СИСТЕМА ПЕРЕДАЧИ И ПРИЕМА ИНФОРМАЦИИ Российский патент 2004 года по МПК H04L17/00 G08C19/12 

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в системе передачи и приема информации ОНЧ-диапазона, использующей широкополосные псевдослучайные сигналы с последовательным переключением радиочастот и помехоустойчивым корректирующим кодированием и функционирующей в условиях воздействия импульсных, сосредоточенных по спектру, сигналоподобных помех и белого гауссовского шума.

Известны системы для передачи и приема информации, содержащие источники информации, генераторы псевдослучайных кодов, передатчики и приемники, использующие как фазоманипулированные широкополосные, так и узкополосные сигналы. Недостатком таких систем является то, что используемые в них приемники в существенной степени подвержены воздействию импульсных и структурных помех [1-11].

Наиболее близкой по технической сущности к заявляемому изобретению является система для передачи и приема информации [5], в которой повышение помехоустойчивости достигается за счет осуществления совместно с корректирующим кодированием m-основной модуляции, n-повторов, перемежения на сигнальном и информационном уровнях. Система включает: на передающей стороне последовательно соединенные первый кодовый регистр, первый блок элементов И, первый дешифратор, первый блок ключей, блок кодовых регистров, коммутатор, второй кодовый регистр, второй блок элементов И, второй дешифратор, второй блок ключей, блок регистров, первый коммутатор, линейный блок, выход которого подключен к каналу связи, а также блок синхронизации, первый выход которого подключен к синхровходу первого кодового регистра, вход которого является информационным входом системы связи, второй выход блока синхронизации подключен к объединенным синхровходам первого блока элементов И и первого дешифратора, третий выход блока синхронизации подключен к объединенным синхровходам блока кодовых регистров и генератора эталонных кодовых слов, выходы которого подключены к сигнальным входам блока ключей, четвертый выход блока синхронизации подключен к объединенным синхровходам второго коммутатора и второго кодового регистра, пятый выход блока синхронизации подключен к объединенным синхровходам второго блока элементов И и второго дешифратора, шестой выход блока синхронизации подключен к объединенным синхровходам первого коммутатора, блока регистров и блока регистров эталонных весовых коэффициентов, выходы которого подключены к сигнальным входам второго блока ключей, на приемной стороне: последовательно соединенные линейный блок, цифровой согласованный фильтр, дешифратор, кодовый регистр, блок элементов И, блок демодуляторов, блок сумматоров, блок выбора максимума, коммутатор, блок ключей, буферный регистр, выход которого является информационным выходом системы, вход линейного блока подключен к каналу связи, а также блок синхронизации, первый выход которого подключен к объединенным синхровходам кодового регистра и дешифратора, второй выход блока синхронизации подключен к объединенным синхровходам блока элементов И и блока регистров эталонных кодовых слов, выходы которого подключены к сигнальным входам блока демодуляторов, третий выход блока синхронизации подключен к объединенным синхровходам блока сумматоров и блока выбора максимума, четвертый выход блока синхронизации подключен к объединенным синхровходам коммутатора, блока ключей и блока регистров эталонных кодовых слов, выходы которого подключены к сигнальным входам блока ключей, при этом второй выход цифрового согласованного фильтра подключен ко входу блока синхронизации.

Недостатком системы является то, что она позволяет осуществлять связь только с одним абонентом, но не позволяет осуществлять многоадресную связь со многими абонентами.

Требуемый технический результат изобретения - расширение функциональных возможностей системы посредством осуществления многоадресной связи.

Указанный технический результат достигается тем, что в известной системе для передачи и приема информации, включающей: на передающей стороне последовательно соединенные первый кодовый регистр, первый блок элементов И, первый дешифратор, первый блок ключей, блок кодовых регистров, коммутатор, второй кодовый регистр, второй блок элементов И, второй дешифратор, второй блок ключей, блок регистров, первый коммутатор, линейный блок, выход которого подключен к каналу связи, а также блок синхронизации, первый выход которого подключен к синхровходу первого кодового регистра, вход которого является информационным входом системы связи, второй выход блока синхронизации подключен к объединенным синхровходам первого блока элементов И и первого дешифратора, третий выход блока синхронизации подключен к объединенным синхровходам блока кодовых регистров и генератора эталонных кодовых слов, выходы которого подключены к сигнальным входам блока ключей, четвертый выход блока синхронизации подключен к объединенным синхровходам второго коммутатора и второго кодового регистра, пятый выход блока синхронизации подключен к объединенным синхровходам второго блока элементов И и второго дешифратора, шестой выход блока синхронизации подключен к объединенным синхровходам первого коммутатора, блока регистров и блока регистров эталонных весовых коэффициентов, выходы которого подключены к сигнальным входам второго блока ключей, на приемной стороне: последовательно соединенные линейный блок, цифровой согласованный фильтр, дешифратор, кодовый регистр, блок элементов И, блок демодуляторов, блок сумматоров, блок выбора максимума, коммутатор, блок ключей, буферный регистр, выход которого является информационным выходом системы, вход линейного блока подключен к каналу связи, а также блок синхронизации, первый выход которого подключен к объединенным синхровходам кодового регистра и дешифратора, второй выход блока синхронизации подключен к объединенным синхровходам блока элементов И и блока регистров эталонных кодовых слов, выходы которого подключены к сигнальным входам блока демодуляторов, третий выход блока синхронизации подключен к объединенным синхровходам блока сумматоров и блока выбора максимума, четвертый выход блока синхронизации подключен к объединенным синхровходам коммутатора, блока ключей и блока регистров эталонных кодовых слов, выходы которого подключены к сигнальным входам блока ключей, при этом второй выход цифрового согласованного фильтра подключен к входу блока синхронизации, дополнительно включаются: на передающей стороне - последовательно соединенные кодовый регистр и блок элементов И, выход которого соединен с входом второго кодового регистра, а также блок регистров эталонных весовых коэффициентов маркерной группы, синхронный вход которого объединен с синхровходом блока регистров эталонных весовых коэффициентов информационной группы, а выходы подключены ко входу первого коммутатора, при этом седьмой выход блока синхронизации соединен с синхровходом блока элементов И, восьмой выход блока синхронизации соединен со вторым входом кодового регистра, первый вход кодового регистра является входом системы, на приемной стороне - два блока ключей, ключ, блок обнаружения сигнала, схема ИЛИ, инвертор, а также блок регистров эталонных весовых коэффициентов информационной группы и блок регистров эталонных весовых коэффициентов маркерной группы, при этом входы первого блока ключей объединены с выходами блока регистров эталонных весовых коэффициентов информационной группы, входы второго блока ключей объединены с выходами блока регистров эталонных весовых коэффициентов маркерной группы, объединенные выходы первого и второго блоков ключей подключены к входам цифрового согласованного фильтра, информационный выход которого через ключ соединен с входом дешифратора, второй выход цифрового согласованного фильтра подключен ко второму входу блока синхронизации, третий выход цифрового согласованного фильтра подключен к входу блока обнаружения сигнала, первый выход которого объединен с первым входом блока синхронизации, второй выход блока обнаружения сигнала подключен к первому входу схемы ИЛИ, выход которой подключен к объединенным вторым входам первого блока ключей, цифрового согласованного фильтра, ключа и через инвертор к управляющему входу второго блока ключей, при этом пятый выход блока синхронизации объединен со вторым входом схемы ИЛИ, шестой выход блока синхронизации подключен к объединенным синхровходам блока регистров эталонных весовых коэффициентов информационной группы и блока регистров эталонных весовых коэффициентов маркерной группы.

Отличительными признаками предлагаемой системы являются введенные в схему приемопередающей аппаратуры вышеперечисленные элементы и связи между ними, благодаря чему расширяются функциональные возможности системы и осуществляется многоканальная связь. В научно-технической литературе не обнаружено технических решений с указанной совокупностью существенных признаков. Следовательно, предложение отвечает критерию новизны.

Поскольку совокупность введенных элементов и их связи до даты подачи заявки в патентной и научной литературе не обнаружены, то предлагаемый технический результат соответствует изобретательскому уровню.

Структурная схема системы для приема и передачи информации приведена на фиг.1 (передающая сторона) и на фиг.2 (приемная сторона).

Предлагаемая система для передачи и приема информации включает на передающей стороне: последовательно соединенные первый кодовый регистр 1, первый блок 2 элементов И, второй кодовый регистр 3, второй блок 4 элементов И, первый дешифратор 5 и первый блок 7 ключей, а также последовательно соединенные блок 8 кодовых регистров, первый коммутатор 9, третий кодовый регистр 10, третий блок 11 элементов И, второй дешифратор 12, второй блок 13 ключей, блок 16 регистров, второй коммутатор 17 и линейный блок 18, выход которого подключен к каналу связи, а также блок 19 синхронизации, восьмой выход которого соединен с первым входом кодового регистра 1, второй вход которого является входом системы, седьмой выход блока 19 синхронизации подключен ко второму входу первого блока 2 элементов И, первый выход блока 19 синхронизации подключен ко второму входу второго кодового регистра 3, второй выход блока 19 синхронизации подключен к объединенным вторым входам второго блока элементов И и первого дешифратора 5, третий выход блока 19 синхронизации подключен к объединенным входам блока 8 кодовых регистров и генератора эталонных кодовых слов 6, выходы которого подключены к сигнальным входам первого блока 7 ключей, четвертый выход блока 19 синхронизации подключен к объединенным входам первого коммутатора 9 и третьего кодового регистра 10, пятый выход блока 19 синхронизации подключен к объединенным входам третьего блока 11 элементов И и второго дешифратора 12, шестой выход блока 19 синхронизации подключен к объединенным входам блока 16 регистров, второго коммутатора 17 и блока 14 регистров эталонных весовых коэффициентов информационной группы и блока 15 регистров эталонных весовых коэффициентов маркерной группы, выходы блока 14 регистров эталонных весовых коэффициентов подключены к сигнальным входам второго блока ключей 13, выходы блока 15 регистров эталонных весовых коэффициентов маркерной группы подключены к входам второго коммутатора 17, на приемной стороне - последовательно включенные линейный блок 20, цифровой согласованный фильтр 21, ключ 22, дешифратор 30, кодовый регистр 31, блок 32 элементов И, блок 34 демодуляторов, блок 35 сумматоров, блок 36 выбора максимума, коммутатор 37, третий блок 39 ключей, буферный регистр 40, выход которого является выходом системы, а также блок синхронизации 41, первый выход которого подключен к объединенным синхровходам дешифратора 30 и кодового регистра 31, второй выход блока 41 синхронизации подключен к объединенным синхровходам блока 32 элементов И и блока регистров эталонных кодовых слов 33, выходы которого подключены к сигнальным входам блока 34 демодуляторов, третий выход блока 41 синхронизации подключен к объединенным синхровходам блока 35 сумматоров и блока 36 выбора максимума, четвертый выход блока синхронизации 41 подключен к объединенным синхровходам коммутатора 37, третьего блока 39 ключей и блока 38 регистров эталонных слов, выходы которого подключены к сигнальным входам третьего блока 39 ключей, пятый выход блока синхронизации 41 подключен к объединенным синхровходам блока 27 регистров эталонных весовых коэффициентов информационной группы и блока 26 регистров эталонных весовых коэффициентов маркерной группы, при этом выходы блока 27 регистров эталонных весовых коэффициентов информационной группы через блок 23 ключей и выходы блока 26 регистров эталонных весовых коэффициентов маркерной группы через блок 24 ключей подключен к входам цифрового согласованного фильтра 21, второй выход цифрового согласованного фильтра 21 подключен ко второму входу блока синхронизации 41, шестой выход блока синхронизации 41 подключен к первому входу схемы ИЛИ 29, выход которой подключен к объединенным синхровходам первого блока 23 ключей, через инвертор 25 второго блока 24 ключей, ключа 22 и цифрового согласованного фильтра 21, третий выход цифрового согласованного фильтра 21 подключен к входу блока 28 обнаружения сигнала, первый выход которого подключен к первому входу блока 41 синхронизации, второй выход блока 28 обнаружения сигнала подключен ко второму входу схемы ИЛИ 29, при этом вход линейного блока 20 подключен к каналу связи.

Система для передачи и приема информации работает следующим образом.

Работа системы на передающей стороне. Двоичные символы входной информации в реальном темпе времени с частотой f_m поступают в кодовый регистр 1, откуда с приходом импульса синхронизации с частотой из блока 19 синхронизации, через блок 2 элементов И поступают во второй кодовый регистр 3, из которого с приходом импульса синхронизации с частотой параллельно по m символов через блок 4 элементов И поступают на входы первого дешифратора 5, на выходе которого появляется сигнал, который с частотой поступает на соответствующий i-й выход первого блока 7 ключей и открывает i-й выход генератора эталонных кодовых слов 6, соответствующий поступившему на вход первого дешифратора 5 кодовому слову. С выхода блока 7 ключей сигнал последовательно заносится во все 2^m-1 разряды i-го регистра блока 8 кодовых регистров, откуда в соответствии с синхроимпульсом с частотой через коммутатор 9, последовательно опрашивающий все от первого до m-1 столбцы каждой i-й строки, поступает с тактовой частотой в кодовый регистр 10, откуда с приходом импульса синхронизации с частотой из блока 19 синхронизации через блок 11 элементов И поступает параллельно на входы дешифратора 12, на выходе которого появляется сигнал, который поступает на соответствующий i-й вход блока 13 ключей с частотой и открывает i-(i-(m-1)) выход блока 14 регистров эталонных весовых коэффициентов информационной группы. С выхода ключа сигнал поступает в 1-(m-1) столбцы порядковой строки блока 16 регистров, откуда с приходом синхроимпульса с частотой через второй коммутатор 17, последовательно опрашивающий сначала 2^m-1 выходов блока 15 регистров эталонных весовых коэффициентов маркерной группы, а затем последовательно по столбцам опрашивающий блок 16 регистров, поступает в линейный блок 18 с частотой и затем поступает в канал связи.

Работа системы на приемной стороне. В канале на сигнал воздействует комплекс помех, в результате чего на приемной стороне на вход линейного блока 20 поступает аддитивная смесь сигнала, сосредоточенной по спектру, импульсной структурной помехи и белого гауссовского шума. С линейного блока 20 сигнал поступает в цифровой согласованный фильтр 21, в котором выделяются параметры сигнала для поиска, обнаружения и синхронизации.

Параметр сигнала в виде накопленной энергии 2^m-1 элементов маркерной группы для поиска поступает на вход блока 28 обнаружения сигнала, представляющего собой пороговое устройство. В случае превышения порога потенциал с выхода порогового устройства поступает в блок 41 синхронизации и на вход схемы ИЛИ 29. Одновременно параметр сигнала в виде результатов свертки в двух разнесенных во времени опорных каналах, необходимый для синхронизации, поступает на второй вход блока 41 синхронизации, в котором определяются знак и величина задержки опорного сигнала относительно принимаемого. После прихода в блок синхронизации 41 потенциала, свидетельствующего о наличии сигнала из блока 28, в блоке 41 синхронизации осуществляется подстройка тактовых частот, предназначенных для подачи на объединенные входы блока 27 регистров эталонных весовых коэффициентов информационной группы и блока 26 регистров эталонных весовых коэффициентов маркерной группы. Затем с выхода блока 41 синхронизации управляющий сигнал через схему ИЛИ 29 поступает на объединенные входы первого блока 23 ключей, цифрового согласованного фильтра 21, ключа 22 и через инвертор 25 на управляющий вход блока 24 ключей. В результате воздействия этого сигнала система из режима поиска, обнаружения и синхронизации переходит в режим приема информации. С информационного выхода цифрового согласованного фильтра 21 через ключ 22 сигнал поступает с тактовой частотой на вход дешифратора 30, на выходе которого появляется двоичный сигнал, который поступает поразрядно в кодовый регистр 31, с выхода которого через блок 32 элементов И поступает одновременно на все 2^m входа m-1 блока 34 демодуляторов, где происходит перемножение с опорными кодами, поступающими на опорные входы блока 34 демодуляторов с выхода блока 33 регистров эталонных кодовых слов с тактовой частотой . С 2^m каналов m-1 блоков 34 демодуляторов перемноженные значения принятых и опорных сигналов поступают на 2^m входов блоков 35 сумматоров, где они складываются на периоде 2^m-1 элементов и с приходом импульса синхронизации с частотой из блока 41 синхронизации поступают в цифровом виде на 2^m входа m-1 блоков 36 выбора максимума, в котором максимальным сигналом определяется i-й номер выхода блока 36 выбора максимума. Коммутатор 37 с частотой подключает выходы блока 36 выбора максимума к входам блока 39 ключей, где открывается соответствующий i-й ключ, через который с i-го выхода блока 38 регистров эталонных слов поступает на вход буферного регистра m-значное слово с тактовой частотой , соответствующее переданному. В случае неопределения максимума блоком 36 выбора максимума сигнал об обнаружении ошибки не вырабатывается, а приоритет отдается первому по порядку номеру выхода блока 36 выбора максимума из выходов с одинаковыми наибольшими значениями. С выхода буферного регистра 40 эталонные слова с частотой f_m поступают к получателю информации.

Для оценки эффективности предлагаемой системы возьмем показателем помехоустойчивость системы для заданного требования к качеству приема информации. Результаты имитационного моделирования алгоритмов поиска, обнаружения и синхронизации предложенной системы для передачи и приема информации показали, что помехоустойчивость системы со многими абонентами соответствует отношению сигнал/помеха на выходе некогерентного коррелятора более 25, что не хуже соответствующего показателя в прототипе.

Таким образом, благодаря введению дополнительных блоков и связей существенно расширяются функциональные возможности системы путем организации адресной связи со многими абонентами.

Источники информации

1. Алексеев А.Б. и др. Теория применения псевдослучайных сигналов. М.: Наука, 1969.

2. Авторское свидетельство СССР №643945, кл. G 08 С 19/12, 1976.

3. Авторское свидетельство СССР №1249558, кл. G 08 С 19/12, 1986.

4. Авторское свидетельство СССР №1225040, кл. Н 04 L 27/26, 1986.

5. Авторское свидетельство СССР №1785021, кл. G 08 С 19/12,1992.

6. Патент USA №6009117, кл. 333.

7. Патент USA №5557540, кл. 333.

8. Патент USA №5448593, кл. 333.

9. Патент USA №5323396, кл. 333.

10. Патент RU №94040153, кл. G 08 С 19/12, 1998 г.

11. Патент RU №98119412, кл. G 08 С 19/12, 2000 г.

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в системе передачи и приема информации ОНЧ-диапазона, использующей широкополосные псевдослучайные сигналы с последовательным переключением радиочастот и помехоустойчивым корректирующим кодированием и функционирующей в условиях воздействия импульсных, сосредоточенных по спектру, сигналоподобных помех и белого гауссовского шума. Требуемым техническим результатом является расширение функциональных возможностей системы посредством организации многоадресной связи со многими абонентами. Требуемый технический результат достигается тем, что в известной системе для передачи и приема информации с одним абонентом, содержащей приемопередающую аппаратуру, дополнительно введены элементы и соответствующие связи между ними, позволяющие на передающей стороне формировать псевдослучайный сигнал с переменной перестройкой радиочастоты, содержащий маркер и информационную посылку и предназначенный для многоканальной линии связи с кодовым разделением каналов, а в приемнике осуществлять распознавание сигнала и выделение переданной информации. 2 ил.

Система для передачи и приема информации, содержащая на передающей стороне последовательно соединенные первый кодовый регистр, первый блок элементов И, первый дешифратор, первый блок ключей, блок кодовых регистров, первый коммутатор, второй кодовый регистр, второй блок элементов И, второй дешифратор, второй блок ключей, блок регистров, второй коммутатор, линейный блок, выход которого подключен к каналу связи, а также блок синхронизации, первый выход которого подключен к синхровходу первого кодового регистра, второй выход блока синхронизации подключен к объединенным синхровходам первого блока элементов И и первого дешифратора, третий выход блока синхронизации подключен к объединенным синхровходам блока кодовых регистров и генератора эталонных кодовых слов, выходы которого подключены к сигнальным входам первого блока ключей, четвертый выход блока синхронизации подключен к объединенным синхровходам первого коммутатора и второго кодового регистра, пятый выход блока синхронизации подключен к объединенным синхровходам второго блока элементов И и второго дешифратора, шестой выход блока синхронизации подключен к объединенным синхровходам второго коммутатора, блока регистров и блока регистров эталонных весовых коэффициентов, выходы которого подключены к сигнальным входам второго блока ключей, на приемной стороне - последовательно соединенные линейный блок, цифровой согласованный фильтр, а также последовательно соединенные дешифратор, кодовый регистр, блок элементов И, блок демодуляторов, блок сумматоров, блок выбора максимума, коммутатор, блок ключей, буферный регистр, выход которого является информационным выходом системы, вход линейного блока подключен к каналу связи, а также блок синхронизации, первый выход которого подключен к объединенным синхровходам кодового регистра и дешифратора, второй выход блока синхронизации подключен к объединенным синхровходам блока элементов И и блока регистров эталонных кодовых слов, выходы которого подключены к сигнальным входам блока демодуляторов, третий выход блока синхронизации подключен к объединенным синхровходам блока сумматоров и блока выбора максимума, четвертый выход блока синхронизации подключен к объединенным синхровходам коммутатора, блока ключей и блока регистров эталонных слов, выходы которого подключены к сигнальным входам блока ключей, отличающаяся тем, что в систему дополнительно введены на передающей стороне последовательно соединенные кодовый регистр, вход которого является информационным входом системы связи, и блок элементов И, выход которого соединен с входом первого кодового регистра, а также блок регистров эталонных весовых коэффициентов маркерной группы, выходы которого подключены ко входам первого коммутатора, синхровход блока регистров эталонных весовых коэффициентов маркерной группы объединен со синхровходами блока регистров эталонных весовых коэффициентов информационной группы, блока регистров, второго коммутатора, синхровход кодового регистра соединен с восьмым выходом блока синхронизации, синхровход блока элементов И соединен с седьмым выходом блока синхронизации, на приемной стороне - два блока ключей, ключ, блок регистров эталонных весовых коэффициентов информационной группы, блок регистров эталонных весовых коэффициентов маркерной группы, блок обнаружения сигнала, схема ИЛИ, инвертор, при этом пятый выход блока синхронизации подключен к объединенным синхровходам блока регистров эталонных весовых коэффициентов информационной группы и блока регистров весовых коэффициентов маркерной группы, выходы блока регистров эталонных весовых коэффициентов информационной группы через первый блок ключей, а выходы блока регистров эталонных весовых коэффициентов маркерной группы через второй блок ключей соединены с входом цифрового согласованного фильтра, информационный выход которого через ключ подключен ко входу дешифратора, второй выход цифрового согласованного фильтра подключен ко второму входу блока синхронизации, третий выход цифрового согласованного фильтра подключен ко входу блока обнаружения сигнала, первый выход которого подключен к первому входу блока синхронизации, второй выход блока обнаружения сигнала подключен к второму входу схемы ИЛИ, к синхровходу которой подключен шестой выход блока синхронизации, выход схемы ИЛИ подключен к объединенным синхровходам первого блока ключей, цифрового согласованного фильтра, ключа и через инвертор к управляющему входу второго блока ключей.