СПОСОБ ПЕРЕДАЧИ ИНФОРМАЦИОННЫХ СИГНАЛОВ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 2014 года по МПК H03M13/00 

Изобретение относится к способам кодирования, декодирования и преобразования кода для обнаружения ошибок и их исправления, а именно к улучшению помехозащищенности.

Известен способ кодирования с помощью последовательностей Баркера (Теория электрической связи. Учебник для высших учебных заведений под ред. проф. Д.Д.Кловского. - М.: Радио и связь, 1998. - С.362-365), включающий кодирование информационной единицы и нуля трех- и пятиэлементной последовательности с последующей передачей этих последовательностей в среду передачи данных. Принятые сигналы сравниваются с эталонным путем взаимокорреляции, из функции взаимокорреляции делается вывод о принятии сигнала, оценка принятого сигнала производится по соотношению главного пика и боковых лепестков в функции взаимокорреляции.

Недостатком данного способа является невозможность получить уровень главного пика больше числа элементов последовательности.

Известен согласованный фильтр (Теория электрической связи. Учебник для высших учебных заведений под ред. проф. Д.Д.Кловского. - М.: Радио и связь, 1998. - С.362-365), включающий в себя линию задержки, фазосохраняющие и фазоинвертирующие каскады, суммирующее устройство.

Недостатком данного устройства является невозможность выявить информационный сигнал при высоком уровне помех.

Известен способ кодирования с помощью импульсной последовательности (RU 2460211, МПК Н03М 13/00, МПК G06F 17/15. Способ передачи информационных сигналов и устройство для его осуществления. - Опубл. 21.08.2012. Бюл. 24), включающий кодирование информационной единицы и нуля пятиэлементной последовательностью с последующей передачей этих последовательностей в среду передачи данных. Принятые сигналы сравниваются с эталонным путем взаимокорреляции, из функции взаимокорреляции делается вывод о принятии сигнала, оценка принятого сигнала производится по соотношению главного пика и боковых лепестков в функции взаимокорреляции.

Недостатком данного способа является то, что сигнал можно передать на ограниченное расстояние.

Целью изобретения является получение четкого сигнала при высоком уровне помех и увеличение дальности передачи сигнала.

Указанная цель достигается тем, что в последовательность Баркера вводят импульсы с увеличенным в N раз уровнем энергии.

Сущностью изобретения по п.1 является то, что кодирование информационной единицы из пяти импульсов производят в виде последовательности из одного положительного, из двух положительных, увеличенных в N раз каждый, одного отрицательного, увеличенного в N раз, и одного положительного импульсов, а кодирование информационного нуля из пяти импульсов производят в виде последовательности из одного отрицательного, из двух отрицательных, увеличенных в N раз каждый, одного положительного, увеличенного в N раз, и одного отрицательного импульсов, причем N представляет собой положительное число больше единицы, передают полученные таким образом последовательности в среду передачи данных, а на принимающей стороне производят сравнение принятого сигнала с эталонным путем их взаимокорреляции, а сущностью изобретения по п.2 является то, что на передающей стороне вводят три усилителя, вход первого I подключен к каскаду, формирующему второй импульс пятиимпульсного сигнала, выход - к суммирующему устройству, вход второго II подключен к каскаду, формирующему третий импульс пятиимпульсного сигнала, выход - к суммирующему устройству, вход третьего III подключен к каскаду, формирующему третий импульс пятиимпульсного сигнала, выход - к суммирующему устройству, а первый и пятый каскады пятиимпульсного сигнала выходами соединены непосредственно с суммирующим устройством, соединенным через среду передачи данных с принимающей стороной, на принимающей стороне вводят усилители четыре IV, пять V и шесть VI, причем вход четвертого IV подключен к каскаду, формирующему второй импульс пятиимпульсного сигнала, выход - к суммирующему устройству, вход пятого V подключен к каскаду, формирующему третий импульс пятиимпульсного сигнала, выход - к суммирующему устройству, вход шестого VI подключен к каскаду, формирующему четвертый импульс пятиимпульсного сигнала, выход - к суммирующему устройству, а первый и пятый каскады пятиимпульсного сигнала выходами соединены непосредственно с суммирующим устройством, формирующим выходной сигнал.

На фиг.1 представлена информационная единица в виде предлагаемой пятиэлементной последовательности, состоящая из двух 1 и 5 положительных импульсов, двух 2 и 3 положительных импульсов, увеличенных в N раз каждый, и одного 4 отрицательного импульса, увеличенного в N раз, а на фиг.2 представлена взаимокорреляционная функция этой последовательности в виде главного пика 6 и боковых лепестков.

На фиг.3 представлен информационный нуль в виде предлагаемой пятиэлементной последовательности, состоящий из двух 1 и 5 отрицательных импульсов, двух 2 и 3 отрицательных импульсов, увеличенных в N раз каждый, и одного 4 положительного импульса, увеличенного в N раз, а на фиг.4 изображена взаимокорреляционная функция этой последовательности в виде главного пика 6 и боковых лепестков.

На фиг.5 представлена схема устройства для осуществления способа передачи информационных сигналов, включающая передающую сторону 7 и принимающую сторону 8, состоящих из линий задержки, соответственно, 9 и 10 с фазосохраняющими и фазоинверсными каскадами 11, 12, 13, 14, 15 на передающей стороне и 16, 17, 18, 19, 20 на приемной, при этом в передающей части к каскадам 12, 13 и 14 подключены усилители 21, 22 и 23, а в принимающей части 8 к таким же каскадам 17, 18 и 19 подключены усилители 24, 25 и 26, причем выходы усилителей 21, 22, 23 соединены с входом суммирующего устройства 27, а выходы усилителей 24, 25 и 26 - с входом суммирующего устройства 28.

Предлагаемый способ передачи информации осуществляется следующим образом.

На передающей стороне информационная единица и нуль кодируются пятиэлементным сигналом, представляющим собой видоизмененный сигнал Баркера, у которого второй импульс 2, третий импульс 3 и четвертый импульс 4 имеют увеличенный, например, в 5 раз уровень энергии (фиг.1, 3) или уровень, увеличенный в N раз, а на приемной стороне производится взаимокорреляция принимаемых сигналов с эталонными сигналами. По взаимокорреляционной функции делается вывод о наличии или отсутствии принятого информационного сигнала, что определяется по соотношению центрального пика 6 и боковых лепестков в функции взаимокорреляции (фиг.2, 4).

При взаимокорреляции предлагаемой последовательности импульсов разность между центральным пиком 6 и боковыми лепестками значительна, при этом эта разность существенно больше, чем увеличенная энергия передаваемого информационного сигнала.

Если увеличиваем энергию всех импульсов пятиэлементной последовательности Баркера, то есть всего информационного сигнала, например в пять раз, то величина главного пика увеличится в пять раз. Однако затраты энергии на передачу возрастают тоже в пять раз.

В предлагаемой последовательности увеличение энергии трех импульсов в пять раз (фиг.1, 3) ведет к увеличению главного пика в 15.4 раза (фиг.2, 4), а затраты энергии на передачу возрастают только в 3.4 раза. Так как пятиэлементная последовательность Баркера дает главный пик 5, а предлагаемая последовательность дает главный пик 77, то увеличение главного пика составляет 15.4 раза, в то время как затраты энергии для передачи пятиэлементной последовательности Баркера составляют 5 единиц, а затраты энергии для передачи предлагаемой пятиэлементной последовательности составляют 17 единиц, то есть затраты энергии возрастают в 3.4 раза.

В предлагаемой последовательности отношение главного пика к затратам энергии на передачу последовательности импульсов тем больше, чем больше число N.

При использовании предлагаемой последовательности отношение сигнал/шум в среде передачи данных перестает иметь значение на принимающей стороне, которая ориентирована на строго определенную форму сигнала и его параметры, так как помеха, будучи случайной величиной, не может иметь параметры передаваемого сигнала даже в течение длительности одной элементарной посылки.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

На передающей стороне 7 входной сигнал поступает на линию задержки 9, с которой поступает на фазосохраняющие и фазоинверсные каскады, где формируется сигнал с импульсами необходимой положительной и отрицательной полярности. Импульсы с выходов 12, 13 и 14 поступают на усилители 21, 22 и 23, затем эти импульсы, а так же импульсы с выходов 11, 15, суммируются в суммирующем устройстве 27 и отправляются в среду передачи данных. На принимающей стороне 8 импульсы поступают на линию задержки 10, а импульсы с выходов 17, 18 и 19 поступают на усилители 24, 25 и 26. Импульсы с выходов линий задержки 16, 20 и усилителей 24, 25 и 26 поступают в суммирующее устройство 28, формируя выходной сигнал.

Таким образом, предлагаемый способ и устройство для передачи информационных сигналов позволяет получить значительно более высокий главный пик взаимокорреляционной функции при увеличении энергии трех импульсов из пяти, а не всех пяти импульсов. Более высокий главный пик взаимокорреляционной функции принятого сигнала позволяет легче выявить его среди помех и передать сигнал на большее расстояние.

Изобретение относится к способам кодирования, декодирования и преобразования кода для обнаружения и исправления ошибок. Изобретение может использоваться для улучшения помехозащищенности передаваемых сигналов. Достигаемый технический результат - получение четкого сигнала при высоком уровне помех и увеличение дальности передачи сигнала. Сущность способа заключается в том, что кодирование информационной единицы из пяти импульсов производят в виде последовательности из одного положительного, из двух положительных, увеличенных в N раз каждый, одного отрицательного, увеличенного в N раз, и одного положительного импульсов, а кодирование информационного нуля из пяти импульсов производят в виде последовательности из одного отрицательного, из двух отрицательных, увеличенных в N раз каждый, одного положительного, увеличенного в N раз, и одного отрицательного импульсов, причем N представляет собой положительное число больше единицы, передают полученные последовательности в среду передачи данных, а на принимающей стороне производят сравнение принятого сигнала с эталонным путем их взаимокорреляции. 2 н.п. ф-лы, 5 ил.

1. Способ передачи информационных сигналов, включающий кодирование информационной единицы из пяти импульсов в виде последовательности из одного положительного, увеличенного в N раз одного положительного, одного положительного, одного отрицательного и одного положительного импульсов, кодирование информационного нуля из пяти импульсов в виде последовательности из одного отрицательного, увеличенного в N раз одного отрицательного, одного отрицательного, одного положительного и одного отрицательного импульсов, передачу полученных последовательностей в среду передачи данных, а на принимающей стороне производят сравнение принятого сигнала с эталонным путем их взаимокорреляции, отличающийся тем, что кодирование информационной единицы из пяти импульсов производят в виде последовательности из одного положительного, из двух положительных, увеличенных в N раз каждый, одного отрицательного, увеличенного в N раз, и одного положительного импульсов, а кодирование информационного нуля из пяти импульсов производят в виде последовательности из одного отрицательного, из двух отрицательных, увеличенных в N раз каждый, одного положительного, увеличенного в N раз, и одного отрицательного импульсов, причем N представляет собой положительное число больше единицы, передают полученные таким образом последовательности в среду передачи данных, а на принимающей стороне производят сравнение принятого сигнала с эталонными путем их взаимокорреляции.

2. Устройство для передачи информационных сигналов, включающее передающую и принимающую стороны, линии задержки, фазоинверсные и фазосохраняющие каскады, по одному усилителю на передающей и принимающей стороне, суммирующие устройства, среду передачи данных, отличающееся тем, что на передающей стороне вводят три усилителя, вход первого I подключен к каскаду, формирующему второй импульс пятиимпульсного сигнала, выход - к суммирующему устройству, вход второго II подключен к каскаду, формирующему третий импульс пятиимпульсного сигнала, выход - к суммирующему устройству, вход третьего III подключен к каскаду, формирующему третий импульс пятиимпульсного сигнала, выход - к суммирующему устройству, а первый и пятый каскады пятиимпульсного сигнала выходами соединены непосредственно с суммирующим устройством, соединенным через среду передачи данных с принимающей стороной, на принимающей стороне вводят усилители четыре IV, пять V и шесть VI, причем вход четвертого IV подключен к каскаду, формирующему второй импульс пятиимпульсного сигнала, выход - к суммирующему устройству, вход пятого V подключен к каскаду, формирующему третий импульс пятиимпульсного сигнала, выход - к суммирующему устройству, вход шестого VI подключен к каскаду, формирующему четвертый импульс пятиимпульсного сигнала, выход - к суммирующему устройству, а первый и пятый каскады пятиимпульсного сигнала выходами соединены непосредственно с суммирующим устройством, формирующим выходной сигнал.