RU2817400C1 - Method of packet data transmission with noise-like signals - Google Patents
Method of packet data transmission with noise-like signals Download PDFInfo
- Publication number
- RU2817400C1 RU2817400C1 RU2023129430A RU2023129430A RU2817400C1 RU 2817400 C1 RU2817400 C1 RU 2817400C1 RU 2023129430 A RU2023129430 A RU 2023129430A RU 2023129430 A RU2023129430 A RU 2023129430A RU 2817400 C1 RU2817400 C1 RU 2817400C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- information
- phase
- synchronizing
- psp
- prs
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 33
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 title claims abstract description 30
- 230000010363 phase shift Effects 0.000 claims abstract description 15
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 claims abstract description 7
- 230000009268 pathologic speech processing Effects 0.000 claims description 72
- 208000032207 progressive 1 supranuclear palsy Diseases 0.000 claims description 72
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 6
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 abstract 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000015654 memory Effects 0.000 description 8
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 5
- 230000036039 immunity Effects 0.000 description 4
- 244000309464 bull Species 0.000 description 3
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 3
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 3
- 101100060007 Caenorhabditis elegans mig-22 gene Proteins 0.000 description 1
- 238000003491 array Methods 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 230000003750 conditioning effect Effects 0.000 description 1
- 238000005314 correlation function Methods 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 230000006870 function Effects 0.000 description 1
- 230000008054 signal transmission Effects 0.000 description 1
Abstract
Description
Изобретение относится к области радиотехники и может найти применение в системах помехозащищенной пакетной передачи данных.The invention relates to the field of radio engineering and can find application in systems of noise-resistant packet data transmission.
Основной задачей, которую приходится решать при проектировании таких систем, является сокращение времени передачи данных при одновременном обеспечении высокой достоверности их приема в условиях воздействия как естественных помех, так и помех от средств радиоэлектронного подавления.The main task that has to be solved when designing such systems is to reduce the time of data transmission while simultaneously ensuring high reliability of their reception under conditions of exposure to both natural interference and interference from electronic jammers.
Среди известных методов повышения помехоустойчивости систем связи наибольшее распространение получили метод скачкообразной перестройки частоты (frequency hopping, FH) и метод прямой последовательности (direct sequence, DS) [1]. В отечественной литературе сигналы, формируемые методом DS, называют шумоподобными (широкополосными) фазоманипулированными сигналами (ШПС). Методы их формирования и приема достаточно хорошо исследованы. Им посвящено большое количество научных публикаций, например [2], и патентов [3].Among the known methods for increasing the noise immunity of communication systems, the most widely used are the frequency hopping (FH) method and the direct sequence (DS) method [1]. In the domestic literature, signals generated by the DS method are called noise-like (broadband) phase-shift keyed signals (PSK). Methods for their formation and reception have been sufficiently well researched. They are the subject of a large number of scientific publications, for example [2], and patents [3].
Большинство известных систем связи обладают низкой скоростью передачи информации, так как используют двоичные алфавиты сигналов [4]. В некоторых патентах [5] увеличение скорости передачи информации достигается за счет использования алфавитов сигналов большого объема, однако при этом снижается помехоустойчивость системы, в том числе за счет неполного использования мощности сигнала для передачи информации.Most known communication systems have a low information transfer rate because they use binary signal alphabets [4]. In some patents [5], an increase in the speed of information transmission is achieved through the use of large-volume signal alphabets, but this reduces the noise immunity of the system, including due to incomplete use of signal power for information transmission.
В патенте [6] при передаче данных используется вся мощность сигнала, однако скорость передачи остается низкой из-за того, что используются не все возможности фазовой модуляции.In the patent [6], the entire signal power is used when transmitting data, but the transmission speed remains low due to the fact that not all phase modulation capabilities are used.
Целью изобретения является увеличение скорости передачи данных. Достигаемый при использовании изобретения результат - сокращение времени передачи данных.The purpose of the invention is to increase the data transfer rate. The result achieved by using the invention is a reduction in data transmission time.
Дополнительным преимуществом заявляемого способа является повышение разведзащищенности сигналов. В [6] при возведении сигнала передающего данные в квадрат, образуется гармонический сигнал на удвоенной несущей частоте. В заявляемом способе образуется фазоманипулированный сигнал на удвоенной несущей частоте.An additional advantage of the proposed method is to increase the intelligence security of signals. In [6], when the signal transmitting data is squared, a harmonic signal is formed at twice the carrier frequency. In the proposed method, a phase-shift keyed signal is generated at double the carrier frequency.
Наиболее близким по количеству совпадающих признаков к заявляемому способу является способ пакетной передачи данных шумоподобными сигналами, описанный в [6].The closest in terms of the number of matching features to the proposed method is the method of packet data transmission using noise-like signals, described in [6].
Согласно этому способу в передающем устройстве выполняют следующие операции:According to this method, the following operations are performed in the transmitting device:
- Формируют сигналы несущей и тактовой частот.- Generate carrier and clock frequency signals.
- Из сигнала тактовой частоты формируют двоичные квазиортогональные псевдослучайные последовательности (ПСП) максимальной длины, синхронизирующую и информационную.- Binary quasi-orthogonal pseudo-random sequences (PSR) of maximum length, synchronizing and informational, are formed from the clock frequency signal.
- Информационную ПСП удлиняют на один элемент, а синхронизирующую ПСП укорачивают на определенное количество элементов.- The information PSP is extended by one element, and the synchronizing PSP is shortened by a certain number of elements.
- На каждом периоде повторения информационной ПСП формируют модулированную ПСП путем циклического сдвига информационной ПСП начальной длины на количество элементов, определяемое значением передаваемого информационного символа, и добавлением одного постоянного элемента.- At each repetition period of the information PSP, a modulated PSP is formed by cyclically shifting the information PSP of the initial length by the number of elements determined by the value of the transmitted information symbol, and adding one constant element.
- Перед передачей каждого пакета данных фазируют между собой информационную ПСП и синхронизирующую ПСП, то есть устанавливают генераторы (формирователи) ПСП в начальные фиксированные состояния.- Before transmitting each data packet, the information PSP and the synchronizing PSP are phased together, that is, the PSP generators (shapers) are set to initial fixed states.
- Передают в радиоканал синхросигнал с квадратурной фазовой манипуляцией, для формирования которого сигнал несущей частоты сначала манипулируют по фазе синхронизирующей ПСП, а затем фазоманипулированный сигнал дополнительно сдвигают по фазе на девяносто градусов на тех интервалах времени, на которых значения синхронизирующей ПСП и информационной ПСП не совпадают.- A synchronizing signal with quadrature phase shift keying is transmitted to the radio channel, for the formation of which the carrier frequency signal is first manipulated in the phase of the synchronizing PSP, and then the phase-shifted signal is additionally shifted in phase by ninety degrees at those time intervals at which the values of the synchronizing PSP and the information PSP do not coincide.
- Синхросигнал передают в течении времени, равного произведению длительности одного периода тактовой частоты и числа, равного наименьшему общему кратному числа элементов синхронизирующей ПСП и числа элементов информационной ПСП.- The synchronization signal is transmitted over a period of time equal to the product of the duration of one clock period and a number equal to the smallest common multiple of the number of elements of the synchronizing PRP and the number of elements of the information PRP.
- По окончанию передачи синхросигнала осуществляют передачу данных. Для этого сигнал несущей частоты манипулируют по фазе на сто восемьдесят градусов последовательностью, которую формируют сложением по модулю два синхронизирующей ПСП и модулированной ПСП.- At the end of the transmission of the clock signal, data is transmitted. To do this, the carrier frequency signal is manipulated in phase by one hundred and eighty degrees by a sequence that is formed by adding modulo two the synchronizing PSP and the modulated PSP.
Недостатком способа-прототипа является низкая скорость передачи информации.The disadvantage of the prototype method is the low speed of information transfer.
Для решения поставленной в изобретении задачи в способе пакетной передачи данных шумоподобными сигналами, заключающемся в том, что формируют сигналы несущей и тактовой частот, из сигнала тактовой частоты формируют двоичные квазиортогональные псевдослучайные последовательности (ПСП) максимальной длины, синхронизирующую и информационную, информационную ПСП удлиняют на один элемент и на каждом периоде повторения информационной ПСП формируют первую модулированную ПСП путем циклического сдвига неудлиненной информационной ПСП на количество элементов, определяемое первым передаваемым информационным символом, и добавлением одного постоянного элемента, формируют первую дополнительную ПСП путем сложения по модулю два первой модулированной ПСП и синхронизирующей ПСП, а также в начале передачи каждого пакета данных фазируют между собой синхронизирующую ПСП и информационную ПСП и передают синхросигнал с квадратурной фазовой манипуляцией, для формирования которого сигнал несущей частоты сначала манипулируют по фазе синхронизирующей ПСП, а затем фазоманипулированный сигнал дополнительно сдвигают по фазе на девяносто градусов на тех интервалах времени, на которых значения синхронизирующей ПСП и информационной ПСП не совпадают, согласно изобретению длительность синхросигнала выбирают кратной периоду повторения информационной ПСП, а при передаче данных на каждом периоде повторения информационной ПСП формируют вторую модулированную ПСП путем циклического сдвига неудлиненной информационной ПСП на количество элементов, определяемое вторым передаваемым информационным символом, и добавлением одного постоянного элемента, а также формируют вторую дополнительную ПСП, путем сложения по модулю два второй модулированной ПСП и синхронизирующей ПСП, задержанной на целое число периодов тактовой частоты, сигнал несущей частоты модулируют дополнительными передаваемыми данными методом многопозиционной фазоразностной модуляции с длительностью посылки равной периоду повторения информационной ПСП, а затем фазоманипулированный сигнал манипулируют по фазе на сто восемьдесят градусов первой дополнительной ПСП, после чего сдвигают по фазе на девяносто градусов на тех интервалах времени, на которых значения дополнительных ПСП не совпадают.For solutions the task posed in the invention in the method of packet data transmission by noise-like signals, which consists in generating carrier and clock frequency signals, binary quasi-orthogonal pseudo-random sequences (PSR) of maximum length are formed from the clock signal, synchronizing and information, the information PRS is extended by one element and at each repetition period of the information PSP, the first modulated PSP is formed by cyclically shifting the non-extended information PSP by the number of elements determined by the first transmitted information symbol, and adding one constant element, the first additional PSP is formed by adding modulo two the first modulated PSP and the synchronizing PSP, and also at the beginning of the transmission of each data packet, the synchronizing PRP and information PRP are phased together and a clock signal is transmitted with quadrature phase shift keying, for the formation of which the carrier frequency signal is first manipulated in phase with the synchronizing PRP, and then the phase-shifted signal is additionally shifted in phase by ninety degrees at those time intervals , in which the values of the synchronizing PRP and information PRP do not coincide, according to the invention, the duration of the synchronizing signal is chosen as a multiple of the repetition period of the information PRP, and when transmitting data at each repetition period of the information PRP, a second modulated PRP is formed by cyclically shifting the non-extended information PRP by the number of elements determined by the second transmitted information symbol, and adding one constant element, and also form a second additional PSP, by adding modulo two the second modulated PSP and synchronizing PSP, delayed by an integer number of clock periods, the carrier frequency signal is modulated with additional transmitted data using the method of multi-position phase difference modulation with a sending duration equal to the repetition period of the information PSP, and then the phase-shift keyed signal is manipulated in phase by one hundred and eighty degrees of the first additional PSP, and then shifted in phase by ninety degrees at those time intervals at which the values of the additional PSP do not coincide.
Способ пакетной передачи данных шумоподобными сигналами заключается в последовательном выполнении следующих операций:The method of packet data transmission using noise-like signals consists of sequentially performing the following operations:
- Формируют сигналы несущей и тактовой частот.- Generate carrier and clock frequency signals.
- Из сигнала тактовой частоты формируют двоичные квазиортогональные ПСП максимальной длины, синхронизирующую и информационную.- Binary quasi-orthogonal PSPs of maximum length, synchronizing and informational, are formed from the clock frequency signal.
- Информационную ПСП удлиняют на один элемент, добавляя, например, в конце логический ноль или единицу.- The information PSP is extended by one element, adding, for example, a logical zero or one at the end.
- Перед передачей каждого пакета данных фазируют между собой информационную ПСП и синхронизирующую ПСП, то есть устанавливают генераторы (формирователи) ПСП в начальные фиксированные состояния.- Before transmitting each data packet, the information PSP and the synchronizing PSP are phased together, that is, the PSP generators (shapers) are set to initial fixed states.
- Передают в радиоканал синхросигнал с квадратурной фазовой манипуляцией. Для формирования синхросигнала сигнал несущей частоты сначала манипулируют по фазе синхронизирующей ПСП, а затем фазоманипулированный сигнал дополнительно сдвигают по фазе на девяносто градусов на тех интервалах времени, на которых значения синхронизирующей ПСП и информационной ПСП не совпадают.- A synchronization signal with quadrature phase shift keying is transmitted to the radio channel. To generate a synchronizing signal, the carrier frequency signal is first manipulated in phase with the synchronizing PSP, and then the phase-shifted signal is additionally shifted in phase by ninety degrees at those time intervals at which the values of the synchronizing PSP and the information PSP do not coincide.
- Синхросигнал передают в течение времени, равного целому числу периодов повторения информационной ПСП.- The synchronization signal is transmitted for a time equal to the integer number of repetition periods of the information PRP.
- При передаче данных на каждом периоде повторения информационной ПСП формируют две модулированные ПСП, путем циклического сдвига неудлиненной информационной ПСП на количество элементов, определяемое двумя передаваемыми информационными символами, и добавлением одного постоянного элемента.- When transmitting data, at each repetition period of the information PRP, two modulated PRP are formed by cyclically shifting the non-extended information PRP by the number of elements determined by the two transmitted information symbols, and adding one constant element.
- Формируют две дополнительные ПСП: одну путем сложения по модулю два одной из модулированных ПСП с синхронизирующей ПСП, а другую путем сложения по модулю два второй модулированной ПСП с синхронизирующей ПСП, задержанной на целое число периодов тактовой частоты.- Two additional memory bandwidths are formed: one by adding modulo two of one of the modulated memory bandwidths with the synchronizing memory bandwidth, and the other by adding modulo two the second modulated memory bandwidth with the synchronizing memory bandwidth, delayed by an integer number of clock periods.
- Сигнал несущей частоты модулируют дополнительными передаваемыми данными методом многопозиционной фазоразностной модуляции (ФРМ). Длительность посылки сигнала выбирают равном одному периоду повторения информационной ПСП. В современной литературе [1] используют также другое название этого вида модуляции - дифференциальная фазовая манипуляция (DPSK). В частности, N - позиционная ФРМ называется дифференциальной N - фазной манипуляцией (DNPSK).- The carrier frequency signal is modulated with additional transmitted data using the multi-position phase difference modulation (PDM) method. The duration of the signal sending is chosen equal to one repetition period of the information PRP. In modern literature [1], another name for this type of modulation is also used - differential phase shift keying (DPSK). In particular, N -position phase shift keying is called differential N -phase shift keying (DNPSK).
- Полученный фазоманипулированный сигнал манипулируют по фазе на сто восемьдесят градусов одной из дополнительных ПСП, а затем сдвигают по фазе на девяносто градусов на тех интервалах времени, на которых значения дополнительных ПСП не совпадают.- The resulting phase-shift keyed signal is manipulated in phase by one hundred and eighty degrees by one of the additional PSPs, and then shifted in phase by ninety degrees at those time intervals at which the values of the additional PSPs do not coincide.
Таким образом, в заявляемом способе увеличение скорости передачи происходит за счет одновременной передачи двух информационных символов, а также передачи дополнительных данных методом многопозиционной фазоразностной модуляции.Thus, in the proposed method, the increase in transmission speed occurs due to the simultaneous transmission of two information symbols, as well as the transmission of additional data using the method of multi-position phase difference modulation.
Рассмотрим математическое представление формируемых сигналов и методов их приема.Let's consider the mathematical representation of the generated signals and methods for their reception.
Согласно способа формирования синхросигнала, сигнал несущей частоты сначала манипулируют по фазе синхронизирующей ПСП , формируя сигналAccording to the method of generating a clock signal, the carrier frequency signal first manipulated according to the phase of the synchronizing PSP , generating a signal
Затем сигнал дополнительно сдвигают по фазе на девяносто градусов на тех интервалах времени, на которых значения синхронизирующей ПСП и информационной ПСП не совпадают, то есть сумма по модулю два равна единице. Следовательно, синхросигнал имеет видThen the signal additionally shifted in phase by ninety degrees at those time intervals at which the values of the synchronizing bandwidth and information PSP do not coincide, that is, the sum modulo two equal to one. Therefore, the clock signal has the form
Как показано в описании способа-прототипа, выражение для синхросигнала можно преобразовать к видуAs shown in the description of the prototype method, the expression for the clock signal can be converted to the form
Таким образом, синхросигнал представляет собой сумму двух сигналов несущей частоты, сдвинутых между собой по фазе на девяносто градусов, один из которых манипулирован по фазе синхронизирующей ПСП, а второй - информационной ПСП.Thus, the clock signal is the sum of two carrier frequency signals, shifted in phase by ninety degrees, one of which is manipulated by the phase of the synchronizing PSP, and the second by the information PSP.
В приемном устройстве может быть реализован одновременный поиск синхронизирующей ПСП (СП) и информационной ПСП (ИП).The receiving device can implement a simultaneous search for a synchronizing PSP (SP) and an information PSP (IP).
При этом, если использовать алгоритм обнаружения, основанный на сравнении с порогом суммы квадратов максимальных значений функций взаимной корреляции принимаемого сигнала с СП и ИП, помехоустойчивость обнаружения будет незначительно ниже помехоустойчивости обнаружения при передаче одной СП.At the same time, if you use a detection algorithm based on comparison with the threshold of the sum of squares of the maximum values of the cross-correlation functions of the received signal with the SP and IP, the noise immunity of detection will be slightly lower than the noise immunity of detection when transmitting one SP.
После обнаружения синхросигнала и автоподстройки тактовой частоты ПСП приемное устройство переходит в режим поиска окончания передачи синхросигнала.After detecting the clock signal and automatically adjusting the clock frequency of the PSP, the receiving device goes into the search mode for the end of the clock signal transmission.
Рассмотрим алгоритм этого поиска. В начале передачи синхросигнала СП и ИП фазируются между собой. Это означает, что генераторы (формирователи) СП и ИП устанавливаются в определенные начальные состояния. Например, если генераторы выполнены на основе регистров сдвига с сумматорами по модулю два в цепи обратной связи, начальными состояниями являются двоичные коды, записанные в регистрах. Если формирователи выполнены на основе счетчиков и постоянных запоминающих устройств, начальными состояниями являются нулевые состояния счетчиков. Рассмотрим этот метод формирования. Если количество элементов СП равно N, то счетчик формирователя СП осуществляет счет тактовых импульсов по модулю числа N. Количество элементов ИП равно N+1, поэтому счетчик формирователя ИП осуществляет счет тактовых импульсов по модулю числа N+1.Let's consider the algorithm for this search. At the beginning of the transmission of the synchronization signal, the SP and IP are phased with each other. This means that the generators (formers) of the SP and IP are set to certain initial states. For example, if the generators are based on shift registers with modulo two adders in the feedback circuit, the initial states are the binary codes written in the registers. If the shapers are based on counters and read-only memories, the initial states are the zero states of the counters. Let's consider this formation method. If the number of SP elements is equal to N, then the counter of the SP driver counts clock pulses modulo the number N. The number of SP elements is equal to N+1, therefore the counter of the SP driver counts clock pulses modulo the number N+1 .
В начале формирования синхросигнала оба счетчика находятся в нулевом состоянии, то есть на выходах их разрядов присутствуют двоичные коды числа ноль. В дальнейшем каждый раз, когда счетчик формирователя информационной ПСП устанавливается в нулевое состояние (фиг. 1, а), число, двоичный код которого устанавливается на выходах разрядов счетчика формирователя синхронизирующей ПСП, увеличивается на единицу (фиг. 1, б). Если длительность синхросигнала равна K периодам повторения ИП, то окончанию синхросигнала соответствует момент времени, когда на выходах разрядов счетчика формирователя ИП устанавливается код числа ноль, а на выходах разрядов счетчика формирователя СП устанавливается код числа K. По этому признаку может быть определен момент окончания синхросигнала в приемном устройстве.At the beginning of the formation of the clock signal, both counters are in the zero state, that is, binary codes of the number zero are present at the outputs of their bits. Subsequently, each time the counter of the information PSP driver is set to zero (Fig. 1, a), the number, the binary code of which is set at the outputs of the counter bits of the synchronizing PSP driver, increases by one (Fig. 1, b). If the duration of the clock signal isK repetition periods of the IP, then the end of the synchronization signal corresponds to the moment in time when the number code zero is set at the outputs of the counter bits of the IP shaper, and the number code is set at the outputs of the counter bits of the SP shaperK. That's why The sign can determine the moment of the end of the synchronization signal in the receiving device.
При передаче данных сигнал несущей частоты модулируют дополнительными передаваемыми данными методом многопозиционной фазоразностной модуляции (ФРМ) с длительностью посылки равной периоду повторения информационной ПСП.When transmitting data, the carrier frequency signal is modulated with additional transmitted data using the method of multi-position phase difference modulation (PDM) with a sending duration equal to the repetition period of the information PRP.
Этот метод достаточно полно описан в [7] и заключается в том, что в качестве информационного параметра выбирают разность фаз двух соседних посылок сигнала. При m - позиционной ФРМ количество различных передаваемых информационных символов равно m и каждому из этих символов ставится в соответствии одно из значений разностей фаз. Как правило, эти значения выбирают кратными величине . Если передаваемые символы представлены целыми числами, то символ а передается разностью фаз .This method is described quite fully in [7] and consists in choosing the phase difference of two adjacent signal parcels as an information parameter. With an m - positional phase shift factor, the number of different transmitted information symbols is equal to m and each of these symbols is assigned one of the phase difference values. As a rule, these values are chosen as multiples of . If the transmitted symbols are represented by integers, then the symbol a is transmitted by the phase difference .
Таким образом, в результате этой модуляции начальная фаза сигнала несущей частоты на каждом n-ом периоде повторения информационной ПСП изменяется на величину , где - значение дополнительного передаваемого информационного символа. Сам сигнал имеет вид:Thus, as a result of this modulation, the initial phase of the carrier frequency signal at each nth repetition period of the information PSP changes by the amount , Where - the value of the additional transmitted information symbol. The signal itself looks like:
причемand
. .
Этот сигнал манипулируют по фазе на сто восемьдесят градусов первой дополнительной ПСП , формируя сигналThis signal is manipulated in phase by one hundred and eighty degrees of the first additional PSP , generating a signal
. .
Затем сигнал дополнительно сдвигают по фазе на девяносто градусов на тех интервалах времени, на которых значения дополнительных последовательностей и не совпадают, то есть сумма по модулю два равна единице. Следовательно, передаваемый сигнал имеет вид:Then the signal additionally shifted in phase by ninety degrees at those time intervals at which the values of the additional sequences And do not coincide, that is, the sum modulo two equal to one. Therefore, the transmitted signal has the form:
Аналогично преобразованию синхросигнала это выражение можно преобразовать к видуSimilar to the conversion of the clock signal, this expression can be converted to the form
Таким образом, на каждом периоде повторения информационной ПСП передаваемый сигнал представляет собой сумму двух сигналов несущей частоты, сдвинутых между собой по фазе на девяносто градусов и манипулированных по фазе дополнительными ПСП .Thus, at each repetition period of the information PRP, the transmitted signal is the sum of two carrier frequency signals, shifted in phase by ninety degrees and manipulated in phase by additional PRP .
Так как , где - модулированные последовательности, - задержанная синхронизирующая ПСП, тоBecause , Where - modulated sequences, - delayed synchronizing PSP, then
Можно показать, что сигналы и квазиортогональны, поэтому оптимальный некогерентный двухканальный прием таких сигналов включает в себя предварительное умножение квадратурных огибающих входного сигнала и в одном канале на . После этого в каждом канале вычисляют корреляции квадратурных огибающих с каждым из сигналов вида (i = 1, 2, …L), где - модулированная последовательность, соответствующая i - тому из L возможных передаваемых информационных символов, а также сумму их квадратов. Выбирают максимальное из L значений сумм квадратов и соответствующую ему модулированную последовательность, по которой определяют передаваемый информационный символ.It can be shown that the signals And are quasi-orthogonal, therefore the optimal incoherent two-channel reception of such signals includes preliminary multiplication of the quadrature envelopes of the input signal And in one channel on . After this, the correlations of quadrature envelopes with each of the signals of the form are calculated in each channel ( i = 1, 2, … L ), where - modulated sequence corresponding to i - that of the L possible transmitted information symbols, as well as the sum of their squares. The maximum of L values of sums of squares and the corresponding modulated sequence are selected, by which the transmitted information symbol is determined.
Прием дополнительных данных, передаваемых методом m - позиционной фазоразностной модуляции, может быть реализован следующим образом.Reception of additional data transmitted using the m -position phase difference modulation method can be implemented as follows.
После нахождения передаваемых модулированных последовательностей , выбирают из вычисленных массивов корреляций значения:After finding the transmitted modulated sequences , values are selected from the calculated correlation arrays:
Находят оценку фазы сигнала из системы уравненийFind an estimate signal phases from the system of equations
, ,
где .Where .
Решение этой системы можно записать следующим образом:The solution to this system can be written as follows:
Вычисляют оценку разности фазCalculate the phase difference estimate
. .
Определяют передаваемый информационный символ как число минимизирующее функцию , то естьDetermine the transmitted information symbol as a number that minimizes a function , that is
, ,
где .Where .
Численное значение увеличения скорости передачи зависит от разрядности символов, передаваемых от основного и дополнительного источников информации. Например, если количество элементов информационной последовательности равно и используется восьмипозиционная ФРМ, скорость передачи увеличивается в два с половиной раза .The numerical value of the increase in transmission speed depends on the bit depth of the symbols transmitted from the main and additional sources of information. For example, if the number of elements of the information sequence is and an eight-position PRM is used , transmission speed increases two and a half times .
Пример технической реализации цифровым методом устройства формирования сигнала согласно заявленному способу приведен на фиг. 2.An example of a technical implementation by a digital method of a signal conditioning device according to the claimed method is shown in Fig. 2.
Устройство содержит:The device contains:
1 - формирователь тактовой частоты (ФТЧ);1 - clock frequency driver (CFC);
2 - счетчик-таймер;2 - counter-timer;
3, 6, 12, 19 - параллельный регистр;3, 6, 12, 19 - parallel register;
4 - счетчик по модулю N, где N - количество элементов синхронизирующей ПСП;4 - modulo N counter, where N is the number of elements of the synchronizing memory bandwidth;
5 - счетчик по модулю N+1;5 - modulo counter N+1 ;
7, 8, 13, 14, 16, 22 - постоянное запоминающее устройство (ПЗУ);7, 8, 13, 14, 16, 22 - read-only memory (ROM);
9, 10 - сумматор по модулю N;9, 10 - modulo N adder;
11, 15, 17, 18 - сумматор по модулю M;11, 15, 17, 18 - modulo M adder;
20 - фильтр;20 - filter;
21 - цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП);21 - digital-to-analog converter (DAC);
23 - формирователь частоты дискретизации (ФЧД).23 - sampling frequency generator (SFD).
Устройство работает следующим образом. Сигнал тактовой частоты, формируемый ФТЧ 1, поступает на тактовые входы счетчика по модулю и счетчика по модулю 5. При отсутствии сигнала разрешения передачи РП от устройства передачи данных (УПД) счетчики 4, 5, а также счетчик-таймер 2 находятся в исходном (нулевом) состоянии. По приходу сигнала РП на выходах счетчика 4 формируется периодическая последовательность многоразрядных двоичных чисел , которая поступает на адресные входы ПЗУ 8. В ПЗУ 8 записаны значения элементов синхронизирующей ПСП и циклически сдвинутый синхронизирующей ПСП, поэтому на его выходе формируются периодическая синхронизирующая ПСП и задержанная на целое число периодов тактовой частоты синхронизирующая ПСП. На выходах счетчика 5 формируется периодическая последовательность многоразрядных двоичных чисел , которая поступает на один из входов сумматора 9. Сигнал с выхода переноса счетчика 5 поступает на тактовый вход счетчика-таймера 2, задающего время передачи синхросигнала, кратного периоду повторения информационной ПСП. При передаче синхросигнала на выходе счетчика-таймера 2 отсутствует сигнал разрешения передачи данных РД и параллельные регистры 3, 6, 12 удерживаются в нулевом состоянии. При этом на выходе сумматора 9, осуществляющего суммирование по модулю , формируется периодическая последовательность чисел , поступающая на адресные входы ПЗУ 13. На старший разряд ПЗУ 13 поступает сигнал с выхода переноса счетчика 5. В ПЗУ 13 записаны значения элементов информационной ПСП (неудлинённой) при нулевом значении старшего разряда адреса и постоянное значение при единичном, поэтому на входе ПЗУ 13 формируется периодическая информационная ПСП.The device works as follows. The clock frequency signal generated by PFC 1 is supplied to the clock inputs of the counter modulo And modulo counter 5. In the absence of a signal to enable RP transmission from the data transmission device (DTD), counters 4, 5, as well as counter-timer 2 are in the initial (zero) state. Upon arrival of the RP signal at the outputs of counter 4, a periodic sequence of multi-bit binary numbers is formed, which arrives at the address inputs of ROM 8. ROM 8 contains the values of the elements of the synchronizing PSP and the cyclically shifted synchronizing PSP, therefore, at its output, a periodic synchronizing PSP and a synchronizing PSP delayed by an integer number of clock periods are formed. At the outputs of counter 5, a periodic sequence of multi-bit binary numbers is formed, which is supplied to one of the inputs of the adder 9. The signal from the transfer output of the counter 5 is supplied to the clock input of the counter-timer 2, which sets the transmission time of the clock signal, a multiple of the repetition period of the information PSP. When transmitting a clock signal, there is no signal to enable data transfer RD at the output of counter-timer 2 and parallel registers 3, 6, 12 are held in the zero state. In this case, at the output of adder 9, which performs modulo summation, a periodic sequence of numbers is formed, arriving at the address inputs of ROM 13. The high-order bit of ROM 13 receives a signal from the transfer output of counter 5. ROM 13 contains the values of the elements of the information PSP (non-extended) when the high-order bit of the address is zero and a constant value when it is one, therefore, at the input of ROM 13 is formed periodic information PSP.
Формирование отсчетов синхросигнала происходит следующим образом. Импульсы частоты дискретизации с выхода ФЧД 23 поступают на тактовой вход параллельного регистра 19, на информационный вход которого поступает сигнал с выхода сумматора 15, а выход подается на один из входов сумматора 15. На второй вход сумматора 15 подается двоичный код несущей частоты. За счет обратной связи в паре параллельный регистр 19 - сумматор 15 происходит «накопление» фазы сигнала несущей частоты. Значение несущей частоты равно ,The generation of clock signal samples occurs as follows. The sampling frequency pulses from the output of the FPD 23 are supplied to the clock input of the parallel register 19, the information input of which receives a signal from the output of the adder 15, and the output is fed to one of the inputs of the adder 15. The binary code of the carrier frequency is supplied to the second input of the adder 15. Due to feedback in the pair parallel register 19 - adder 15, the phase of the carrier frequency signal is “accumulated”. The carrier frequency value is ,
где: - значение частоты дискретизации;Where: - sampling frequency value;
K - значение кода несущей часты; K - carrier frequency code value;
M - модуль, по которому осуществляется суммирование в сумматоре 15. M is the module by which summation is carried out in adder 15.
Последовательность отсчетов фазы сигнала несущей частоты с выхода параллельного регистра 19 поступает на один из входов сумматора 18, осуществляющего суммирование двух чисел по модулю М. На второй вход сумматора 18 поступает сигнал с выхода сумматора 11. При формировании синхросигнала параллельные регистры 3 и 12 находятся в нулевом состоянии, на выходе ПЗУ 7 также нулевой код, поэтому на выходе сумматора 11 устанавливается нулевой код. Отсчеты фазы сигнала несущей частоты проходят без изменений на вход сумматора 17, где суммируются по модулю М с последовательностью чисел с выхода ПЗУ 16. На адресные входы ПЗУ 16 поступает синхронизирующая ПСП и задержанная синхронизирующая ПСП с выхода ПЗУ 8, информационная ПСП c выхода ПЗУ 13 и сигнал разрешения передачи данных РД с выхода счетчика-таймера 2. При отсутствии сигнала РД на выходе ПЗУ 16 формируется числа в соответствии с формулойThe sequence of samples of the phase of the carrier frequency signal from the output of parallel register 19 is supplied to one of the inputs of the adder 18, which sums two numbers modulo M. The second input of adder 18 receives a signal from the output of adder 11. When generating a clock signal, parallel registers 3 and 12 are in zero state, the output of ROM 7 is also a zero code, so the output of adder 11 is set to a zero code. The phase samples of the carrier frequency signal pass without changes to the input of the adder 17, where they are summed modulo M with a sequence of numbers from the output of ROM 16. The synchronizing RSP is received at the address inputs of ROM 16 and delayed synchronizing PSP from the output of ROM 8, information PSP from the output of ROM 13 and the signal to enable data transfer RD from the output of counter-timer 2. In the absence of the RD signal, numbers are generated at the output of ROM 16 in accordance with the formula
Так как число соответствует фазе , то формируемые в ПЗУ 16 приращение фазы имеет видSince the number corresponds to phase , then the phase increment generated in ROM 16 has the form
Сигнал с выхода сумматора 17 поступает на адресный вход ПЗУ 22, в котором записана таблица косинусов углов , где A - значение кода адреса. Выходной сигнал ПЗУ 22 преобразуется в аналоговый сигнал в ЦАП 21 и после фильтрации в фильтре 20 поступает на выход устройства.The signal from the output of adder 17 is supplied to the address input of ROM 22, in which the table of cosines of angles is written, WhereA - code value addresses. The output signal of the ROM 22 is converted into an analog signal in the DAC 21 and, after filtering in the filter 20, is supplied to the output of the device.
При передаче данных на выходе счетчика-таймера 2 устанавливается сигнал разрешения передачи данных РД, который разрешает запись информации в регистры 3, 6 и 12.When transmitting data, the output of counter-timer 2 sets the data transfer enable signal RD, which allows writing information to registers 3, 6 and 12.
Сигнал ТИ с выхода переноса счетчика 5 поступает на тактовые входы параллельных регистров 3 и 6 и внешнее устройство передачи данных УПД. По этому сигналу УПД выдает многоразрядные коды очередных трех передаваемых информационных символов на входы параллельных регистров 3 и 6.The TI signal from the transfer output of counter 5 is supplied to the clock inputs of parallel registers 3 and 6 and the external data transmission device UPD. Using this signal, the UTD issues multi-bit codes of the next three transmitted information symbols to the inputs of parallel registers 3 and 6.
Код информационного символа с выхода регистра 3 поступает на вход ПЗУ 7, в котором записаны числа , соответствующие приращениям фаз .The code of the information symbol from the output of register 3 is supplied to the input of ROM 7, in which the numbers are written , corresponding to phase increments .
Сигнал с выхода ПЗУ 7 поступает на вход сумматора 11, суммирующего два числа по модулю . На второй вход сумматора 11 подается сигнал с выхода регистра 12, а выход поступает на входы сумматора 18 и регистра 12. В регистре 12 хранится код начальной фазы сигнала на предыдущей посылке (периоде повторения информационной ПСП). В сумматоре 11 к нему прибавляется код приращения фазы с выхода ПЗУ 7 и формируется код текущей начальной фазы сигнала. В сумматоре 18 он суммируется с кодом фазы гармонического сигнала несущей частоты и поступает на вход сумматора 17.The signal from the output of ROM 7 is supplied to the input of adder 11, which sums two numbers modulo . The second input of adder 11 receives a signal from the output of register 12, and the output goes to the inputs of adder 18 and register 12. Register 12 stores the code of the initial phase of the signal on the previous parcel (repetition period of the information PRP). In adder 11, the phase increment code from the output of ROM 7 is added to it and the code for the current initial phase of the signal is generated. In adder 18 it is summed with the phase code of the harmonic signal of the carrier frequency and is fed to the input of adder 17.
Коды двух информационных символов с выходов регистра 6 поступают на вторые входы сумматоров 9 и 10, суммирующих два числа по модулю N. На выходах сумматоров 9 и 10 формируются циклически сдвинутые последовательности . Двоичные представления величин сдвигов равны кодам информационных символов. На выходах ПЗУ 9 и 10 формируются циклически сдвинутые неудлинённые информационные ПСП. В конце периода повторения информационной ПСП на выходе счетчика по модулю 5 возникает сигнал переноса, по которому на выходах ПЗУ 9 и 10 возникает один и тот же уровень логической единицы или нуля. Таким способом к циклически сдвинутой неудлинённой информационной ПСП добавляется постоянный элемент и на выходах ПЗУ 9 и 10 формируются модулированные ПСП , поступающие на адресные входы ПЗУ 16. ПЗУ 16 при наличии на одном из адресных входов сигнала разрешения передачи данных РД формирует на выходе код в соответствии с формулойThe codes of two information symbols from the outputs of register 6 arrive at the second inputs of adders 9 and 10, summing two numbers modulo N. At the outputs of adders 9 and 10, cyclically shifted sequences are formed . Binary representations of shift values are equal to codes of information symbols. At the outputs of ROM 9 and 10, cyclically shifted non-extended information PSPs are formed. At the end of the repetition period of the information PSP at the modulo counter output 5, a carry signal occurs, which causes the same level of logical one or zero to appear at ROM outputs 9 and 10. In this way, a constant element is added to the cyclically shifted non-extended information PSP and modulated PSP is formed at the outputs of ROM 9 and 10 , arriving at the address inputs of ROM 16. ROM 16, if there is a data transmission permission signal at one of the address inputs, the RD generates a code at the output in accordance with the formula
что соответствует приращению фазыwhich corresponds to the phase increment
В сумматоре 17 этот код суммируется с кодом фазы с выхода сумматора 15 и поступает на адресные входы ПЗУ 22.In adder 17, this code is summed with the phase code from the output of adder 15 and sent to the address inputs of ROM 22.
Источники информации:Information sources:
1. Скляр Б. Цифровая связь. Теоретические основы и практическое применение. Изд. 2-е, испр.: Пер. с англ. - М.: Издательский дом «Вильямс», 2004. - 1104с., с. 733-819.1. Sklyar B. Digital communication. Theoretical foundations and practical application. Ed. 2nd, rev.: Transl. from English - M.: Williams Publishing House, 2004. - 1104 p., p. 733-819.
2. Борисов В.И. и др. Помехозащищенность систем радиосвязи с расширением спектра сигналов модуляцией несущей псевдослучайной последовательностью - М.: Радио и связь, 2003. - 641с.2. Borisov V.I. and others. Noise immunity of radio communication systems with expansion of the signal spectrum by modulation of a carrier pseudo-random sequence - M.: Radio and Communications, 2003. - 641 p.
3. Патент RU 2646 353 С1. Передатчик повышенной структурной и энергетической скрытности. Опубликовано 02.03.2018. Бюл. №7.3. Patent RU 2646 353 C1. Transmitter of increased structural and energy secrecy. Published 03/02/2018. Bull. No. 7.
4. Патент RU 2127 486 С1. Способ и устройство передачи сообщений широкополосными сигналами. Опубликовано 10.03.1999.4. Patent RU 2127 486 C1. Method and device for transmitting messages using broadband signals. Published 03/10/1999.
5. Патент RU 2279 183 С2. Способ передачи информации в системе связи с широкополосными сигналами. Опубликовано 27.06.2006. Бюл. №18.5. Patent RU 2279 183 C2. Method of transmitting information in a communication system with broadband signals. Published 06/27/2006. Bull. No. 18.
6. Патент RU 2769 378 С1. Способ пакетной передачи данных шумоподобными сигналами. Опубликовано 30.03.2022. Бюл. №10.6. Patent RU 2769 378 C1. A method of packet data transmission using noise-like signals. Published 03/30/2022. Bull. No. 10.
7. Окунев Ю.Б. Цифровая передача информации фазоманипулированными сигналами - М.: Радио и связь, 1991. - 296с.7. Okunev Yu.B. Digital transmission of information by phase-shift keyed signals - M.: Radio and Communications, 1991. - 296 p.
Claims (1)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2817400C1 true RU2817400C1 (en) | 2024-04-16 |
Family
ID=
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1993011605A1 (en) * | 1991-11-27 | 1993-06-10 | Communications Satellite Corporation | Digital demodulator for preamble-less burst communications |
| US5272700A (en) * | 1989-02-28 | 1993-12-21 | First Pacific Networks, Inc. | Spectrally efficient broadband transmission system |
| RU2362273C2 (en) * | 2007-07-11 | 2009-07-20 | Государственное образовательное учреждение Высшего профессионального образования "Тамбовский государственный технический университет" ГОУ ВПО "ТГТУ" | Method of transmitting information using pseudonoise signals and device to this end |
| EP3185495A1 (en) * | 2014-08-21 | 2017-06-28 | Sony Corporation | Signal processing device and method |
| RU2691733C1 (en) * | 2018-10-15 | 2019-06-18 | Акционерное общество "Концерн "Созвездие" | Device for generation and processing of broadband signals |
| RU2769378C1 (en) * | 2021-08-09 | 2022-03-30 | Акционерное общество "Концерн "Созвездие" | Method for packet data transmission with noise-like signals |
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5272700A (en) * | 1989-02-28 | 1993-12-21 | First Pacific Networks, Inc. | Spectrally efficient broadband transmission system |
| WO1993011605A1 (en) * | 1991-11-27 | 1993-06-10 | Communications Satellite Corporation | Digital demodulator for preamble-less burst communications |
| RU2362273C2 (en) * | 2007-07-11 | 2009-07-20 | Государственное образовательное учреждение Высшего профессионального образования "Тамбовский государственный технический университет" ГОУ ВПО "ТГТУ" | Method of transmitting information using pseudonoise signals and device to this end |
| EP3185495A1 (en) * | 2014-08-21 | 2017-06-28 | Sony Corporation | Signal processing device and method |
| RU2691733C1 (en) * | 2018-10-15 | 2019-06-18 | Акционерное общество "Концерн "Созвездие" | Device for generation and processing of broadband signals |
| RU2769378C1 (en) * | 2021-08-09 | 2022-03-30 | Акционерное общество "Концерн "Созвездие" | Method for packet data transmission with noise-like signals |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JPH06296171A (en) | Broad-band transmission system | |
| JPH10112695A (en) | Communication system for spread spectrum pulse position modulation | |
| KR20050115236A (en) | Method and apparatus for frequency division multiplexing | |
| CN110266344A (en) | A kind of chaotic mixing spread spectrum secrecy underwater acoustic communication method | |
| CN111970087A (en) | GMSK modulation hardware implementation method | |
| ES2255237T3 (en) | METHOD AND APPLIANCE FOR MULTIPLE ACCESS IN A COMMUNICATIONS SYSTEM. | |
| RU2362273C2 (en) | Method of transmitting information using pseudonoise signals and device to this end | |
| CN109547060B (en) | Frequency hopping spread spectrum signal transmitting device, frequency hopping spread spectrum signal receiving device, frequency hopping spread spectrum communication system and frequency hopping spread spectrum communication method | |
| CN112020830A (en) | Telegraph text signal broadcasting method and device based on phase discontinuous R-CSK modulation | |
| RU2817400C1 (en) | Method of packet data transmission with noise-like signals | |
| RU2817303C1 (en) | Method of packet data transmission with noise-like phase-shift keyed signals | |
| KR20080002775A (en) | Circuit arrangement and method for receiving specially designed coded signals | |
| RU2691733C1 (en) | Device for generation and processing of broadband signals | |
| RU2803622C1 (en) | Method for packet data transmission with noise-like signals | |
| RU2801875C1 (en) | Method for packet data transmission by noise-like phase key signals | |
| RU2731681C1 (en) | Method of forming noise-like phase-shift keyed signals | |
| RU2699819C1 (en) | Method of generating signals with a spread spectrum | |
| Chakrabarti et al. | Design of sequences with specified autocorrelation and cross correlation | |
| RU2699818C1 (en) | Method of generating signals with a spread spectrum | |
| RU2699817C1 (en) | Method of generating signals with a spread spectrum | |
| RU2769378C1 (en) | Method for packet data transmission with noise-like signals | |
| RU2801873C1 (en) | Method for forming noise-like signals | |
| CN108400865B (en) | Chaotic encryption method based on DCSK | |
| RU2791224C1 (en) | Noise-like signals generating method | |
| RU2782343C1 (en) | Method for generating noise-like phase-manipulated signals |