СПОСОБ ПЕРЕДАЧИ И ПРИЕМА ИНФОРМАЦИИ Российский патент 2008 года по МПК H04B7/00 

Изобретение относится к технике связи, а точнее - к способам передачи и приема информации (ПЛИ) посредством цифровой связи. Рост числа операторов и абонентов, в том числе, сотовой связи, обостряет проблему рационального использования частотного ресурса, что, в свою очередь, требует дальнейшего развития и совершенствования способов ПЛИ. Изобретение позволяет увеличить емкость любой существующей системы передачи и приема информации (СППИ) при заданном количестве отведенных для работы полос частот или обеспечить заданную емкость СППИ меньшим количеством полос частот, т.е. сэкономить частотный ресурс и увеличить технико-экономическую эффективность систем связи с учетом всех компонентов, влияющих на их полную стоимость и технические показатели.

Известен способ передачи и приема информации [Радиотехника: Энциклопедия / под ред. Ю.Л.Мазора и др. - М.: Издательский дом «Додэка-XXI», 2002, с.63-64], признаки которого реализованы, по - существу, во всех соответствующих способах и являющийся аналогом предлагаемому техническому решению. В этом способе информацию источника последовательно преобразовывают в сообщение в физико-электрическом преобразователе информации, кодируют его в кодере, в радиопередающем устройстве модулируют несущую частоту закодированным сообщением и посылают сигнал по каналу связи, принимают сигнал в радиоприемном устройстве, демодулируют его, декодируют и производят обратное электрофизическое преобразование сообщения информации в удобный для потребителя вид.

Наиболее близким аналогом (прототипом) настоящего изобретения является способ передачи и приема информации от источников информации к ее потребителям посредством цифровой связи, в котором информацию каждого k-того, где , из К_n источников информации из n-й группы источников информации, где , подают, в том числе, при необходимости, через свой блок форматирования, не обязательно одинаковый с другими блоками форматирования, в котором информацию форматируют в цифровой поток, к одному из К_n входов n-го блока уплотнения, в том числе комбинационного, синхронизированных бинарных цифровых потоков, в нем их уплотняют и подают с его выхода на вход системы преобразования, в которой, в том числе, преобразуют поток уплотненных синхронизированных бинарных цифровых потоков в поток сигналов, который передают по крайней мере к одному приемнику через канал передачи, совместимый с передаваемым сигналом, и преобразуют в обратном порядке поток сигналов в поток уплотненных синхронизированных бинарных цифровых потоков, который подают с выхода системы преобразования на вход по крайней мере одного n-го блока разуплотнения, в котором разуплотняют поток уплотненных синхронизированных бинарных цифровых потоков и через К_n выходов разуплотненные синхронизированные бинарные цифровые потоки подают, в том числе, при необходимости, через свои блоки форматирования, не обязательно одинаковые с другими блоками форматирования, в которых цифровые потоки форматируют в информацию, к соответствующим потребителям информации, при этом производят синхронизацию функционирования всех указанных блоков и упомянутой системы преобразования, а при необходимости перед передатчиком суммируют синхронизированные потоки сигналов в блоке множественного доступа, имеющем N входов для доступа, в том числе, других групп источников информации, а после приемника разделяют синхронизированные потоки сигналов в блоке множественного доступа, имеющем N выходов, в том числе, для других групп потребителей информации [Скляр Бернард. Цифровая связь. Теоретические основы и практическое применение. Изд. 2-е испр.: пер. с англ. - М.: Издательский дом «Вильямс», 2004. - 1104 с. (прототип с.32-36)].

Недостатком известных способов ППИ и прототипа по сравнению с заявляемым способом является исчерпание ими возможности дальнейшего повышения их технико-экономической эффективности.

Сущность изобретения направлена на повышение технико-экономической эффективности способа ППИ благодаря тому, что в процессоре блока уплотнения упорядочение одновременно за такт считывают двоичные цифры K_n синхронизированных бинарных цифровых потоков и преобразуют их в поток М_n-арных символов и, соответственно, в процессоре блока разуплотнения одновременно за такт преобразуют поток M_n-арных символов в К_n синхронизированных бинарных цифровых потоков, которые подают упорядоченно, как при упомянутом считывании, к выходам блока разуплотнения.

Для достижения указанного технического результата в способе передачи и приема информации от источников информации к ее потребителям посредством цифровой связи, в котором информацию каждого k-того, где , из К_n источников информации из k-той группы источников информации, где , подают, в том числе, при необходимости, через свой блок форматирования, не обязательно одинаковый с другими блоками форматирования, в котором информацию форматируют в цифровой поток, к одному из К_n входов k-того блока уплотнения, в том числе, комбинационного, синхронизированных бинарных цифровых потоков, в нем их уплотняют и подают с его выхода на вход системы преобразования, в которой, в том числе, преобразуют поток уплотненных синхронизированных бинарных цифровых потоков в поток сигналов, который передают по крайней мере к одному приемнику через канал передачи, совместимый с передаваемым сигналом, и преобразуют в обратном порядке поток сигналов в поток уплотненных синхронизированных бинарных цифровых потоков, который подают с выхода системы преобразования на вход по крайней мере одного n-го блока разуплотнения, в котором разуплотняют поток уплотненных синхронизированных бинарных цифровых потоков и через К_n выходов разуплотненные синхронизированные бинарные цифровые потоки подают, в том числе, при необходимости, через свои блоки форматирования, не обязательно одинаковые с другими блоками форматирования, в которых цифровые потоки форматируют в информацию, к соответствующим потребителям информации, при этом производят синхронизацию функционирования всех указанных блоков и упомянутой системы преобразования, а при необходимости перед передатчиком суммируют синхронизированные потоки сигналов в блоке множественного доступа, имеющем N входов для доступа, в том числе, других групп источников информации, а после приемника разделяют синхронизированные потоки сигналов в блоке множественного доступа, имеющем N выходов, в том числе, для других групп потребителей информации, в соответствии с настоящим изобретением в процессоре n-го блока уплотнения упорядочение, например, последовательно от 1 до К_n, одновременно за такт считывают двоичные цифры К_n синхронизированных бинарных цифровых потоков и преобразуют их в n-й поток М_n-арных символов, где , соответственно в процессоре n-го блока разуплотнения одновременно за такт преобразуют n-й поток М_n-арных символов в К_n синхронизированных бинарных цифровых потоков, которые подают упорядоченно, как при упомянутом считывании, к выходам n-го блока разуплотнения, при этом процессор блока уплотнения имеет по крайней мере К_n входов, являющихся упомянутыми входами блока уплотнения, и по крайней мере один выход, являющийся упомянутым выходом к упомянутой системе преобразования, и процессор блока разуплотнения имеет по крайней мере один вход, являющийся упомянутым входом блока разуплотнения, и по крайней мере К_n выходов, являющихся упомянутыми выходами блока разуплотнения, а в упомянутой системе преобразования, в том числе, преобразуют поток М_n-арных символов в поток сигналов и поток сигналов преобразуют обратно в поток М_n-арных символов. Кроме того, в способе по крайней мере информацию об опорных уровнях М_n-арных сигналов передают по крайней мере по одному дополнительному каналу передачи.

В существующем уровне техники не выявлено источников информации, которые содержали бы сведения об объектах того же назначения с той же совокупностью отличительных признаков, что позволяет считать способ ППИ по настоящему изобретению новым и имеющим изобретательский уровень.

Способ ППИ по настоящему изобретению может быть воплощен в устройстве, блок-схема которого представлена на чертеже. На чертеже номера цифровых потоков источников информации, поступающих в блок уплотнения и выходящих из блока разуплотнения, заключены в скобки. Аналогично в скобки заключены номера цифровых потоков групп источников информации, поступающих в блок множественного доступа на передающей стороне системы и выходящих из блока множественного доступа на приемной стороне системы.

В заявляемом способе ППИ по сравнению с общеизвестными из уровня техники в процессоре блока уплотнения упорядоченно одновременно за такт считывают двоичные цифры К_n синхронизированных бинарных цифровых потоков и преобразуют их в поток М_n-арных символов и, соответственно, в процессоре блока разуплотнения одновременно за такт преобразуют поток М_n-арных символов в К_n синхронизированных бинарных цифровых потоков, которые подают упорядочение, как при упомянутом считывании, к выходам блока разуплотнения. Эти действия позволяют с помощью соответствующих программных средств обеспечить повышение технико-экономической эффективности известных систем.

Как и в прототипе, реализующая способ система передачи и приема информации от источников информации 1 к ее потребителям 2 посредством цифровой связи каждый k-тый, где , из К_n источников информации 1 из n-й группы источников информации, где , подключен, в том числе, при необходимости ее форматирования в цифровой поток через свой блок форматирования 3, не обязательно одинаковый с другими блоками форматирования, к одному из К_n входов 4 n-го блока уплотнения 5 синхронизированных бинарных цифровых потоков, который выходом 6 подключен ко входу 7 системы преобразования 8, обеспечивающей, в том числе, преобразование потока уплотненных синхронизированных бинарных цифровых потоков в поток сигналов, его передачу от передатчика 9 по крайней мере к одному приемнику 10 через канал передачи 11, совместимый с передаваемым сигналом, и обратное преобразование потока сигналов в поток уплотненных синхронизированных бинарных цифровых потоков, подаваемый с выхода 12 этой системы на вход 13 по крайней мере одного n-го блока разуплотнения 14 потока уплотненных синхронизированных бинарных цифровых потоков, каждый из К_n выходов 15 которого подключен, в том числе, при необходимости форматирования цифрового потока в поток информации через свой блок форматирования 16, не обязательно одинаковый с другими блоками форматирования, к соответствующему потребителю информации 2, при этом все указанные блоки и упомянутая система функционально связаны с системой синхронизации 17. При необходимости в систему передачи и приема информации перед передатчиком введен блок множественного доступа 18, имеющий N входов 19 для доступа синхронизированных потоков сигналов, в том числе, других групп источников информации, а после приемника 10 введен блок множественного доступа 20, имеющий N выходов 21 синхронизированных потоков сигналов, в том числе, для других групп потребителей информации. При этом дополнительно в СИПИ n-й блок уплотнения 5 выполнен с возможностью производства в его процессоре 22 упорядоченного, например, последовательного от 1 до К_n, одновременного за такт считывания двоичных цифр К_n синхронизированных бинарных цифровых потоков и их преобразования в n-й поток М_n-арных символов, где . Соответственно n-й блок разуплотнения 14 выполнен с возможностью одновременного за такт преобразования в его процессоре 23, n-го потока M_n-арных символов в К_n синхронизированных бинарных цифровых потоков, подаваемых упорядочение, как при упомянутом считывании, к выходам 15 n-го блока разуплотнения 14. При этом процессор 22 блока уплотнения 5 имеет по крайней мере К_n входов 24, являющихся упомянутыми входами 4 подключения блока уплотнения 5, и по крайней мере один выход 25, являющийся упомянутым выходом 6 подключения к упомянутой системе преобразования 8. Процессор 23 блока разуплотнения 14 имеет по крайней мере один вход 26, являющийся упомянутым входом 13 подключения блока разуплотнения 14 к упомянутой системе преобразования 8, и по крайней мере К_n выходов 27, являющихся упомянутыми выходами 15 подключения блока разуплотнения 14. Система преобразования 8 выполнена, в том числе, с возможностью преобразования потока М_n-арных символов в поток сигналов и обратного преобразования потока сигналов в поток М_n-арных символов.

Сущность способа заключается в следующем. Информацию каждого k-го, где , из К_n источников информации 1 из n-й группы источников информации, где , подают, в том числе, при необходимости, через свой блок форматирования 3, не обязательно одинаковый с другими блоками форматирования, в котором информацию форматируют в цифровой поток, к одному из К_n входов 4 n-го блока уплотнения 5, соединенного с одним из входов процессора 22. В процессоре 22 n-го блока уплотнения 5 упорядочение, например, последовательно от 1 до K_n, одновременно за такт считывают двоичные цифры К_n синхронизированных бинарных цифровых потоков, поступающих в процессор через K_n входов 24, и преобразуют их в n-й поток М_n-арных символов, где , который подают с выхода 25 процессора, являющегося упомянутым выходом 6 блока уплотнения 5, ко входу 7 системы преобразования 8. В системе преобразования 8, в том числе, преобразуют поток уплотненных синхронизированных бинарных цифровых потоков в поток сигналов. Этот поток сигналов передают через передатчик 9 по крайней мере к одному приемнику 10 через канал передачи 11, совместимый с передаваемым сигналом (низкочастотным, высокочастотным или оптическим), и преобразуют в обратном порядке поток сигналов в поток уплотненных синхронизированных бинарных цифровых потоков. Далее этот поток подают с выхода 12 системы преобразования 8 на вход 13 по крайней мере одного n-го блока разуплотнения 14, соединенного со входом 26 процессора 23. В процессоре 23 n-го блока разуплотнения 14 одновременно за такт преобразуют n-й поток М_n-арных символов в К_n синхронизированных бинарных цифровых потоков, подаваемых с выходов 27 процессора, являющихся упомянутыми выходами 15 блока разуплотнения 14, в том числе, при необходимости, к своим блокам форматирования 16, не обязательно одинаковым с другими блоками форматирования. В блоках 16 цифровые потоки форматируют в информацию, которую направляют к соответствующим потребителям информации 2. При этом производят синхронизацию функционирования всех указанных блоков и упомянутой системы преобразования 8. При необходимости в системе преобразования 8 перед передатчиком 9 суммируют синхронизированные потоки сигналов в блоке множественного доступа 18, имеющем N входов 19 для доступа, в том числе, других групп источников информации, а после приемника 10 разделяют синхронизированные потоки сигналов в блоке множественного доступа 20, имеющем N выходов 21, в том числе, для других групп потребителей информации.

Для повышения надежности работы системы целесообразно осуществлять передачу информации об опорных, например единичных, уровнях М_n-арных сигналов. Ее можно передавать, например, через несколько тактов по основному каналу. Однако в ряде случаев может оказаться целесообразным передавать эту и другую информацию, необходимую для организации работы системы по дополнительному каналу. Поэтому по крайней мере информацию об опорных уровнях M_n-арных сигналов передают по крайней мере по одному дополнительному каналу передачи.

В процессоре блока уплотнения на каждом такте (т.е. одновременно) упорядочение считывают информацию, поступающую от К_n источников. Отметим, что каждый информационный канал может нести информацию произвольного вида, например, закодированную любым кодом или смесью кодов. Считанную информацию преобразуют в поток М_n-арных символов. В процессоре блока разуплотнения одновременно за такт поток М_n-арных символов восстанавливают (разуплотняют) в К_n синхронизированных бинарных цифровых потоков и подают их упорядочение, как и при считывании в процессоре блока уплотнения, к К_n потребителям в удобном для них виде. Предлагаемый способ относится к числу способов комбинационного уплотнения и разделения каналов [Харкевич А.А. Очерки общей теории связи. М.: Гостехиздат, 1955, §53].

При реализации способа все блоки СППИ могут быть выполнены такими же, как и в других системах того же назначения. Вопросы тактирования и синхронизации передающей и приемной сторон решаются любыми общеизвестными из уровня техники средствами, например, так же, как это делается в прототипе. В некоторых случаях достаточно использование одного блока разуплотнения, с каждого выхода которого поступает информация к соответствующему потребителю информации. В ряде случаев могут быть использованы два или несколько, вплоть до К_n, блоков разуплотнения. Например, в сотовой связи каждая подвижная станция включает блок разуплотнения. Из поступающего в этот блок потока М_n-арных символов выделяют бинарный цифровой поток, адресованный в данный момент только данному потребителю. Таким образом, в сотовой связи поток сигналов доставляют всем потребителям, а процедура разуплотнения выполняется каждым конечным адресатом.

Для уплотнения и разуплотнения (восстановления исходной информации) применяются эффективные вычислительные алгоритмы, в том числе, известные, что облегчает их аппаратно-программную реализацию.

Ниже представлена таблица, иллюстрирующая передачу и прием трех потоков текстовой информации в заявляемом способе:

 2345678910111213 1 1 171 1 1  1 1 17) 1 1  0 0 000 0 0 Г0П0С11=>0Г0П1с 0 1 020 1 0  0 1 020 1 0  1 1 061 1 0  1 1 171 1 1  1 1 171 1 1  1 1 171 1 1  1 1 171 1 1 е000и0=>0=>0е0о0и 0 1 130 1 1  1 1 061 1 0  0 1 020 1 0  1 0 041 0 0  1 1 171 1 1  1 1 17] 1 1  1 1 171 1 1 Р1П0м0=>4=>1р0п0м 0 1 130 1 1  0 1 130 1 1  0 1 020 1 0  0 1 020 1 0  1 1 171 1 1  1 1 171 1 1  1 1 171 1 1 ц1о0е0=>4=>ц0о0е 0 1 020 1 0  1 1 171 1 1  1 1 061 1 0  0 0 110 0 1  0 1 130 1    0 1 130 1 1  1 1 171 1 1 •0в0н0=>0=>0•0в0н 1 0 151 0 1  1 0 151 0 1  1 1 061 1 0  0 0 110 0 1  0 0 110 0 1  0 0 110 0 1  1 1 171 1 1 0•0с1=>1=>00•1с 0 1 020 1 0  0 1 020 1 0  0 1 020 1 0  0 0 110 0 1  0 0 000 0 0  0 0 000 0 0  1 1 171 1 1 00•0=>0=>000• 0 0 110 0 1  0 0 110 0 1  0 0 110 0 1  0 0 000 0 0 

В таблице в столбцах 1, 3, 5 приведены потоки текстовой информации трех источников: (Герц •) (Попов •) (Сименс •).

В столбцах 2, 4, 6 приведены соответствующие им бинарные цифровые потоки. В столбце 7 приведен передаваемый снизу вверх поток М_n-арных символов, полученных в процессоре 22 блока уплотнения 5 путем упорядоченного, последовательно от первого до третьего потока, одновременного за такт считывания двоичных цифр бинарных цифровых потоков и их преобразования в указанный поток символов. В столбцах 8, 10, 12 приведены результаты одновременного за такт преобразования в процессоре 23 блока разуплотнения 14 потока М_n-арных символов в три бинарных цифровых потока, подаваемых упорядочение, как при упомянутом считывании, на выходы блока разуплотнения и далее распределяемых к соответствующим потребителям информации. В столбцах 9, 11, 13 приведены полученные адресатами потоки текстовой информации. В таблице обозначено: • - точка, - пробел, => - знак упорядоченного потактового считывания двоичных цифр бинарных цифровых потоков и их преобразования в поток М_n-арных символов и его обратного преобразования в бинарные цифровые потоки.

Этот простейший из возможных примеров использования заявляемого способа ПЛИ наглядно показывает возможность одновременной передачи и приема трех потоков текстовой информации по одному каналу, что повышает эффективность использования частотного ресурса.

Настоящее изобретение полезно тем, что оно может быть практически применено для развития и совершенствования любой системы цифровой связи с любой организацией ее работы, например, уже использующей известные методы множественного доступа (например, с частотным, временным, кодовым, пространственным и поляризационным разделением) и известные методы обработки сигналов, в том числе, например, для всех известных стандартов сотовой связи.

Промышленная применимость. Настоящее изобретение может быть применено в СППИ, использующих низкочастотные, высокочастотные и оптические сигналы в любых системах связи. Способ ППИ по данному изобретению позволяет эффективно использовать частотный ресурс и может работать одновременно с большим числом разнородной информации.

Проведенный анализ позволил установить: аналоги с совокупностью признаков, тождественных всем признакам заявленного технического решения, отсутствуют, что указывает на соответствие заявляемого способа условию «новизны».

Результаты поиска известных решений в области способов ППИ с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипа признаками заявленного способа, показали, что они не следуют явным образом из уровня техники. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию патентоспособности «изобретательский уровень».

Изобретение относится к технике связи и может быть использовано в качестве способа передачи и приема информации посредством цифровой связи. Технический результат - повышение эффективности использования частотного ресурса. Это достигается тем, что на передающей стороне источники информации, при необходимости, форматируют, уплотняют бинарные цифровые потоки (БЦП) в блоке уплотнения и в системе преобразования преобразуют их в поток сигналов и на приемной стороне в обратном порядке преобразуют поток сигналов в поток уплотненных БЦП, разуплотняют их в блоке разуплотнения, форматируют, при необходимости, и подают потребителям информации и, при необходимости, на передающей стороне суммируют потоки сигналов других групп источников информации, а на приемной стороне их разделяют в блоках множественного доступа, причем в процессоре блока уплотнения упорядочение, одновременно за такт считывают двоичные цифры БЦП и преобразуют их в поток М_n-арных символов, а в процессоре блока разуплотнения одновременно за такт преобразуют поток М_n-арных символов в БЦП, подаваемые упорядочение, как и при упомянутом считывании, к потребителям. 1 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл.

1. Способ передачи и приема информации от источников информации к ее потребителям посредством цифровой связи, в котором информацию каждого k-го, где из K_n источников информации из n-й группы источников информации, где подают, в том числе, при необходимости, через свой блок форматирования, не обязательно одинаковый с другими блоками форматирования, в котором информацию форматируют в цифровой поток, к одному из K_n входов n-го блока уплотнения, в том числе комбинационного, синхронизированных бинарных цифровых потоков, в нем их уплотняют и подают с его выхода на вход системы преобразования, в которой в том числе преобразуют поток уплотненных синхронизированных бинарных цифровых потоков в поток сигналов, который передают по крайней мере к одному приемнику через канал передачи, совместимый с передаваемым сигналом, и преобразуют в обратном порядке поток сигналов в поток уплотненных синхронизированных бинарных цифровых потоков, который подают с выхода системы преобразования на вход по крайней мере одного n-го блока разуплотнения, в котором разуплотняют поток уплотненных синхронизированных бинарных цифровых потоков и через K_n выходов разуплотненные синхронизированные бинарные цифровые потоки подают, в том числе, при необходимости, через свои блоки форматирования, не обязательно одинаковые с другими блоками форматирования, в которых цифровые потоки форматируют в информацию, к соответствующим потребителям информации, при этом производят синхронизацию функционирования всех указанных блоков и упомянутой системы преобразования, а при необходимости перед передатчиком суммируют синхронизированные потоки сигналов в блоке множественного доступа, имеющем N входов для доступа, в том числе других групп источников информации, а после приемника разделяют синхронизированные потоки сигналов в блоке множественного доступа, имеющем N выходов, в том числе для других групп потребителей информации, отличающийся тем, что n-й блок уплотнения выполнен на процессоре, в котором упорядоченно, например последовательно от 1 до K, одновременно за такт считывают двоичные цифры K синхронизированных бинарных цифровых потоков и преобразуют их в n-й поток М_n-х символов, где соответственно в процессоре n-го блока разуплотнения одновременно за такт преобразуют n-й поток М_n-х символов в K_n синхронизированных бинарных цифровых потоков, которые подают упорядочение, как при упомянутом считывании, к выходам n-го блока разуплотнения, при этом процессор блока уплотнения имеет по крайней мере K_n входов, являющихся упомянутыми входами блока уплотнения, и по крайней мере один выход, являющийся упомянутым выходом к упомянутой системе преобразования, и процессор блока разуплотнения имеет по крайней мере один вход, являющийся упомянутым входом блока разуплотнения, и по крайней мере K_n выходов, являющихся упомянутыми выходами блока разуплотнения, а в упомянутой системе преобразования в том числе преобразуют поток М_n-х символов в поток сигналов и поток сигналов преобразуют обратно в поток М_n-х символов.2. Способ по п.1, отличающийся тем, что по крайней мере информацию об опорных уровнях М_n-х сигналов, необходимую для организации работы системы, передают по крайней мере по одному дополнительному каналу передачи.