the signal-to-noise ratio at its input:
Выше сказанное проиллюстрировано на фиг. 8, 9, 10 и 11. Так, если база сигнала D=1000, то при отношении сигнал/помеха на входе AS-преобразователя 0 дБ (мощности шума и сигнала равны) и при отношении сигнал/помеха - 6 дБ (мощность помехи в 2 раза больше мощности сигнала) AS-преобразование дает выигрыш в 26 дБ.The above is illustrated in FIG. 8, 9, 10 and 11. So, if the signal base D = 1000, then with the signal-to-noise ratio at the input of the AS-converter 0 dB (the noise and signal powers are equal) and with the signal-to-noise ratio - 6 dB (the noise power in 2 times the signal strength) AS-conversion gives a 26 dB gain.
Очевидно, что увеличением базы сигнала можно добиться сколь угодно большого выигрыша в отношении сигнал/шум на выходе AS-преобразователя.It is obvious that by increasing the signal base it is possible to achieve an arbitrarily large gain in the signal-to-noise ratio at the output of the AS-converter.
Сформулируем основные свойства AS-преобразования.Let us formulate the main properties of the AS-transformation.
I. В классе сложных сигналов AS-преобразование обладает ярко выраженными селективными свойствами. Из всего разнообразия сигналов AS-преобразователь адекватен только симметричным сигналам: он их «отбирает», усиливает в D/2 раз и сжимает в 2-D раз. Помехи же усиливаются всего лишь в квадратный корень из D раз и сжимаются из-за расширения их спектра только в 2 раза.I. In the class of complex signals, AS-transformation has pronounced selective properties. From the whole variety of signals, the AS-converter is adequate only for symmetrical signals: it “selects” them, amplifies them by D / 2 times and compresses them by 2-D times. The interference is amplified only by the square root of D times and is compressed due to the expansion of their spectrum only 2 times.
II. В отличие от согласованной фильтрации, которая вычисляет автокорреляционную функцию входного сигнала, имеющую ширину главного лепестка Тл, выходной сигнал (функция симметрии) AS-преобразования имеет при той же базе D ширину главного лепестка Тл/2.II. In contrast to the matched filtering, which calculates the autocorrelation function of the input signal having the main lobe width T, the output signal (symmetry function) of the AS-transform has, for the same base D, the main lobe width T / 2.
III. Входной сигнал и выходной сигналы AS-преобразований, в отличии от автокорреляционных функций, имеют одинаковую размерность, что позволяет включать последние каскадами. При этом: а) каждый каскад уменьшает в 2 раза Тл; б) увеличивает пропорционально D амплитуду главного лепестка; в) про-пропорционально D уменьшает побочные лепестки функции симметрии.III. The input signal and the output signals of the AS-transformations, in contrast to the autocorrelation functions, have the same dimension, which allows the latter to be switched on in stages. In this case: a) each cascade decreases Tl by a factor of 2; b) increases the amplitude of the main lobe proportionally to D; c) proportionally to D, it reduces the side lobes of the symmetry function.
IV. Очевидно, что AS-преобразование инвариантно к расхождению частот в канале связи.IV. It is obvious that the AS-transformation is invariant to the frequency divergence in the communication channel.
В способе РУИП AS-преобразование сложного симметричного сигнала As(t), являющегося здесь ПИЛОТ-СИГНАЛОМ (см. ОПИСАНИЕ), используется для синхронизации мгновенной транспортировки ПОРЦИИ из передатчика в приемник (без учета задержки передающей среды+длительности пилот-сигнала) - прием сообщения (тела порции) начинается в момент вычисления Sc(t) в (7).In the RUIP method, the AS-transformation of the complex symmetric signal As (t), which is here the PILOT SIGNAL (see the DESCRIPTION), is used to synchronize the instantaneous transportation of the PORTION from the transmitter to the receiver (without taking into account the transmission medium delay + the duration of the pilot signal) - message reception (the body of the portion) starts at the moment of calculating Sc (t) in (7).
Вышесказанное иллюстрируется нижеприведенным Рис. 2, где «П-С» - пилот-сигнал:The above is illustrated by the following Fig. 2, where "P-S" is the pilot signal:
Приведем еще 2-е возможности применения AS-преобразования в радиотехнике. 1. В телекоммуникации. Асинхронная передача-прием низкоскоростной цифровой информации в соответствии с (7): «+, 1» - положительная симметрия, «-,0» -отрицательная симметрия (см. Рис. 3):Let us give two more possibilities of using the AS-transformation in radio engineering. 1. In telecommunications. Asynchronous transmission-reception of low-speed digital information in accordance with (7): "+, 1" - positive symmetry, "-, 0" - negative symmetry (see Fig. 3):
2. В локации (см. Рис. 4):2. At the location (see Fig. 4):
Отличительной особенностью во всех трех примерах применения AS-преобразования передатчик «П-С», по существу, излучает в канал сам сигнал вместе с его опорным колебанием, подготавливая тем самым корреляционную обработку сигнала на приеме (проигрыш относительно когерентного приема всего 3 дБ за счет «зашумленности» опорного колебания - второй половины пилот сигнала).A distinctive feature in all three examples of AS-conversion application, the "P-S" transmitter, in essence, radiates the signal itself into the channel together with its reference oscillation, thereby preparing the correlation processing of the signal at reception (the loss relative to coherent reception is only 3 dB due to " noisiness "of the reference oscillation - the second half of the pilot signal).
Кроме того, во всех трех примерах обеспечивается инвариантность (нечувствительность) ко всем мультипликативным (модулирующим) искажениям.In addition, all three examples provide invariance (insensitivity) to all multiplicative (modulating) distortions.
Сказанное возможно при условии, что одинаково искажаются обе половины сигнала и отсутствует его групповое время замедления (ГВЗ) - «затягивание». К сожалению, не все виды мультипликативных (модулирующих) искажений удовлетворяют выше приведенному условию, например, многолучевые и линейные.The aforementioned is possible provided that both halves of the signal are equally distorted and there is no group deceleration time (GDT) - "pull-in". Unfortunately, not all types of multiplicative (modulating) distortions satisfy the above condition, for example, multipath and linear.
На Рис. 5 приведена схема AS-преобразования свободная от указанного недостатка -введена линия задержки 4:In Fig. 5 shows the AS-conversion circuit free from the indicated drawback - the delay line 4 is introduced:
Тогда Рисунки 2, 3 и 4, где красным цветом обозначен искаженный сигнал, примут вид (см. соответственно Рис. 5, Рис. 6 и Рис. 7):Then Figures 2, 3 and 4, where the distorted signal is marked in red, will take the form (see, respectively, Fig. 5, Fig. 6 and Fig. 7):
Из последних 4-х рисунков видно: 1) вместо симметричного сигнала введено понятие ИДЕНТИЧНЫЙ СИГНАЛ Aa(t), состоящий из ДВУХ следующих друг за другом одинаковых сигналов через защитный ВРЕМЕННОЙ ИНТЕРВАЛ больший, чем максимально допустимое ГВЗ сигнала в канале (линия задержки «4» на Рис. 5); 2) на приеме введен блок СИММЕТРИРОВАНИЯ СИГНАЛА «SS».From the last 4 figures it can be seen: 1) instead of a symmetrical signal, the concept of IDENTICAL SIGNAL Aa (t) was introduced, consisting of TWO consecutive identical signals through a protective TIME INTERVAL greater than the maximum allowable delay time of the signal in the channel (delay line "4" in Fig. 5); 2) at the reception, the SIGNAL SYMMETRATION block "SS" is introduced.
Рассмотрим фиг. 12 и фиг. 13. На черном графике показан идентичный сигнал на передаче «д - д» с базой D=1024 длительностью «д - д» Т=2048 и его AS-преобразования вычисляющее функцию симметрии Sc в точке Т/4+1 (см. 3-ю строку на графике). Видно, что функция Sc имеет вдвое большую ширину спектра, чем входной сигнал и позиционируется на графике в центре «тяжести» неискаженного сигнала. Перейдя к красному графику видим, что функция Sc на приеме не изменила своего положения и находится также в центре «тяжести» уже искаженного сигнала.Consider FIG. 12 and FIG. 13. The black graph shows an identical signal on the transmission "d - d" with a base D = 1024 and duration "d - d" T = 2048 and its AS-transformation calculating the symmetry function Sc at the point T / 4 + 1 (see. 3- line on the graph). It can be seen that the Sc function has twice the width of the spectrum than the input signal and is positioned on the graph in the center of the "gravity" of the undistorted signal. Moving on to the red graph, we see that the Sc function did not change its position at the reception and is also in the center of gravity of the already distorted signal.
ВЫВОДЫ. АС-преобразование ИДЕНТИЧНЫХ сигналов: а) инвариантно (нечувствительно) ко ВСЕМ мультипликативным (модулирующим) искажениям, если эти искажения - ГВЗ не превышает защитный промежуток; б) что касается локации, то оно при много лучевых искажениях суммирует все лучи по мощности, имеющие задержки относительно главного луча<=ГВЗ и определяет координату дальности центра «тяжести» источников лучей, включая главный луч.CONCLUSIONS. AC-transformation of IDENTICAL signals: a) invariant (insensitive) to ALL multiplicative (modulating) distortions, if these distortions - GVZ does not exceed the protective gap; b) as for the location, in case of many ray distortions, it sums up all the beams in power that have delays relative to the main beam <= GVZ and determines the coordinate of the range of the center of gravity of the beam sources, including the main beam.
В Приложении приведены диаграммы, поясняющие формирования: а) функции симметрии S(t); б) автокорреляционной функции R(t).The Appendix contains diagrams explaining the formations: a) symmetry functions S (t); b) autocorrelation function R (t).
Литература:Literature:
Усанов А.С. Гармонический корректор передачи данных, патент SU 684747.Usanov A.S. Harmonic data transmission corrector, patent SU 684747.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020136526A RU2759216C1 (en) | 2021-01-14 | 2021-01-14 | Method for telecommunications for achieving potential productivity, interference resistance and speed of connection |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020136526A RU2759216C1 (en) | 2021-01-14 | 2021-01-14 | Method for telecommunications for achieving potential productivity, interference resistance and speed of connection |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2759216C1 true RU2759216C1 (en) | 2021-11-11 |
Family
ID=78607529
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2020136526A RU2759216C1 (en) | 2021-01-14 | 2021-01-14 | Method for telecommunications for achieving potential productivity, interference resistance and speed of connection |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2759216C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2822986C1 (en) * | 2023-12-08 | 2024-07-16 | Акционерное Общество "Морские Навигационные Системы" | Underwater vehicle telemetry transmission system |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU684747A1 (en) * | 1977-10-25 | 1979-09-05 | Ленинградский Электротехнический Институт Связи Им. Профессора М.А. Бонч-Бруевича | Harmonic corrector of data transmission signals |
US5438590A (en) * | 1993-05-24 | 1995-08-01 | Comstream Corporation | Transmitting and receiving apparatus and method including punctured convolutional encoding and decoding |
RU105550U1 (en) * | 2010-05-13 | 2011-06-10 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "ЮЖНЫЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ" | DATA TRANSFER INTERFERENCE SYSTEM |
RU2425455C1 (en) * | 2009-12-29 | 2011-07-27 | Открытое акционерное общество "Концерн "Созвездие" | Method of protecting information in burst transmission radio network |
-
2021
- 2021-01-14 RU RU2020136526A patent/RU2759216C1/en active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU684747A1 (en) * | 1977-10-25 | 1979-09-05 | Ленинградский Электротехнический Институт Связи Им. Профессора М.А. Бонч-Бруевича | Harmonic corrector of data transmission signals |
US5438590A (en) * | 1993-05-24 | 1995-08-01 | Comstream Corporation | Transmitting and receiving apparatus and method including punctured convolutional encoding and decoding |
RU2425455C1 (en) * | 2009-12-29 | 2011-07-27 | Открытое акционерное общество "Концерн "Созвездие" | Method of protecting information in burst transmission radio network |
RU105550U1 (en) * | 2010-05-13 | 2011-06-10 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "ЮЖНЫЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ" | DATA TRANSFER INTERFERENCE SYSTEM |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2822986C1 (en) * | 2023-12-08 | 2024-07-16 | Акционерное Общество "Морские Навигационные Системы" | Underwater vehicle telemetry transmission system |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4301530A (en) | Orthogonal spread spectrum time division multiple accessing mobile subscriber access system | |
US4494228A (en) | Orthogonal code division multiple access communications systems | |
Lucky et al. | An Automatic Equalizer for General‐Purpose Communication Channels | |
US4472815A (en) | Pulse interference cancelling system for spread spectrum signals | |
US4475214A (en) | CW Interference cancelling sytem for spread spectrum signals utilizing active coherent detection | |
Nuttall | Error probabilities for equicorrelated M-ary signals under phase-coherent and phase-incoherent reception | |
Ivanov et al. | Software-defined radio technology in the problem concerning with the successive sounding of HF ionospheric communication channels | |
CN109936520A (en) | The GMSK of low complex degree demodulates time synchronization method in a kind of burst communication | |
RU2759216C1 (en) | Method for telecommunications for achieving potential productivity, interference resistance and speed of connection | |
CN107426197A (en) | A kind of secret communication method for realizing hidden voice call | |
CN101470201B (en) | MIMO network interference suppression system and method thereof | |
Maksimov et al. | New composite Barker codes in the synchronization system of broadband signals | |
US4270207A (en) | Combined ECCM/diversity tropospheric transmission system | |
CN111431627B (en) | Dynamic frequency selection method and underwater current field communication method based on dynamic multi-carrier | |
RU2608569C2 (en) | System of decametric radio communication with high-speed data transmission | |
US4475186A (en) | Multiplexed noise coded switching system | |
Mishra et al. | Performance of pulse shape modulation of UWB signals using composite hermite pulses | |
Lei et al. | A chaotic direct sequence spread spectrum communication system in shallow water | |
RU2682904C1 (en) | Information exchange method using modulation of frequency shift and coherent signal accumulation | |
CN113595585B (en) | M-element cyclic shift Chirp spread spectrum mobile underwater acoustic communication method, device and storage medium | |
RU2780159C1 (en) | Method for location and (or) low-speed telecommunication with unlimited high noise immunity | |
RU2816580C1 (en) | Method of transmitting discrete information using broadband signals | |
Harmuth et al. | Conversion of sequency-limited signals into frequency-limited signals and vice versa (Corresp.) | |
Korchynskyi et al. | Increasing the secrecy of transmission information based on combined random coding | |
RU2713384C1 (en) | Method of transmitting information using broadband signals |