СИСТЕМА ПЕРЕДАЧИ И ПРИЕМА ИНФОРМАЦИИ Российский патент 2012 года по МПК H04B7/00 

Изобретение относится к технике связи, а точнее - к системам передачи и приема информации (СППИ) посредством цифровой связи. Проблема увеличения технико-экономической эффективности СППИ с учетом всех компонентов, влияющих на ее стоимость и технические показатели, в том числе обеспечения необходимых информационной вместимости и дальности действия, является актуальной, что, в свою очередь, требует развития и совершенствования систем передачи и приема информации.

Известна система передачи и приема информации [Радиотехника: Энциклопедия/ под ред. Ю.Л.Мазора и др. - М.: Издательский дом «Додэка - XXI», 2002, с.63-64], признаки которой реализованы, по - существу, во всех соответствующих системах и являющаяся аналогом предлагаемому техническому решению. Эта система содержит функционально последовательно связанные источник информации, физико-электрический преобразователь информации, кодер, передающее устройство, канал связи, приемное устройство, декодер, электрофизический преобразователь информации, потребитель информации.

Известна система передачи и приема информации [Скляр Бернард. Цифровая связь. Теоретические основы и практическое применение. Изд. 2-е испр.: пер. с англ. - М.: Издательский дом «Вильяме», 2004. - 1104 с.32-36], содержащая последовательно функционально связанные источник информации, блок форматирования, блок уплотнения, преобразователь уплотненных бинарных цифровых потоков в поток сигналов, передатчик, канал передачи, приемник, преобразователь потока сигналов в уплотненные бинарные цифровые потоки, блок разуплотнения, блок форматирования, потребитель информации и функционально связанная с ними система синхронизации.

Наиболее близким аналогом (прототипом) настоящего изобретения является система передачи и приема информации от источников информации к ее потребителям посредством цифровой связи по патенту РФ №2338318, в которой каждый k-й, где , из К_n источников информации из n-й группы источников информации, где , подключен, в том числе, при необходимости ее форматирования в цифровой поток через свой блок форматирования, не обязательно одинаковый с другими блоками форматирования, к одному из К_n входов n-го блока уплотнения и преобразования, выполненного на процессоре, имеющем по крайней мере К_n входов, являющихся упомянутыми входами подключения, и один выход, с возможностью осуществления упорядоченного, например, последовательного по k от 1 до К_n, одновременного за такт длительностью Т считывания двоичных цифр К_n синхронизированных бинарных цифровых потоков, шифрования при необходимости и преобразования полученных таким образом М_n-арных символов, где , в n-й поток соответствующих M_n-арным символам М_n-арных сигналов и их передачи к передатчику, функционально связанному через канал передачи, совместимый с передаваемым сигналом, по крайней мере с одним приемником, подключенным ко входу по крайней мере одного n-того блока преобразования и разуплотнения, выполненного на процессоре с возможностью получения за такт длительностью Т М_n-арных символов и соответствующих К_n синхронизированных бинарных цифровых потоков, подаваемых упорядоченно, как при упомянутом считывании, к К_n выходам n-го блока преобразования и разуплотнения, дешифрования при необходимости, причем каждый из К_n упомянутых выходов подключен, в том числе при необходимости форматирования цифрового потока, в поток информации через свой блок форматирования, не обязательно одинаковый с другими блоками форматирования, к соответствующему потребителю информации, при этом все указанные блоки функционально связаны с системой синхронизации, а при необходимости в систему передачи и приема информации перед передатчиком и после приемника включены соответствующие блоки множественного доступа, первый из которых имеет N входов для доступа синхронизированных потоков M_n-арных сигналов, в том числе других групп источников информации, и один соответствующий выход, а второй имеет один вход и N соответствующих выходов синхронизированных потоков М_n-арных сигналов, в том числе для других групп потребителей информации, кроме того, при необходимости в систему передачи и приема введен по крайней мере один дополнительный канал передачи по крайней мере информации об опорных уровнях М_n-арных сигналов для организации работы системы.

Недостатком известных СППИ и прототипа по сравнению с заявляемой СППИ является исчерпание ими возможности дальнейшего повышения их технико-экономической эффективности.

Сущность изобретения направлена на повышение технико-экономической эффективности СППИ благодаря выполнению блока уплотнения и преобразования с возможностью разделения заданным упорядоченным образом группы из К_n битов, соответствующей К_n синхронизированным бинарным цифровым потокам, на подгруппы с количеством битов в каждой подгруппе, выбранным так, что сумма битов всех подгрупп равна К_n, формирования М_l,n-арных символов с обеспечением задания упорядоченного взаимно однозначного соответствия этих символов с подгруппами, а в подгруппах с обеспечением взаимно однозначного соответствия с вариантами битов в каждой подгруппе, формирования конкретного М_n-арного сигнала в виде совокупности конкретных М_l,n-арных сигналов, соответствующих конкретным М_l,n-арным символам подгрупп, и их совместной одновременной передачи, преимущественно с одинаковой энергией, за такт. При этом блок преобразования и разуплотнения выполнен с возможностью выделения конкретных М_l,n-арных сигналов из переданной за такт их совокупности, получения конкретных М_l,n-арных символов, выделения в каждой подгруппе соответствующего варианта и восстановления по полученным вариантам заданным образом конкретной группы из К_n битов.

Для достижения указанного технического результата в системе передачи и приема информации от источников информации к ее потребителям посредством цифровой связи, в которой каждый k-й, где , из K_n источников информации из n-й группы источников информации, где , подключен, в том числе, при необходимости ее форматирования в цифровой поток через свой блок форматирования, не обязательно одинаковый с другими блоками форматирования, к одному из K_n входов n-го блока уплотнения и преобразования, выполненного на процессоре, имеющем по крайней мере К_n входов, являющихся упомянутыми входами подключения, и один выход, с возможностью осуществления упорядоченного, например, последовательного по k от 1 до К_n, одновременного за такт длительностью Т считывания двоичных цифр К_n синхронизированных бинарных цифровых потоков, шифрования при необходимости и преобразования полученных таким образом М_n-арных символов, где , в n-й поток соответствующих М_n-арным символам М_n-арных сигналов и их передачи к передатчику, функционально связанному через канал передачи, совместимый с передаваемым сигналом, по крайней мере с одним приемником, подключенным ко входу по крайней мере одного n-того блока преобразования и разуплотнения, выполненного на процессоре с возможностью получения за такт длительностью T М_n-арных символов и соответствующих K_n синхронизированных бинарных цифровых потоков, подаваемых упорядочение, как при упомянутом считывании, к К_n выходам n-го блока преобразования и разуплотнения, дешифрования при необходимости, причем каждый из К_n упомянутых выходов подключен, в том числе, при необходимости форматирования цифрового потока в поток информации через свой блок форматирования, не обязательно одинаковый с другими блоками форматирования, к соответствующему потребителю информации, при этом все указанные блоки функционально связаны с системой синхронизации, а при необходимости в систему передачи и приема информации перед передатчиком и после приемника включены соответствующие блоки множественного доступа, первый из которых имеет N входов для доступа синхронизированных потоков М_n-арных сигналов, в том числе других групп источников информации, и один соответствующий выход, а второй имеет один вход и N соответствующих выходов синхронизированных потоков М_n-арных сигналов, в том числе для других групп потребителей информации, кроме того, при необходимости в систему передачи и приема введен по крайней мере один дополнительный канал передачи по крайней мере информации об опорных уровнях М_n-арных сигналов для организации работы системы, в соответствии с настоящим изобретением блок уплотнения и преобразования выполнен с возможностью разделения заданным упорядоченным образом n-й группы из К_n битов, соответствующей упомянутым К_n синхронизированным бинарным цифровым потокам, на l-тые подгруппы, где l может изменяться от 1 до L, с количеством битов в каждой подгруппе kx_l,n, причем сумма значений kx_l,n равна К_n, формирования М_l,n-арных символов с количеством символов в l-той подгруппе, равным , и с общим количеством символов, равным

,

с обеспечением задания упорядоченного взаимно однозначного соответствия этих символов с подгруппами, а в подгруппах с обеспечением взаимно однозначного соответствия с вариантами битов в каждой подгруппе, кроме того, блок уплотнения и преобразования выполнен с возможностью формирования не обязательно, но, например, ортогональных, М_l,n-арных сигналов с общим количеством, равным общему количеству М_l,n-арных символов, с обеспечением задания упорядоченного взаимно однозначного соответствия подгрупп этих сигналов с подгруппами символов, а в подгруппах с обеспечением взаимно однозначного соответствия вариантов сигналов с вариантами символов, а также блок уплотнения и преобразования выполнен с возможностью формирования конкретного М_n-арного сигнала в виде совокупности конкретных М_l,n-арных сигналов, соответствующих конкретным М_l,n-арным символам и совместимых с каналом передачи, и их совместной одновременной передачи, преимущественно с одинаковой энергией, за такт длительностью Т, а блок преобразования и разуплотнения выполнен с возможностью выделения конкретных М_l,n-арных сигналов из переданной за такт длительностью Т их совокупности, получения конкретных М_l,n-арных символов, выделения в каждой подгруппе соответствующего варианта из kx_l,n битов и восстановления по полученным вариантам заданным образом конкретной группы из K_n битов, кроме того, при необходимости отделения последовательно передаваемых сигналов, в том числе для выделения опорных сигналов, система передачи и приема информации выполнена с возможностью обеспечения прерывания передачи сигнала по крайней мере в одном из разделительных тактов между отделяемыми сигналами. В существующем уровне техники не выявлено источников информации, которые содержали бы сведения об объектах того же назначения с указанной совокупностью отличительных признаков, что позволяет считать СППИ по настоящему изобретению новым и имеющим изобретательский уровень.

СППИ по настоящему изобретению может быть воплощена в устройстве, блок-схема которого представлена на чертеже. На нем номера цифровых потоков источников информации, поступающих в блок уплотнения и преобразования и выходящих из блока преобразования и разуплотнения, заключены в скобки. Также в скобки заключены номера цифровых потоков групп источников информации, поступающих в блок множественного доступа перед передатчиком и выходящих из блока множественного доступа после приемника.

В заявляемой СППИ по сравнению с общеизвестными из уровня техники системами в блоки уплотнения и преобразования, преобразования и разуплотнения введены процессоры, использующие известные решающие схемы и позволяющие с помощью соответствующих программных средств обеспечить повышение технико-экономической эффективности систем.

В системе передачи и приема информации от источников информации 1 к ее потребителям 2 посредством цифровой связи каждый k-й, где , из К_n источников информации 1 из n-той 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-того блока 5 уплотнения и преобразования, который выполнен на процессоре 22 с возможностью осуществления упорядоченного, например, последовательного по k от 1 до К_n, одновременного за такт длительностью Т считывания двоичных цифр К_n синхронизированных бинарных цифровых потоков, шифрования при необходимости и преобразования полученных таким образом М_n-арных символов в n-тый поток соответствующих M_n-арным символам М_n-арных сигналов. Процессор 22 имеет по крайней мере К_n входов 24, являющихся упомянутыми входами 4 подключения блока 5, и по крайней мере один выход 25, являющийся выходом 6 блока 5. Блок 5 выходом 6 подключен к передатчику 9 и от него по крайней мере к одному приемнику 10 через канал передачи 11, совместимый с передаваемым сигналом. Приемник 10 подключен ко входу 13 по крайней мере одного n-того блока преобразования и разуплотнения 14, который выполнен на процессоре 23 с возможностью получения M_n-арных символов за такт длительностью Т соответствующих К_n синхронизированных бинарных цифровых потоков, подаваемых упорядочение, как при упомянутом считывании, к выходам 15 блока 14. Процессор 23 имеет по крайней мере один вход 26, являющийся упомянутым входом 13 подключения блока 14, и по крайней мере К_n выходов 27, являющихся упомянутыми выходами 15 блока 14. Каждый из К_n выходов 15 блока 14 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 функционально связаны с системой синхронизации 17. При необходимости в систему передачи и приема информации перед передатчиком и после приемника включены блоки множественного доступа 18 и 20. Блок 18 имеет N входов 19 для доступа потоков М_n-арных сигналов и один выход, а блок 20 имеет один вход и N выходов 21 потоков М_n-арных сигналов. Пунктиром 8 обозначены общие для всей системы передачи и приема информации элементы (с входом 7 и выходом 12).

Система работает следующим образом. Информацию каждого k-того, где , из К_n источников информации 1 из n-той 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-того блока уплотнения и преобразования 5, соединенного с одним из входов процессора 22. В процессоре 22 упорядочение, например, последовательно от 1 до К_n, одновременно за такт считывают двоичные цифры К_n синхронизированных бинарных цифровых потоков, поступающих в процессор через К_n входов 24, шифруют при необходимости и преобразуют полученные таким образом М_n-арные символы в n-тый поток соответствующих им М_n-арных сигналов, где . При этом в блоке 5 разделяют заданным упорядоченным образом n-ю группу из К_n битов, соответствующую упомянутым К_n синхронизированным бинарным цифровым потокам, на l-тые подгруппы, где l может изменяться от 1 до L. Количество битов в каждой подгруппе равно kx_l,n, причем сумма значений kx_l,n равна К_n. Каждой из полученных таким образом подгрупп соответствуют свои М_l,n-арные символы. При этом обеспечивают упорядоченное взаимно однозначное соответствие этих символов с подгруппами, а в подгруппах - взаимно однозначное соответствие с вариантами битов в каждой подгруппе. Кроме того, в блоке 5 формируют M_l,n-арные сигналы с общим количеством, равным общему количеству М_l,n-арных символов, и обеспечивают упорядоченное взаимно однозначное соответствие подгрупп этих сигналов с подгруппами символов, а в подгруппах - взаимно однозначное соответствие вариантов сигналов с вариантами символов. В блоке 5 также формируют конкретный М_n-арный сигнал в виде совокупности конкретных М_l,n-арных сигналов, соответствующих конкретным М_l,n-арным символам и совместимых с каналом передачи. Эти сигналы передают совместно одновременно, преимущественно с одинаковой энергией, за такт длительностью Т. Указанные М_l,n-арные сигналы могут быть не обязательно, но, например, ортогональными.

Сформированные таким образом М_n-арные сигналы подают с выхода 25 процессора 22, являющегося упомянутым выходом 6 блока 5, через передатчик 9 по крайней мере к одному приемнику 10 через канал передачи 11, совместимый с передаваемым сигналом. Далее этот поток подают на вход 13 по крайней мере одного n-того блока преобразования и разуплотнения 14, соединенного со входом 26 процессора 23. В блоке 14 выделяют конкретные М_l,n-арные сигналы из переданной за такт длительностью Т их совокупности и получают конкретные М_l,n-арные символы. В нем же выделяют в каждой подгруппе соответствующий вариант из kx_l,n битов и восстанавливают по полученным вариантам заданным образом конкретную группу из К_n битов. Кроме того, при необходимости отделения последовательно передаваемых сигналов, в том числе для выделения опорных сигналов, систему передачи и приема информации выполняют с возможностью обеспечения прерывания передачи сигнала по крайней мере в одном из разделительных тактов между отделяемыми сигналами.

Каждый из упомянутых К_n выходов блока 14 подключен, том числе, при необходимости, к своему блоку форматирования 16, не обязательно одинаковому с другими блоками форматирования. В блоке 16 цифровые потоки форматируют в информацию, которую направляют к соответствующим потребителям информации 2. При этом производят синхронизацию функционирования всех указанных блоков. При необходимости перед передатчиком 9 осуществляют множественный доступ потоков М_n-арных сигналов в блоке 18, имеющем N входов 19 для доступа, в том числе, других групп источников информации, и один соответствующий выход, а после приемника 10 разделяют потоки М_n-арных сигналов в блоке множественного доступа 20, имеющем один вход и N соответствующих выходов 21, в том числе, для других групп потребителей информации.

Для организации работы и повышения надежности системы целесообразно передавать информацию 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 использование дополнительного канала для передачи этой и другой информации. Кроме того, при необходимости отделения последовательно передаваемых сигналов, в том числе для выделения опорных сигналов, система передачи и приема обеспечивает прерывание передачи сигнала по крайней мере в одном из разделительных тактов между отделяемыми сигналами.

Все блоки данной СППИ могут быть выполнены такими же, как и в ближайшем аналоге или в других системах того же назначения. Вопросы тактирования и синхронизации передающей и приемной сторон используемой системы решаются любыми общеизвестными из уровня техники средствами, например, так же, как это делается в аналоге.

На следующем простом примере проиллюстрируем возможности заявляемой системы. Передаем в такте М_n-арным сигналом информацию, содержащуюся в К_n=20 битах. В соответствии с заявляемой системой группа из К_n битов заданным образом разделена на подгруппы. Выбраны 6 подгрупп, содержащих по 3 бита и по 8 вариантов в каждой, и одна подгруппа с 2 битами и 4 вариантами (всего 52 варианта). Сумма битов всех подгрупп равна К_n=3×6+2=20. В группе же из К_n=20 битов общее число возможных вариантов (число необходимых М_n-арных сигналов) равно . При приеме восстановление этой группы значительно упрощается, так как производится поэтапно для подгрупп с существенно меньшим количеством вариантов для каждой, а конкретную группу из К_n битов восстанавливают заданным образом из первоначально восстановленных подгрупп.

Также в соответствии с формулой изобретения при необходимости, используя множественный доступ, можно осуществить передачу по одному каналу N групп из К_n источников информации в каждой. Например, в простом случае с числом групп N=10 и с 20 источниками информации в каждой группе по одному каналу можно передать информацию от 200 источников.

Настоящее изобретение полезно тем, что оно может быть практически применено для развития и совершенствования любой системы связи с любой организацией ее работы, например, уже использующей известные методы множественного доступа и известные методы обработки сигналов.

Промышленная применимость. Настоящее изобретение может быть применено в СППИ в любых системах связи. СППИ по данному изобретению позволяет эффективно использовать 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 заявленной системы условию «новизны». Результаты поиска известных решений в области СППИ с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипа признаками заявленной системы, 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 для передачи и приема информации посредством цифровой связи. Технический результат - увеличение эффективности передачи информации, в том числе обеспечения необходимых информационной вместимости и дальности действия. Для этого система содержит последовательно функционально связанные источники информации, блок уплотнения и преобразования (БУП) бинарных цифровых потоков (БЦП), передатчик, приемник, блок преобразования и разуплотнения (БПР) в БЦП, и, при необходимости, блоки форматирования и множественного доступа, причем выполненный на процессоре БУП обеспечивает возможность упорядоченного одновременного за такт считывания двоичных цифр БЦП, разделения битов на подгруппы, формирования соответствующих этим подгруппам М_1,n-арных символов, их преобразования. БПР выполнен с возможностью выделения конкретных М_1,n-арных сигналов из переданной за такт их совокупности, получения конкретных М_1,n-арных символов, выделения в каждой подгруппе соответствующего варианта битов и восстановления по полученным вариантам заданным образом конкретной группы из К_n битов, в том числе СППИ выполнена с возможностью выделения опорных сигналов. 1 ил.

Система передачи и приема информации от источников информации к ее потребителям посредством цифровой связи, в которой каждый k-й, где , из К_n источников информации из n-й группы источников информации, где , подключен, в том числе, при необходимости ее форматирования в цифровой поток через свой блок форматирования, не обязательно одинаковый с другими блоками форматирования, к одному из К_n входов n-го блока уплотнения и преобразования, выполненного на процессоре, имеющем по крайней мере К_n входов, являющихся упомянутыми входами подключения, и один выход с возможностью осуществления упорядоченного, например, последовательного по k от 1 до К_n, одновременного за такт длительностью Т считывания двоичных цифр К_n синхронизированных бинарных цифровых потоков, шифрования при необходимости и преобразования полученных таким образом М_n-арных символов, где в n-й поток соответствующих М_n-арным символам М_n-арных сигналов и их передачи к передатчику, функционально связанному через канал передачи, совместимый с передаваемым сигналом, по крайней мере с одним приемником, подключенным ко входу по крайней мере одного n-го блока преобразования и разуплотнения, выполненного на процессоре с возможностью получения за такт длительностью Т М_n-арных символов и соответствующих К_n синхронизированных бинарных цифровых потоков, подаваемых упорядочено, как при упомянутом считывании, к К_n выходам n-го блока преобразования и разуплотнения, дешифрования при необходимости, причем каждый из К_n упомянутых выходов подключен, в том числе, при необходимости форматирования цифрового потока в поток информации через свой блок форматирования, не обязательно одинаковый с другими блоками форматирования, к соответствующему потребителю информации, при этом все указанные блоки функционально связаны с системой синхронизации, а при необходимости в систему передачи и приема информации перед передатчиком и после приемника включены соответствующие блоки множественного доступа, первый из которых имеет N входов для доступа синхронизированных потоков М_n-арных сигналов, в том числе других групп источников информации, и один соответствующий выход, а второй имеет один вход и N соответствующих выходов синхронизированных потоков М_n-арных сигналов, в том числе для других групп потребителей информации, кроме того, при необходимости в систему передачи и приема введен по крайней мере один дополнительный канал передачи по крайней мере информации об опорных уровнях М_n-арных сигналов для организации работы системы, отличающаяся тем, что блок уплотнения и преобразования выполнен с возможностью разделения заданным упорядоченным образом n-й группы из К_n битов, соответствующей упомянутым К_n синхронизированным бинарным цифровым потокам, на l-е подгруппы, где l может изменяться от 1 до L, с количеством битов в каждой подгруппе kx_l,n, причем сумма значений kx_l,n равна К_n, формирования М_l,n-арных символов с количеством символов в l-й подгруппе, равным , и с общим количеством символов, равным с обеспечением задания упорядоченного взаимно однозначного соответствия этих символов с подгруппами, а в подгруппах с обеспечением взаимно однозначного соответствия с вариантами битов в каждой подгруппе, кроме того, блок уплотнения и преобразования выполнен с возможностью формирования не обязательно, но, например, ортогональных, М_l,n-арных сигналов с общим количеством, равным общему количеству М_l,n-арных символов, с обеспечением задания упорядоченного взаимно однозначного соответствия подгрупп этих сигналов с подгруппами символов, а в подгруппах с обеспечением взаимно однозначного соответствия вариантов сигналов с вариантами символов, а также блок уплотнения и преобразования выполнен с возможностью формирования конкретного М_n-арного сигнала в виде совокупности конкретных M_l,n-арных сигналов, соответствующих конкретным М_l,n-арным символам и совместимых с каналом передачи, и их совместной одновременной передачи, преимущественно с одинаковой энергией, за такт длительностью Т, а блок преобразования и разуплотнения выполнен с возможностью выделения конкретных М_l,n-арных сигналов из переданной за такт длительностью Т их совокупности, получения конкретных М_l,n-арных символов, выделения в каждой подгруппе соответствующего варианта из kx_l,n битов и восстановления по полученным вариантам заданным образом конкретной группы из К_n битов, кроме того, при необходимости отделения последовательно передаваемых сигналов, в том числе для выделения опорных сигналов, система передачи и приема информации выполнена с возможностью обеспечения прерывания передачи сигнала по крайней мере в одном из разделительных тактов между отделяемыми сигналами.