СПОСОБ ПЕРЕДАЧИ И ПРИЕМА ИНФОРМАЦИИ ПО КАНАЛУ СВЯЗИ Российский патент 1997 года по МПК H04L27/32 

Изобретение относится к области обмена дискретной информацией с применением систем связи с амплитудными, фазовыми, частотными видами модуляций, используемых в различных каналах связи.

Известно устройство, реализующее способ, который по совокупности действий наиболее близок к предлагаемому способу и поэтому выбран в качестве прототипа.

В известном способе формируют схему расположения совокупности сигнальных "точек-векторов", которые являются концами сигнальных векторов, расположенных на векторной плоскости. В качестве векторной плоскости используется двухкоординатная плоскость в прямоугольных координатах, у которых параметрами "точки-вектора" будут проекции вектора на оси X и Y. Сигнальная точка одна из точек принятой схемы, обладающая индивидуальными координатами на векторной плоскости и соответствующая определенному знаку (коду), необходимому для передачи информации.

В известном способе определяют параметры синусоидального сигнала, необходимого для формирования информационного сигнала и длительности его посылки, формируют посылки информационных сигналов, по параметрам соответствующих "точек-векторов", передают сформированные посылки в канал связи, принимают переданные посылки информационных сигналов, прошедших через канал связи, определяют параметры принятого информационного сигнала, идентифицируют принятый информационный сигнал, и преобразуют его в форму, удобную для потребителя.

Однако, в предложенном способе недостаточно высока достоверность идентификации информационного сигнала, пошедшего через канал связи и подвергшегося там искажениям, т.к. решение по идентификации сигнала происходит пороговым методом и в системе координат, имеющих фазовую и амплитудную нестабильность во времени. (В системах передачи данных, использующих сигнальную совокупность, содержащую более 2-х сигнальных "точек-векторов", принципиально необходимым и влияющим на достоверность идентификации принимаемых сигналов является фазовая и амплитудная стабильность системы координат, в которых на приемной стороне проводится идентификация сигнальной совокупности, по отношению к системе координат на передающей стороне). Задача повышения достоверности восстановления информационного сигнала, прошедшего через канал связи, в предлагаемом способе решается за счет введения опорного сигнала, который связан с динамическим диапазоном информационных сигналов, суммируется с информационным сигналом и передается в линию связи, а после приема выделяется из принятого сигнала и позволяет восстановить параметры переданных сигналов за счет известного соотношения между параметрами в опорном и информационном сигналах. Во-вторых, задача повышения достоверности идентификации принятых информационных сигналов решается за счет привязки опорного сигнала к сформированной схеме расположения совокупности сигнальных "точек-векторов" на векторной плоскости. Саму схему получают "естественным" путем при помощи векторного суммирования элементарных сигнальных "точек-векторов" в различных сочетаниях. (Элементарная сигнальная "точка-вектор" это одна из числа точек первоначально выбираемых для формирования совокупности сигнальных "точек-векторов").

На чертежах показаны схемы, помогающие понять сущность предложенного способа.

На фиг. 1 изображена векторная плоскость с нанесенными на ней 5-ю элементарными сигнальными "точками-векторами". На фиг.1а в прямоугольной системе координат, на фиг.1б в полярной системе координат.

На фиг.2 схема совокупности сигнальных "точек-векторов", сформированная из 5-ти элементарных.

На фиг. 3 последовательность формирования информационного сигнала (элементарные информационные сигналы, на фиг.3а, и информационные сигналы полученные путем суммирования, на фиг.3б, в амплитудно-временном виде и в векторном виде).

На фиг.4 последовательность формирования суммарного сигнала (информационный сигнал опорный сигнал суммарный сигнал). В амплитудно-временном виде
На фиг.5 определение параметров и идентификация принятого сигнала.

Предлагаемый способ заключается в последовательном выполнении следующих действий.

Формируют схему расположения совокупности сигнальных "точек-векторов". Для этого предварительно рассматривают параметры схемы. Выбор количества сигнальных "точек-векторов" в схеме зависит от количества информационных знаков (символов), необходимых для обеспечения информационной передачи, с другой стороны число сигнальных "точек-векторов" в сформированной совокупности зависит от числа первоначально выбранных элементарных сигнальных "точек-векторов". Кроме того на выбор схемы влияют соображения оптимальной, в заданной полосе канала, скорости передачи и ее достоверности. Например, имея 3-и элементарных сигнальных "точки-вектора", одинаковых по амплитуде и равномерно смещенных по фазе (на векторной плоскости в полярных координатах), получаем 7 сигнальных "точек-векторов" (включая нуль-вектор). Имея 4 элементарных "точки-вектора" 9 сигнальных "точек-векторов", 5 элементарных "точек-векторов" (см. фиг.1) 31 сигнальную "точку-вектор" (см. фиг.2) и т.д.

Для формирования схемы, по заданной совокупности (количеству) входных знаков (символов), необходимых для передачи информации, задают необходимое количество элементарных сигнальных "точек-векторов", заранее зная какую совокупность сигнальных "точек-векторов" можно получить путем векторного суммирования известного числа элементарных сигнальных "точек-векторов" в различных сочетаниях и далее, проводя векторное суммирование, получают эту совокупность, а следовательно, и формируют требуемую схему.

Сформировав схему расположения сигнальных "точек-векторов", определяют динамический диапазон сигнальной совокупности на векторной плоскости. На приведенной на фиг. 2 схеме динамический диапазон распространяется от 0 до r_max, а если точка с координатами "0" не используется, от r_min до r_max.

Далее определяют соответствие каждой сигнальной "точки-вектора" определенному информационному знаку (символу). Преобразуют входные информационные знаки из формы, используемой потребителем, в форму, используемую при модуляции и жестко связанную с параметрами (геометрическими координатами), соответствующих этим знакам сигнальных "точек-векторов". Выбирают частоту W_и синусоидального сигнала, на базе которого формируются информационные сигналы, и длительность посылки Т_и информационного сигнала.

(Информационный сигнал синусоидальный сигнал, сформированный таким образом, что его параметры привязаны к геометрическим параметрам соответствующих "точек-векторов").

Для формирования соответствующих информационных сигналов S_и (см. фиг.3) сначала формируют элементарные информационные сигналы, которые представляют собой синусоидальный сигнал с частотой W_и и параметрами соответствующей элементарной сигнальной "точки-вектора". Такими параметрами являются амплитуда А и фаза F в полярной системе, или координаты X и Y в прямоугольной системе.

Соответствующие информационные сигналы формируют путем суммирования тех элементарных информационных сигналов, вектора которых суммируясь образовывают соответствующую данному информационному сигналу "точку-вектор" на сформированной схеме. Такое формирование можно проводить используя для этого память перепрограммируемого запоминающего устройства.

Далее в соответствии с определенной последовательностью входных знаков формируют информационные сигналы S_и в пакетах посылок.

Параллельно действиям по формированию информационного сигнала S_и формируют опорный сигнал S_о (см. фиг.4), с помощью которого на приемной стороне формируется фазовая плоскость, в которой и осуществляется идентификация сигнала. Частота формируемого опорного сигнала связана с выбранной частотой информационного сигнала соотношением W=W_и/N, где N - натуральное число.

Амплитуда опорного сигнала А_o связана с динамическим диапазоном сигнальной совокупности (с верхней границей диапазона расположения совокупности сигнальных точек А= Кr_max, где r_max верхняя граница диапазона расположения совокупности "точек-векторов") и величиной информационного сигнала.

Сформированный информационный сигнал S_и суммируют с опорным сигналом S_o, получают суммарный сигнал S_(и+о) (см. фиг.4) и модулируют этим сигналом по частоте несущий сигнал, посылаемый в канал связи F_и[S_(и+о)] Посланный в канал связи сигнал из-за наличия помех претерпевает искажения.

Прошедший через канал связи сигнал F_пр[S_(и+о)] принимают и проводят его частотную демодуляцию, выделяя принятый суммарный сигнал S_пр(и+о).

Следующее действие определение параметров и длительности принятого информационного сигнала. Для этого:
выделяют из суммарного принятого сигнала S_пр(и+о) принятый опорный сигнал S_пр(о);
измеряют его амплитуду А_пр.о сравнивают ее с известной величиной амплитуды опорного сигнала А_o, используемого при формировании суммарного сигнала S_(и+о), устанавливают по соотношению этих амплитуд коэффициент усиления суммарного принятого сигнала S_пр(и+о);
выделяют из двух сигналов S_пр(и+о) и S_пр(о) принятый информационный сигнал S_пр(и);
параллельно с предыдущим действием изменяют в N раз частоту опорного сигнала, получая при этом новую частоту опорного сигнала W_н(о) (эта частота равна частоте информационного сигнала);
формируют при помощи сигнала W_н(о) два ортогональных сигнала (W_нx, W_нy) для корреляционной обработки принятого информационного сигнала S_пр(и). (Ортогональные сигнала имеют одинаковую частоту и амплитуду, но их фазы сдвинуты на 90 градусов);
принятый информационный сигнал S_пр(и) умножают на ортогональные сигналы (W_нx, W_нy), получая при этом (см. фиг.5) корреляционные составляющие принятого информационного сигнала X_пр(и) и Y_пр(и), тем самым получают параметры принятого информационного сигнала на стабилизированной векторной плоскости.

Следующим действием идентифицируют принятый информационный сигнал согласно схемы расположения совокупности сигнальных точек на векторной (фазовой) плоскости (см. фиг.5).

Далее, в случае необходимости, проводят коррекцию принятых информационных сигналов на основе параметров принятого опорного сигнала.

В заключении преобразуют идентифицированный сигнал в форму удобную для потребителя.

Способ передачи и приема информации по каналу связи относится к области обмена дискретной информацией с комбинациями различных видов модуляции (в основном амплитудно-фазовая и амплитудно-фазово-частотная). Способ заключается в том, что формируют схему расположения совокупности сигнальных "точек-векторов" путем векторного суммирования заранее заданного известного числа элементарных сигнальных точек-векторов в различных сочетаниях, определяют соответствие каждой сигнальной "точки-вектора" определенному информационному знаку, определяют последовательность посылки информационных сигналов, после чего формируют соответствующие информационные сигналы и параллельно им опорный сигнал, проводят суммирование и передают их в канал связи, при прохождении через который сигнал искажается из-за наличия помех. Прошедший через канал связи сигнал принимают, демодулируют, обрабатывают, с учетом выделенного опорного сигнала, и определяют его параметры. После этого сигнал идентифицируют и при необходимости проводят коррекцию. Настоящий способ позволяет повысить достоверность идентификации сигналов прошедших через канал связи. 5 ил.

Способ передачи и приема информации по каналу связи, заключающийся в том, что формируют схему расположения совокупности сигнальных точек-векторов на векторной плоскости, выбирают параметры синусоидального сигнала, необходимого для формирования информационного сигнала, и длительность его посылки, формируют посылки передаваемых информационных сигналов по параметрам соответствующих сигнальных точек-векторов и по длительности посылки, передают посылки информационных сигналов в канал связи, принимают посылки информационных сигналов, прошедших через канал связи, определяют параметры принятого информационного сигнала, идентифицируют принятый информационный сигнал, преобразуют идентифицированный сигнал в форму, удобную для потребителя, отличающийся тем, что при формировании схемы расположения совокупности сигнальных точек-векторов задают количество и расположение элементарных сигнальных точек-векторов на векторной плоскости и получают совокупность сигнальных точек-векторов путем векторного суммирования элементарных сигнальных точек-векторов в различных сочетаниях, определяют динамический диапазон информационных сигналов на векторной плоскости по совокупности полученных сигнальных точек-векторов, при формировании посылок информационных сигналов сначала формируют элементарные информационные сигналы, соответствующие по своим параметрам элементарным точкам-векторам, а информационные сигналы формируют путем суммирования элементарных информационных сигналов в различных сочетаниях, формируют опорный сигнал, связывая его параметры с величиной динамического диапазона информационных сигналов и частотой информационного сигнала, устанавливая его фазу равной нулю относительно нулевой фазы векторной плоскости, а частоту выбирают по формуле W_о п W_ст/N, где N натуральное число, суммируют информационный сигнал с опорным, получая информационный передаваемый сигнал S_п(и+о), принимают переданный информационный сигнал, выделяют принятый суммарный информационный сигнал S_{п р(и+о)}, при определении параметров принятого сигнала выделяют из суммарного сигнала S_{п р(и+о)} принятый опорный сигнал S_п р(о), измеряют его амплитуду, устанавливая по ее значению коэффициент усиления сигнала S_{п р(и+о)}, выделяют из двух сигналов S_{п р(и+о)} и S_п р(о) информационный сигнал S_п р(и) и также одновременно изменяют в N раз частоту опорного сигнала S_п р(о), получая новый опорный сигнал S_{п р . н(о)}, из которого затем получают два квадратурных сигнала и осуществляют взаимно корреляционную обработку принятого информационного сигнала и корректируют полученный сигнал, по которому осуществляют идентификацию.