СПОСОБЫ И СИСТЕМЫ СВЯЗИ Российский патент 2016 года по МПК H04L27/34 

Перекрестная ссылка на родственные заявки

Настоящая заявка испрашивает приоритет по предварительной заявке США 61/475802 под названием ″TELECOMMUNICATION SIGNALING ENHANCEMENTS BASED ON DIRECTIONAL INFORMATION POWER OPTIMIZATION, AND OTHER CONSIDERATIONS″, поданной 15 апреля 2011 г., содержание которой в качестве ссылки целиком включено в настоящую заявку. В настоящую заявку в качестве ссылки также включена опубликованная 23 июня 2011 г. патентная заявка США 2011/0150048 под названием ″TELECOMMUNICATION SIGNALING USING NONLINEAR FUNCTIONS″.

Уровень техники

Из техники известны следующие обобщенные уравнения формулы Эйлера:

В этих обобщенных уравнениях i означает мнимую постоянную, равную $$\sqrt{-1}$$ , t означает временной параметр, a m обладает способностью изменять геометрию кривой, m=2 соответствует комплексной окружности, поскольку приведенные выше уравнения сводятся к члену e^ti формулы Эйлера. В основе известных методов обмена сигналами дальней связи, таких как метод квадратурно-амплитудной модуляции (КАМ) лежат комплексные окружности. Значения m>2 соответствуют комплексным спиралям с все убыстряющимся ростом и уменьшающейся частотой.

Сущность изобретения

Способ связи согласно одному из примеров может включать получение входных сигналов связи, выбранных из набора сигналов связи, преобразование входных сигналов связи в пригодные для передачи формы колебаний с использованием непериодических функций и передачу пригодных для передачи форм колебаний по каналу связи.

Способ связи согласно другому примеру может включать прием пригодных для передачи форм колебаний, построенных с использованием непериодических функций и переданных по каналу связи, и демодуляцию пригодных для передачи форм колебаний.

В систему связи согласно одному из примеров может входить модулятор, приспособленный получать входные сигналы связи, выбранные из набора сигналов связи, и приспособленный преобразовывать входные сигналы связи в пригодные для передачи формы колебаний с использованием непериодических функций, передатчик или приемопередатчик, приспособленный передавать пригодные для передачи формы колебаний по каналу связи.

В систему связи согласно другому примеру может входить приемник или приемопередатчик, приспособленный принимать пригодные для передачи формы колебаний, переданные по каналу связи и построенные с использованием непериодических функций, и демодулятор, приспособленный демодулировать пригодные для передачи формы колебаний.

Краткое описание чертежей

Варианты осуществления настоящего изобретения в качестве примера, а не с целью ограничения проиллюстрированы на сопровождающих чертежах, на которых одинаковые элементы обозначены одинаковыми позициями.

На фиг. 1а проиллюстрирован пример диаграммы изменения амплитуды сигнала в зависимости от положительного отсчета времени сигнала, генерированного в одном из примеров осуществления,

на фиг. 1б проиллюстрирован пример диаграммы изменения амплитуды сигнала в зависимости от отрицательного отсчета времени сигнала, генерированного в одном из примеров осуществления,

на фиг. 2а проиллюстрирован пример диаграммы спирали с положительным направлением вращения, отображенным в комплексной плоскости,

на фиг. 2б проиллюстрирован пример диаграммы спирали с отрицательным направлением вращения, отображенным в комплексной плоскости,

на фиг. 3 проиллюстрирован пример диаграммы, иллюстрирующей окружность, отображенную в комплексной плоскости,

на фиг. 4 проиллюстрирован пример отображенной в комплексной плоскости диаграммы сигнала, генерированного в одном из примеров осуществления, на которой проиллюстрирована головная функция сигнала в сочетании с хвостовой функцией для возврата канала в его исходное состояние,

на фиг. 5а проиллюстрирован пример отображенной в комплексной плоскости диаграммы сигнала, генерированного в одном из примеров осуществления с отсчетом времени в положительном направлении и вращением в положительном направлении,

на фиг. 5б проиллюстрирован пример отображенной в комплексной плоскости диаграммы сигнала, генерированного в одном из примеров осуществления с отсчетом времени в отрицательном направлении и вращением в положительном направлении,

на фиг. 5в проиллюстрирован пример отображенной в комплексной плоскости диаграммы сигнала, генерированного в одном из примеров осуществления с отсчетом времени в положительном направлении и вращением в отрицательном направлении,

на фиг. 5г проиллюстрирован пример отображенной в комплексной плоскости диаграммы сигнала, генерированного в одном из примеров осуществления с отсчетом времени в отрицательном направлении и вращением в отрицательном направлении,

на фиг. 6 проиллюстрирован один из примеров осуществления системы связи,

на фиг. 7 проиллюстрирован один из примеров осуществления способа связи.

Подробное описание изобретения

В следующем далее подробном описании раскрыты особенности настоящего изобретения со ссылкой на соответствующие фигуры, относящиеся к конкретным вариантам осуществления изобретения. Специалисты в данной области техники поймут, что могут быть созданы альтернативные варианты осуществления, не выходящие за пределы существа и объема формулы изобретения. Кроме того, хорошо известные элементы из примеров осуществления не будут подробно описываться или будут опускаться с тем, чтобы не усложнять рассмотрение важных подробностей изобретения.

Используемый в описании термин "пример" означает "служащий примером, частным случаем или иллюстрацией". Описанные варианты осуществления не ограничивают объем изобретения, а служат лишь примером. Подразумевается, что описанные варианты осуществления необязательно должны интерпретироваться как предпочтительные или выгодные по сравнению с другими вариантами осуществления. Кроме того, термины "варианты осуществления изобретения", "варианты осуществления" или "изобретение" не требуют, чтобы рассматриваемый признак, преимущество или принцип действия содержался во всех вариантах осуществления изобретения.

Кроме того, многие из рассмотренных в описании вариантов осуществления описаны применительно к последовательностям действий, выполняемых, например, элементами вычислительного устройства. Специалистам в данной области техники следует признать, что различные описанные последовательности действий могут выполняться конкретными схемами (например, специализированными интегральными схемами (ASIC)) и/или программными командами, выполняемыми по меньшей мере одним процессором. Помимо этого, описанные последовательности действий могут быть целиком воплощены в машиночитаемой запоминающей среде любой формы, и выполнение последовательности действий позволяет процессору выполнять описанные в изобретении функции. Так, различные особенности настоящего изобретения могут быть воплощены в ряде различных форм, которые во всех случаях считаются входящими в объем заявленного объекта. Кроме того, соответствующей формой при описании некоторых вариантов осуществления может являться, например, "компьютер, сконфигурированный на" выполнение некоторых из описанных действий. Периодической функций является функция, значения которой повторяются через равные промежутки времени или с регулярной периодичностью. Косинусоидная и синусоидная функции, являющиеся периодическими, широко применяются в области дальней связи. Хотя преимуществом периодических функций является простота, непериодические функции являются более общими и разнообразными. Эта большее разнообразие может использоваться в дальней связи в целях, которые могут включать усиление различения сигналов, что может позволять повышать скорость передачи данных или улучшать шумовое сопротивление. Это также может уменьшать взаимные помехи с другими сигналами. В Уравнении 1 и Уравнении 2 генерируются непериодические функции, которыми могут описываться спирали, амплитуды которых непрерывно увеличиваются с течением времени. Спирали могут рассматриваться как основные составляющие, из которых могут строиться общие непериодические функции. В Уравнении 1 и Уравнении 2 может быть получено множество возможных разновидностей форм колебаний путем ввода постоянных множителей и фазовых сдвигов в Уравнение 2 на каждом из трех уровней. Также могут быть возможны временные сдвиги. Примером этого может служить "общая формула спирали":

.

″Первым уровнем″ в Уравнении 3 может считаться $$\left[k{}_{0}e{}^{i\omega {}_0}\right]$$ при этом k₀ может изменяться при амплитудной модуляции, а ω₀ может изменяться при фазовой модуляции.

″Вторым уровнем″ может считаться $$\left[k{}_{1}e{}^{i\omega {}_1}\right](t+t{}_0)$$ при этом изменение k₁ может использоваться при частотной модуляции, a k₁ и ω₁ обычно могут изменяться при обращении времени. ″Обращение времени″ может означать изменение на противоположное направление прохождения кривой. В случае спиральной кривой это может означать, является ли кривая ″закрученной в спираль наружу″ (в направлении положительного отсчета времени) или ″закрученной в спираль внутрь″ (в направлении отрицательного отсчета времени). Применение обращения времени может служить для удвоения числа различимых символом, которые могут быть определены в конкретных условиях канала, и, соответственно, для повышения скорости передачи данных или увеличения шумового сопротивления. Например, обращение времени может осуществляться путем использования k₁=±1 или равнозначно ω₁=0 и ω₁=π.Кроме того, временной сдвиг может осуществляться путем использования множества значений t_0.

″Третьим уровнем″ может считаться $$\left[k{}_{2}e{}^{i\omega {}_2}\right](2{}^{2-m})$$ , при этом k₂ и ω₂ могут изменяться при обращении вращения. Например, обращение вращения может осуществляться путем использования k₂=±1 или равнозначно ω₂=0 и ω₂=π. Кроме того, m может изменяться при модуляции формы колебаний. Большие значения m≥2 могут соответствовать более быстрому росту и более низкой частоте. Другие разновидности могут предусматривать значения k₂, ω₁ и ω₂, например, для альтернативного указания свойств экспоненциального роста и скорости вращения спирали. В отличие от метода КАМ реализация описанной в изобретении общей формулы спирали позволяет удваивать число возможных сигналов за счет применения обращения времени (описанного далее), а в случае двухкомпонентной передачи (описанной далее) еще раз удваивать их число за счет применения обращения вращения.

Дополнительные выгоды реализации общей формулы спирали, используемой в примерах осуществления, могут вытекать из усовершенствованного применения доступной мощности двумя способами, во-первых, за счет возможности разработки в этой системе "коэффициента амплитуды" сигнала (соотношения пика и средней амплитуды) с целью улучшения шумового сопротивления сигнала, и, во-вторых, за счет применения усовершенствованной стандартной "передачи с наложением", способной обеспечивать эффективное двукратное увеличение мощности сигнала. Коэффициент амплитуды сигнала в случае стандартной косинусоидальной или синусоидальной волны, измеренный на протяжении полного цикла, может составлять квадратный корень из двух. Реализация общей формулы спирали, используемой в примерах осуществления для увеличения коэффициента амплитуды, может обеспечивать более высокую максимальную амплитуду при такой же средней ограниченной мощности, что может быть полезным в некоторых случаях для улучшения шумового сопротивления. Реализация общей формулы спирали, используемой в примерах осуществления для снижения коэффициента амплитуды, может быть полезна в некоторых случаях, в которых в условиях ограничения максимальной мощности выгодна более высокая средняя мощность. Стандартная передачи с наложением, которая может применяться в методе КАМ, может требовать сложения синусоидальной и синусоидальной волн. В результате этого сложения может быть получена наложившаяся волна, амплитуда которой превышает амплитуду как синусоидальной, так и синусоидальной волн на величину, равную квадратному корню из двух, и, соответственно, увеличение использования мощности, которое может являться двукратным. Реализация общей формулы спирали, используемой в примерах осуществления для снижения коэффициента амплитуды, позволяет избегать сложения синусоидальной и синусоидальной волн и, соответственно, уменьшать требуемую мощность вдвое по сравнению с методом КАМ.

В отличие от косинусоидной и синусоидной функций, используемых при традиционной модуляции сигналов, одним из результатов реализации общей формулы спирали в качестве метода модуляции в описанных примерах осуществления является возможность генерирования в высшей степени непериодических форм колебаний. В частности, фаза и амплитуда форм колебаний не могут повторяться через равные промежутки времени, как в случае косинусоидной и синусоидной функций. Хотя спирально модулированный сигнал может иметь четко определенную частоту, его амплитуда непрерывно изменяется с течением времени. За счет этого может увеличиваться возможность различения сигналов и, соответственно, это может способствовать улучшению шумового сопротивления.

Если для краткости отбросить квадратные скобки, общая формула спирали (Уравнение 3) может быть записана в следующем виде:

Чтобы пояснить Уравнение 4, рассмотрим частные случаи. Если установить, что

Уравнение 4 сводится к

С использованием тождества

и формулы Эйлера

Уравнение 6 может быть записано в виде следующего уравнения:

которое может быть представлено как два коэффициента

Первый коэффициент описывает изменение амплитуды по экспоненте, а второй коэффициент описывает движение по окружности в комплексной плоскости. В сочетании они описывают спираль в комплексной плоскости.

Уравнение 10 может использоваться для изучения того, как влияет изменение на противоположное временного параметра в общей формулы спирали. Если построить диаграмму зависимости амплитуды из Уравнения 10 от времени для значений ω=+1; t₀=0; 0≤t≤3, как показано на фиг. 1а, она будет возрастать по экспоненте.

К этой кривой может быть применено обращение времени путем установки ω=-1. При дополнительной установке t₀=-3 спираль начинается с высокой амплитуды, которая затем снижается по спирали внутрь, как показано на фиг. 1б.

На фиг. 1а проиллюстрирована диаграмма 100 одного из примеров осуществления сигнала, соответствующего Уравнению 10. По вертикальной оси 102 отложена амплитуда сигнала, по горизонтальной оси 104 отложен временной интервал символа, а стрелкой 106 указано положительное направление отсчета времени.

На фиг. 1б проиллюстрирована диаграмма 110 одного из примеров осуществления сигнала, соответствующего Уравнению 10. По вертикальной оси 112 отложена амплитуда сигнала, по горизонтальной оси 114 отложен временной интервал символа, а стрелкой 116 указано отрицательное направление отсчета времени.

На фиг. 1а и 1б представлены сигналы, которые могут различаться по различным формам изменения их амплитуды с течением времени независимо от данных максимальной амплитуды, частоты или фазы. Различение сигналов с использованием направления отсчета времени может быть возможным при реализации общей формулы спирали. В отличие от этого различение сигналов с использованием направления отсчета времени может быть невозможным при использовании метода КАМ, когда комплексная амплитуда каждого сигнала является постоянной на всем его протяжении.

Помимо направления отсчета времени для спирали также можно независимо различать или определять направление вращения. Это показано на фиг. 2а и 2б.

На фиг. 2а проиллюстрирована диаграмма 200 в комплексной плоскости одного из примеров осуществления спирали с положительным (против часовой стрелки) вращением. На диаграмме также представлена мнимая ось 202 и действительная ось 204. Первой стрелкой 206 указано положительное направление отсчета времени, а второй стрелкой 208 указано отрицательное направление отсчета времени.

На фиг. 2б проиллюстрирована диаграмма 210 в комплексной плоскости одного из примеров осуществления спирали с отрицательным (по часовой стрелке) вращением.

На диаграмме представлена мнимая ось 212 и действительная ось 214. Первой стрелкой 216 указано положительное направление отсчета времени, а второй стрелкой 218 указано отрицательное направление отсчета времени.

Как видно из фиг. 2а и 2б, для спиралей может независимо определяться направление отсчета времени и направление вращения. Тем не менее, в случае окружности, которая является частным случаем спирали, в котором амплитуда не изменяется, направления вращения и отсчета времени являются одним и тем же. В случае окружности невозможно различить изменение направления параметра вращения с положительного на отрицательное от изменения направления временного параметра с прямого на обратное. Это проиллюстрировано на фиг. 3.

На фиг. 3 проиллюстрирована диаграмма 300 в комплексной плоскости одного из примеров осуществления окружности. На диаграмме представлена мнимая ось 302 и действительная ось 304. Первой стрелкой 306 указано положительное направление отсчета времени и положительное направление вращения. Второй стрелкой 308 указано отрицательное направление отсчета времени и отрицательное направление вращения.

Устойчивое различение направления отсчета времени, обеспечиваемое общей формулой спирали, может позволять использовать обращение времени. За счет различения сигналов с использованием направление отсчета времени как вперед, так и назад в случае реализации общей формулы спирали может поддерживаться по меньшей мере вдвое больше сигналов, чем в случае применения метода КАМ при одинаковых условиях канала, которые могут предусматривать конкретные ограничения полосы пропускания и ухудшение качества передачи по каналу, и при одинаковой доступной мощности сигнала. Сигналы можно различать путем определения параметров в общей формуле спирали с созданием обращенных по времени пар сигналов за счет установки κ₁=±1, как описано выше.

Как и в случае существующих методов цифровой модуляции, таких как КАМ, в сочетании с методом спиральной модуляции могут применяться известные из техники методы "фильтрации формирования импульсов" для сведения к минимуму "межканальных помех" (ICI) между соседними частотными диапазонами с одновременным контролем "межсимвольных помех" (ISI) между следующими один за другим символами.

Одним из дополнительных методов контроля ICI и ISI может являться восстановление исходного состояния канала после передачи каждого символа. Это может осуществляться путем деления "временного интервала символа" на "головную функцию" (которая согласуется с общей формулой спирали) и "хвостовую функцию", которая возвращает канал в исходное состояние. Один из примеров этого проиллюстрирован на фиг. 4, на которой показана форма колебаний символа при m=3. Термин "временной интервала символа" может означать временной интервал переданной формы колебаний, отображающей символ, включая время передачи формы колебаний "головной функции" и формы колебаний "хвостовой функции" (если она имеется). Форма колебаний "головной функции" может соответствовать обычной форме колебаний символа в известных из техники методах. "Хвостовая функция" может служить средством компенсации присущего спирали изменения амплитуды путем противодействия изменению амплитуды головной функции и плавного возврата исходной амплитуды канала к состоянию до начала формы колебаний символа.

На фиг. 4 проиллюстрирована диаграмма 400 в комплексной плоскости одного из примеров осуществления сигнала при m=3. На диаграмме проиллюстрирована мнимая ось 402 и действительная ось 404. Голова 406 сигнала может содержать увеличивающуюся спираль. Хвост 408 сигнала может возвращать канал в его состояние до передачи сигнала.

Применение различных хвостовых функций в сочетании с методом спиральной модуляции может выбираться по различным техническим соображениям. Обычно при выделении большего времени хвостовой функции может обеспечиваться более плавный переход с уменьшением разброса частот, сопутствующего разрывам непрерывности. Возможные хвостовые функции, которые могут быть реализованы, могут включать без ограничения линейные функции, экспоненциальное затухание и сигмоидальные функции, реализуемые хорошо известными из техники способами. В различных сигналах могут использоваться различные хвостовые функции с целью улучшения различимости сигналов и, соответственно, увеличения шумового сопротивления.

"Коэффициент амплитуды" сигнала определяется как соотношение его максимальной амплитуды и средней (среднеквадратичной) амплитуды. В случае сигналов на основе косинусоидальных или синусоидальных волн с постоянной амплитудой, измеренной на протяжении полного цикла, коэффициент амплитуды всегда составляет квадратный корень из двух.

Поскольку рост кривых экспоненциальной зависимости все ускоряется с течением времени, сигналы на основе общей формулы спирали могут иметь значительно более высокие коэффициенты амплитуды, чем у синусоидальных волн. При увеличении величины m в формуле спирали коэффициент амплитуды может увеличиваться до произвольно большой величины.

В случаях применения при ограничениях на среднее использование мощности, например, в спутниковой или мобильной связи, эта способность манипулировать коэффициентом амплитуды может являться достаточно полезной. В случае более высокого коэффициента амплитуды может увеличиваться максимальная амплитуда сигнала при такой же средней мощности и может улучшаться шумовое сопротивление за счет обеспечения параметров сигнала со значительно более высокой амплитудой, чем шум в канале, что способствует точному считыванию. Более высокий коэффициент амплитуды может быть характерен для выпуклой диаграммы зависимости амплитуда от времени, то есть диаграммы, которая изогнута вверх.

Диаграмма зависимости амплитуда от времени для Уравнения 4 является выпуклой.

Также возможны случаи, в которых может быть желательным снижать коэффициент амплитуды, чтобы средняя мощность была ближе к максимальной мощности, чем в случае синусоидальных волн. Это может быть полезным в вариантах осуществления связи, в которых ограничена максимальная, а не средняя мощность, и в этом случае при увеличении средней мощности относительно максимальной мощности может улучшаться шумовое сопротивление. Более низкий коэффициент амплитуды также может быть полезен в случаях, в которых желательно эффективно генерировать шум для создания помех передаче сигналов, и более высокая средняя мощность способствует перекрестным помехам с сигналом, помехи которому должны создаваться. Более низкий коэффициент амплитуды может быть получен путем различных корректировок общей формулы спирали. Эти корректировки могут включать использование сначала выпуклых форм колебаний символов, генерированных согласно общей формуле спирали, затем отображение диаграммы зависимости от времени амплитуды формы колебаний каждого символа на протяжении горизонтальной линии, соответствующей половине максимальной амплитуды. При этом диаграмма зависимости амплитуды, которая является "обычно низкой", может быть преобразована в диаграмму зависимости амплитуды, которая является "обычно высокой". Результатом может являться значительное приближение средней мощности формы колебаний символов к максимальной мощности и тем самым снижение коэффициента амплитуды.

Как описано ранее, общая формулу спирали может позволять удваивать число возможных символов за счет обращения времени, то есть путем выбора направления, в котором следуют точки формы колебаний символа. В случае спирали "обращение времени" может соответствовать выбору между закручиванием в спираль внутрь или наружу. Число возможных символов также может быть удвоено путем использования обращения вращения. "Обращение вращения" может соответствовать выбору между вращением спирали по часовой стрелке или против часовой стрелки в комплексной плоскости. Как при обращении времени, дополнительное различение за счет обращения вращения может использоваться для увеличения скорости передачи данных или для улучшения шумового сопротивления.

При использовании как обращения времени, так и обращения вращения можно генерировать четыре совершенно различных последовательностей точек. Это проиллюстрировано на фиг. 5а-5г.

На фиг. 5а проиллюстрирована диаграмма 500 в комплексной плоскости одного из примеров осуществления сигнала при положительном направлении отсчета времени и положительном направлении вращения. На диаграмме представлена мнимая ось 502 и действительная ось 504. Голова 506 сигнала может содержать увеличивающуюся спираль. Хвост 508 сигнала может возвращать канал в его состояние до передачи сигнала. Стрелками 510 указано направление отсчета времени, а точкой 512 указана начальная точка сигнала в комплексной плоскости.

На фиг. 5б проиллюстрирована диаграмма 520 в комплексной плоскости одного из примеров осуществления сигнала при отрицательном направлении отсчета времени и положительном направлении вращения. На диаграмме представлена мнимая ось 522 и действительная ось 524. Голова 526 сигнала может содержать уменьшающуюся спираль. Хвост 528 сигнала может выводить канал из его состояния до передачи сигнала. Стрелками 530 указано направление отсчета времени, а точкой 532 указана начальная точка сигнала в комплексной плоскости.

На фиг. 5в проиллюстрирована диаграмма 540 в комплексной плоскости одного из примеров осуществления сигнала при положительном направлении отсчета времени и отрицательном направлении вращения. На диаграмме представлена мнимая ось 542 и действительная ось 544. Голова 546 сигнала может содержать увеличивающуюся спираль. Хвост 548 сигнала может возвращать канал в его состояние до передачи сигнала. Стрелками 550 указано направление отсчета времени, а точкой 552 указана начальная точка сигнала в комплексной плоскости.

На фиг. 5г проиллюстрирована диаграмма 560 в комплексной плоскости одного из примеров осуществления сигнала при отрицательном направлении отсчета времени и отрицательном направлении вращения. На диаграмме представлена мнимая ось 562 и действительная ось 564. Голова 566 сигнала может содержать уменьшающуюся спираль. Хвост 568 сигнала может выводить канал из его состояния до передачи сигнала. Стрелками 570 указано направление отсчета времени, а точкой 572 указана начальная точка сигнала в комплексной плоскости.

На фиг. 5а-5г проиллюстрированы примеры форм колебаний символов, в которых половина временного интервала символа отведена головной функции, а другая половина отведена хвостовой функция. Это является лишь примером, приведенным для ясности представления. В некоторых случаях может использоваться более короткая хвостовая функция, которая может обеспечивать лучшее различение сигналов. Кроме того, применение линейной хвостовой функции на фиг. 5а-5г является примером и имеет целью обеспечить ясно визуальное различение головной и хвостовой функций. В некоторых случаях может использоваться хвостовая функция, обеспечивающая более плавный переход, такая как сигмоидальная или экспоненциальная функция.

Как описано ранее, в случае методов передачи сигналов, которые основаны на комплексной окружности, таких как КАС, обращения времени и вращения являются одним и тем же. При отсутствии данных роста амплитуды невозможно различить обращение вращения и обращение времени. Это может быть проиллюстрировано примером на фиг. 3, где обращение времени идентично обращению вращения. Тем не менее, обращение вращения как таковое поддается определению на окружности.

Несмотря на то, что метод КАМ основан на движении по окружности в комплексной плоскости, в нем не может использоваться обращение вращения для повышения скорости передачи данных или улучшения шумового сопротивления. Во-первых, формула сигнала, используемая в методе КАМ (далее - формула сигнала КАМ), по своей природе игнорирует данные вращения. Во-вторых, данные вращения удаляются при передаче с наложением, используемой в методе КАМ. Эти соображения пояснены далее.

Чтобы сравнить данные вращения из общей формулы спирали, приведенной в Уравнении 4, и из формулы сигнала КАМ, можно рассмотреть частный случай общей формулы спирали, в котором m=2. Он соответствует состоянию сигналов КАМ без роста амплитуда. Путем сопоставления свойств амплитуды и фазовой модуляции КАМ при допущении, что ω₀ и κ₀ имеют множество значений, Уравнение 4 может быть сведено к следующей форме:

В данном случае можно ясно различить эффект обращения. В результате положительного вращения получаем:

а в результате отрицательного вращения получаем:

Тем не менее, формула сигнала КАМ не позволяет делать такое различие. На основании формулы сигнала КАМ

невозможно различить обращение вращения - ωt и перемену знака мнимого компонента -Q из-за антисимметрии синусоидальной функции

Формула сигнала КАМ могла бы решить эту задачу, если бы для Q были запрещены отрицательные значения путем резервирования знака вращения. Однако в таком случае сигналы, генерированные с использованием формулы сигнала КАМ, было бы сложнее отличать друг от друга (это соответствовало бы неиспользованию нижней половины диаграммы созвездия сигналов, генерированных с использованием формулы сигнала КАМ) и, соответственно, повышало бы частоту появления ошибок по битам. По существу, в общей формулы спирали может использоваться полярное представление с сохранением данных вращения, тогда как в формуле сигнала КАМ используется декартово преставление с их удалением.

Как описано ранее, в частном случае m=2, соответствующем окружности, отсутствует различие между обращением времени и обращением вращения. Тем не менее, при любом большем значении m, между обращением времени и обращением вращения существует различие, как геометрически показано на фиг. 5а-5г.

Различие между обращением времени и обращением вращения также может быть изучено алгебраически, например, с использованием m=3. Значение m=3 является частным случае, поскольку при нем косинусоидальный и синосуидальный множители в Уравнении 1 становятся равными. Тем не менее, одни и те же общие свойства спирали, сохраняются при любом значении m>2.

При следующей конфигурации

Уравнения 4 получаем

И в этом случае с использованием тождеств из Уравнения 7 и Уравнения 8 получаем

В данном случае знаки ± операции индексированы, чтобы подчеркнуть, что (в отличие от Уравнения 10) они не зависят друг от друга, что допускает четыре возможности

Уравнения 19-22 отображают четыре возможных сочетания обращения времени и обращения вращения. При их рассмотрении в качестве уравнений они могут быть различены друга от друга. Поддерживает ли реализация общей формулы спирали обращение как времени, так и вращения, и, соответственно, в четыре раза больше сигналов, чем КАМ при таких же условиях канала, может зависеть от технических особенностей того, как осуществляется передача сигналов.

Из этого следует вторая причина того, почему обращение вращения может не действовать в методе КАМ, а именно, что при передаче с наложением методом КАМ удаляются данные вращения.

Термин "передача с наложением" может означать суммирование косинусоидальной и синусоидальной составляющих сигнала, полученного методом КАМ, и передачу суммы. За счет ортогональности косинусоидальной и синусоидальной функций они могут разделяться приемником.

Одним из преимуществ наложения может являться эффективность использования времени по сравнению с передачей по отдельности, косинусоидальной и синусоидальной составляющих с использованием временного интервала одного и того же символа индивидуально для каждой составляющей. Тем не менее, наложению присущи два недостатка. Во-первых, наложение по своей природе снижает пропускная способность на один бит на символ. Во-вторых, наложение снижает эффективность использования мощности. В действительности, сумма наложения имеет большую амплитуду, чем любая составляющая по отдельности на величину $$\sqrt{2}$$ . Это означает, что каждой составляющей может потребоваться использовать меньшую амплитуду, чем в принципе допускается каналом, в результате чего повысится чувствительность к шумам.

Снижение пропускной способности в результате наложения вытекает из следующего тождества:

Это тождество указывает, что при наложении невозможно различить угол, при котором величина cos(t) является большой, от угла, котором величина sin(t) является небольшой, или наоборот. Тождество может быть доказано путем переноса стандартных тождеств в правую часть Уравнение 23, как показано далее.

В результате суммировании тригонометрических тождеств углов

и

получаем следующую правую часть Уравнения 23

которая может быть упрощена до

Одним из выводов из Уравнения 23 является то, что при наложении невозможно отличить отрицательное вращение от фазового сдвига $$\frac{\pi }{2}$$ . Это следует из следующего частного случая Уравнения 23:

Соответственно, даже если бы в методе КАМ по его природе не отбрасывались данные вращения, они бы терялись при передаче с наложением.

Передача с наложением аналогичным образом влияет на общую формулу спирали. Тем не менее, общая формула спирали отличается от формула сигнала КАМ по меньшей мере двумя особенностями.

Во-первых, даже при передаче с наложением общей формулы спирали поддерживает обращение времени, а формула сигнала КАМ - нет, поскольку наложение не влияет на изменение амплитуды с течением времени.

Во-вторых, при реализации общей формулы спирали может использоваться обращение вращения в сочетании с передачей с наложением при условии, что кроме того не используется фазовая модуляция. В случае КАМ для генерирования сигналов требуются фазовые сдвиги, а при реализации общей формулы спирали - нет. Сигналы также могут генерироваться путем выбора различных значений для m, как описано в публикации патентной заявки US 2011/0150048, которая в порядке ссылки включена в настоящую заявку.

Наконец, наложение не может являться единственным средством передачи сигналов.

Возможна также "двухкомпонентная передача".

Наложение является одним из примеров того, что можно назвать "однокомпонентной передачей" путем представления сигнала (двухмерного сигнала в случае метода КАМ или общей формулы спирали) единственной последовательностью величин.

"Двухкомпонентная передача" может предусматривать независимую передачу как косинусоидальной, так и синусоидальной составляющих. Кроме того, может использоваться внутрисимвольное уплотнение. При внутрисимвольном уплотнении косинусоидальная и синусоидальная составляющие могут передаваться одна за другой.

Двухкомпонентная передача и внутрисимвольное уплотнение могут использоваться в сочетании с общей формулой спирали для передачи вращательно обращенных сигналов. Двухкомпонентная передача может использоваться для передачи пригодных для передачи форм колебаний с использованием периодических или непериодических функций.

Помимо облегчения обращения вращения двухкомпонентная передача может обеспечивать по меньшей мере три преимущества с точки зрения улучшения шумового сопротивления.

Первое преимущество двухкомпонентной передачи для улучшения шумового сопротивления состоит в том, что двухкомпонентная передача может позволять приемнику осуществлять дискретизацию символов с запасом по частоте и использовать эту избыточную дискретизацию для вычисления средней величины шума в канале. Это невозможно при наложении, поскольку смешивание действительных и мнимых данных допускает только четыре возможных точки дискретизации на цикл там, где известно, что действительная или мнимая величина равна нулю, и могут быть однозначно определены остальные величины.

Второе преимущество двухкомпонентной передачи для улучшения шумового сопротивления, особо ценное для каналов с нелинейными свойствами, состоит в том, что она может позволять использовать методы, описанные в публикации патентной заявки US 2011/0150048, которая в порядке ссылки включена в настоящую заявку, согласно которым для анализа свойств формы сигнала требуется четкое разделение действительных и мнимых данных.

Третье преимущество двухкомпонентной передачи для улучшения шумового сопротивления, рассмотренное далее, состоит в том, что она может вдвое повышать эффективность использования мощности сигнала.

Если двухкомпонентная передача предусматривает передачу по отдельности каждой составляющей сигнала в одном и том же временном интервале в режиме наложения, может значительно снижаться скорость передачи данных. Тем не менее, если частота дискретизации является достаточной, передача каждой составляющей может осуществляться в течение половины временного интервала, в результате чего общий временной интервал символа остается постоянным. Например, одна часть сигнала может соответствовать одному символу, а другая часть сигнала может соответствовать другому символу. Передача каждой составляющей также может осуществляться в течение четверти временного интервала (или меньших одинаковых или неодинаковых долей или частей), в результате чего повышается скорость передачи данных по сравнению с традиционными методами модуляции, такими как КАМ. Это может использоваться для обеспечения передачи двух или более символов в течение временного интервала одного и того же символа, в течение которого методом КАМ и другими аналогичными методами предусмотрена передача одного символа.

При реализации общей формулы спирали может поддерживаться значительно более эффективный в точки зрения использования мощности метод, чем наложение с использованием метода КАМ. Как упоминалось ранее, при наложении с использованием метода КАМ амплитуда составляющей уменьшается на $$\frac{1}{\sqrt{2}}$$ . Это происходит следующим образом.

Формула сигнала (с наложением) КАМ

эквивалентна следующей формуле:

Поскольку квадрат $$\frac{I}{\sqrt{I^2+Q^2}}$$ и $$\frac{Q}{\sqrt{I^2+Q^2}}$$ равен единице, их можно считать синусом и косинусом одного и того же угла α. В результате получаем уравнение

эквивалентное уравнению

Амплитуда в формуле сигнала (с наложением) КАМ может превышать амплитуду любой из составляющих I или Q по отдельности. Амплитуда достигает максимума при I=Q, и в этом случае полученная при наложении величина на $$\sqrt{2}$$ превышает величину любой из составляющих по отдельности.

Поскольку при наложении с использованием метода КАМ должно быть "оставлено место" для этого случая, амплитуда каждой составляющей по отдельности не может составлять более $$\frac{1}{\sqrt{2}}$$ максимальной амплитуды канала. Разумеется, что это уменьшение амплитуды составляющих повышает чувствительность к шуму.

При реализации общей формулы спирали могут те же самые данные передаваться без этого снижения на $$\frac{1}{\sqrt{2}}$$ . Это непосредственно следует в случае двухкомпонентной передаче, поскольку не требуется наложение.

Это также может быть справедливо в случае однокомпонентной передачи, поскольку при реализации общей формулы спирали наложение эквивалентно простому фазовому сдвигу любого компонента. Соответственно, достаточно передать любую составляющую (необязательно с фазовым сдвигом). Это следует из следующего анализа наложения при реализации общей формулы спирали.

Для облегчения сравнения с формулой сигнала КАМ используется вариант общей формулы спирали при m=2, что соответствует условию отсутствия нарастания сигнала в методе КАМ.

Прибавив косинусоидальную и синусоидальную составляющие к Уравнению 12, получаем

$${к}_0{e}^{i{\omega }_0}(\cos (t)+\sin (t))(33)$$ .

При использовании тригонометрических тождеств, аналогичных использованным выше тождествам, это эквивалентно следующим уравнениям:

Уравнение 36 является просто синусоидальной составляющей общей формулы спирали с фазовым сдвигом на постоянную $$\frac{\pi }{4}$$ и коэффициентом масштабирования $$\sqrt{2}$$ . В результате наложения при реализации общей формулы спирали не обеспечивается новая информация по сравнению с передачей каждой составляющей по отдельности. В этом состоит отличие от обнаружения сигналов методом КАМ.

Простота Уравнения 36 объясняется тем, что в общей формулы спирали за обеими составляющими закреплена одинаковая амплитуда и в них содержатся одинаковая информация. Если в методе КАМ информация, содержащаяся в независимых весовых коэффициентах амплитуды, сохраняется в косинусоидальной и синусоидальной составляющих, в общей формулы спирали используется полярное представление с общей амплитудой и фазой. Эта информация доступна каждой составляющей по отдельности.

Поскольку мощность пропорциональная квадрату амплитуды, при реализации общей формулы спирали выигрыш в амплитуде, составляющий квадратный корень из двух, по сравнению с методом КАМ при однокомпонентной передаче эквивалентен двукратному выигрышу в мощности.

В целях иллюстрации далее рассматривается и сравнивается с известными из техники методами один из примеров реализации обращения времени при двухкомпонентной передаче.

Может быть желательным создать систему связи, поддерживающую восемь возможных символов, доступных для передачи. В известных из техники методах возможен частный случай метода КАМ, известный как ″восьмипозиционная ФМн″ (фазовая манипуляция), когда восемь символов представлены восемью комплексными числами во всех случаях с одинаковой амплитудой и фазовым сдвигом друг от друга на $$\frac{\pi }{4}$$ вокруг комплексной окружности. Эти восемь комплексных чисел могут использоваться для определения начальной фазы восьми пар косинусоидальных и синусоидальных волн на требуемой частоте передачи на протяжении одного цикла. В таком случае в известных методах применяется передача с наложением с представление каждого символа в виде суммы его косинусоидальной и синусоидальной волн. Для контроля разброса по частоте наложившихся волн и уменьшения ICI может использоваться фильтр с приподнятым косинусом (или фильтр с приподнятым косинусом квадратного корня). Приемник сигналом способен устанавливать переданный символ путем дискретизации в особых точках, позволяющих извлекать данные косинуса и синуса из наложившихся волн. В случае наложившихся данных значения косинуса могут однозначно считываться только при нулевых данных синуса и наоборот. Тем самым обеспечивается как максимум по две точки данных косинуса и синуса на цикл.

Вместо этого в одном из примеров осуществления способа связи может использоваться набор из восьми сигналов связи, отображенных восемью комплексными спиралями или восемью непериодическими функциями, известными из техники. В одном из примеров осуществления способа связи в четырех комплексных спиралях с фазовым сдвигом друг от друга на $$\frac{\pi }{2}$$ и определенным коэффициентом модуляции формы может использоваться m=2.4. Эти четыре комплексные спирали могут использоваться для генерирования четырех пар действительных и мнимых волн на требуемой частоте на протяжении половины цикла каждой из действительных и мнимых волн. Методом временного уплотнения могут быть генерированы четыре формы колебаний путем задания последовательности из действительной волны каждого символа с последующей парной ей мнимой волной, в результате чего получают комбинированную волну такой же длительности, как у наложенной формы колебаний при восьмипозиционной ФМн. Число символов может быть увеличено вдвое с четырех до восьми в соответствии с восьмипозиционной ФМн с использованием обращения времени: для каждой из четырех описанных выше комбинированных форм колебаний может быть создана новая форма колебаний путем задания последовательности, в которой за обращенной по времени действительной волной следует обращенная по времени мнимая волна. Для контроля разброс по частоте комбинированных форм колебаний может использоваться фильтр Гаусса.

Приемник сигналов может осуществлять избыточную дискретизацию принимаемых действительных и мнимых данных с целью уменьшения шума и обнаружения переданных сигналов с использованием известного из техники метода согласованных фильтров.

В восьмипозиционной ФМн используется фильтр с приподнятым косинусом, тогда как в одном из описанных выше примеров осуществления способа связи может использоваться фильтр Гаусса. Фильтр Гаусса может быть более выгоден, чем фильтр с приподнятым косинусом с точки зрения ICI, мощности, сложности реализации и ISI, усредненных на протяжении множества выборок. В восьмипозиционной ФМн вынужденно используется фильтр с приподнятым косинусом, поскольку он сводит к минимуму ISI в единственной точке, в которой приемник извлекает параметры сигнала в случае восьмипозиционной ФМн.

Поскольку в одном из примеров осуществления способа связи действительные и мнимые данные однозначно отделены друг от друга, не ограничивается способность многократной дискретизации в приемнике. Соответственно, в одном из примеров осуществления путем избыточной дискретизации в приемнике может более эффективно, чем при восьмипозиционной ФМн контролироваться шум с достижением преимуществ, обеспечиваемых при использовании фильтра Гаусса, а не фильтра с приподнятым косинусом.

Известное из техники обнаружение сигналов методом согласованных фильтров может быть оптимальным для каналов связи, единственным искажением в которым является аддитивный белый гауссов шум (AWGN). Тем не менее, их эффективность может зависеть от способности извлекать данные из множества точек, что может облегчаться описанным выше методом временного уплотнения. Методы обнаружения сигналов в каналах без AWGN описаны в публикации патентной заявки US 2011/0150048, которая в порядке ссылки включена в настоящую заявку.

На фиг. 6 проиллюстрирован один из примеров осуществления системы 600 связи, в которую может входить модулятор 610, передатчик или приемопередатчик 620, канал 630 связи, приемник или приемопередатчик 640 и демодулятор 650. Демодулятор 650 может содержать декодер 652. Модулятор 610 может содержать кодер 612 и фильтр 614 формирования импульсов. Из набора сигналов связи может быть получено множество входных сигналов 60 связи, преобразовано в множество пригодных для передачи форм колебаний с использованием модулятора 610 и множество функций, выбранных их набора непериодических функций, и передано по каналу 630 связи с использованием передатчика или приемопередатчика 620.

Входные сигналы связи могут, например, храниться в модуляторе 610 или быть получены от электронного устройства или предоставлены им. Непериодические функции могут, например, храниться в модуляторе 610 или быть получены от электронного устройства.

Пригодные для передачи формы колебаний могут быть приняты с использованием приемника или приемопередатчика 640 и демодулированы с использованием демодулятора 650 с целью получения множества выходных сигналов связи 61. Выходные сигналы связи, могут, например, передаваться пользователю или электронному устройству.

Электронное устройство может представлять собой машиночитаемый носитель, компьютер, устройство спутниковой связи и/или мобильное устройство, такое как персональный цифровой помощник, портативный компьютер или сотовый телефон. Электронное устройство может, например, хранить, преобразовывать, обрабатывать, транслировать, принимать, передавать пользователю и/или иным путем управлять данными сигналов связи, данными непериодических функций и/или пригодными для передачи формами колебаний. Любой из перечисленных компонентов, включая модулятор 610, передатчик или приемопередатчик 620, приемник или приемопередатчик 640, демодулятор 650 и электронное устройство, может содержать один или несколько процессоров и машиночитаемых носителей, известных специалисту в данной области техники.

На фиг. 7 проиллюстрирован один из примеров осуществления способа 700 связи, который может включать получение на шаге 710 множества входных сигналов связи, выбранных из набора сигналов связи, преобразование на шаге 720 множества входных сигналов связи во множество пригодных для передачи форм колебаний, созданных с использованием функций, передачу на шаге 730 множества пригодных для передачи форм колебаний по каналу связи, прием на шаге 740 множества пригодных для передачи форм колебаний, демодуляцию на шаге 750 множества пригодных для передачи форм колебаний, и передачу на шаге 760 набора выходных сигналов связи пользователю или электронному устройству.

На шаге 710 может быть получено множество входных сигналов связи с использованием модулятора и/или электронного устройства. Входные сигналы связи могут быть выбраны из набора сигналов связи. Например, набор входных сигналов связи может содержать восемь сигналов связи. Электронное устройство может представлять собой машиночитаемый носитель, компьютер, устройство спутниковой связи и/или мобильное устройство, такое как персональный цифровой помощник, портативный компьютер или сотовый телефон.

На шаге 720 множество входных сигналов связи может быть преобразовано во множество пригодных для передачи форм колебаний с использованием модулятора. Формы колебаний могут быть созданы с использованием функций, включая без ограничения Уравнение 3. Функции могут быть выбраны из набора непериодических функций. Непериодические функции могут храниться в модуляторе или быть получены от электронного устройства. Набор непериодических функций может быть отображен в наборе сигналов связи или соответствовать ему. Электронное устройство может представлять собой машиночитаемый носитель, компьютер, устройство спутниковой связи и/или мобильное устройство, такое как персональный цифровой помощник, портативный компьютер или сотовый телефон.

Модулятор может содержать кодер для преобразования множества входных сигналов связи в данные амплитуды и фильтр формирования импульсов для ограничения полосы пропускания сигнала. Кодер может преобразовывать множество сигналов связи в данные амплитуды путем (1) поиска цифровых данных амплитуды в справочной таблице с указателями номеров символов, (2) создания аналоговой формы колебаний, эквивалентной последовательности символов, с использованием известных из техники аналоговых устройств, (3) использования любого другого известного из техники метода кодирования. Фильтром формирования импульсов может являться фильтр Гаусса или любой другой известный из техники фильтр.

В справочной таблице набор непериодических функций может отображаться в наборе сигналов связи. Например, справочная таблица может содержать значения непериодической функции {F_j(t)}. Выбор {F_j(t)} может делаться с учетом свойств канала, таких шум и доступный диапазон амплитуд и частот, а также критериев оптимизации. Например, {F_j(t)} может выбираться с целью доведения до максимума различия между согласованными фильтрами для обнаружения сигналов с учетом ограничений числа допустимых выборок, использования мощности и сложности микросхем модулятора и демодулятора. Процессор может присваивать каждой {F_j(t)} уникальный числовой код, такой как двоичные коды, согласованные передатчиком или приемопередатчиком и приемником или приемопередатчиком.

{F_j(t)} может определяться на основании Уравнения 3. Уникальные числовые коды могут определяться как функция амплитуды, фазы, направления отсчета времени, частоты, направления вращения и/или роста. Например, уникальные числовые коды могут определяться путем изменения фазы (ω₀ в Уравнении 4), роста (m в Уравнении 4) и направления отсчета времени (κ₁ или ω₁ в Уравнении 4). В качестве альтернативы, может использоваться непериодическая форма колебаний любого типа. С использование уникальных числовых кодов множество входных сигналов связи может быть преобразовано в эквивалентную последовательность непериодических функций, выбранных из {F_j(t)}, и может быть генерировано множество форм колебаний с использованием передатчика или приемопередатчика.

На шаге 730 множество пригодных для передачи форм колебаний может быть передано по каналу связи с использованием передатчика или приемопередатчика. Множество пригодных для передачи форм колебаний может быть передано по беспроводной связи, оптоволоконному кабелю или посредством любых других известных из техники носителей. Канал связи может быть подвержен шуму, затуханию, искажению или любым другим известным из техники ухудшениям качества передачи.

Может применяться двухкомпонентная передача, поскольку она может способствовать применению обращения вращения. Кроме того, может использоваться двухкомпонентное внутрисимвольное временное уплотнение, чтобы способствовать избыточной дискретизации параметров сигнала, которая может использоваться для вычисления средней величины шума.

Кроме того, различные участки пригодной для передачи формы колебаний могут соответствовать различным символам. За счет этого может обеспечиваться более высокая скорость передачи данных по сравнению с традиционными методами модуляции, такими как КАМ.

Кроме того, скорость передачи символов может быть увеличена путем уменьшения двухкомпонентного внутрисимвольного временного уплотнения каждого из действительных и мнимых компонентов переданных амплитуд символа.

Свойства мощности переданного сигнала могут быть изменены путем манипуляции коэффициентом амплитуды сигнала с целью изменения свойств его мощности. Например, коэффициентом амплитуды можно манипулировать путем умножения синусоидальной формы колебаний на экспоненциальную форму колебаний и/или путем корректировки параметра "m" в общей формулы спирали.

Переход от одного символа к другому может быть сглажен путем деления параметров сигнала связи на головную и хвостовую функции между символами.

На шаге 740 может быть принято множество пригодных для передачи форм колебаний с использованием приемника или приемопередатчика.

На шаге 750 может быть демодулировано множество пригодных для передачи форм колебаний с использованием демодулятора. Демодулятор 130 может содержать декодер 132. Множество пригодных для передачи форм колебаний может быть подразделено на интервалы данных амплитуды, соответствующие каждому символу.

Приемник или приемопередатчик может осуществлять выборку передаваемых форм колебаний и определять, какое значение "j" было передано путем поиска в предварительно вычисленной таблице значений {F_j(t)}. Передаваемая форма колебаний может быть декодирована процессором на основании взаимосвязи между значениями "j" и уникальными числовыми кодами.

В качестве альтернативы, в случае каналов, преимущественно содержащих аддитивный белый гауссов шум (AWGN), могу применяться известные из техники методы использования согласованных фильтров для обнаружения сигналов с целью преобразования данных амплитуды сигнала в последовательность принятых символов. В случае других ухудшений качества могут применяться другие методы фильтрации помимо или вместо согласованных фильтров для обнаружения сигналов. Эти другие методы могут включать методы, описанные в публикации патентной заявки US 2011/0150048, которая в порядке ссылки включена в настоящую заявку.

На шаге 760 электронному устройству или пользователю может передаваться набор выходных сигналов связи. Электронное устройство может представлять собой машиночитаемый носитель, компьютер, устройство спутниковой связи и/или мобильное устройство, такое как персональный цифровой помощник, портативный компьютер или сотовый телефон.

В других примерах осуществления электронное устройство, может, например, хранить, преобразовывать, обрабатывать, транслировать, принимать, передавать пользователю и/или иным путем управлять данными сигналов связи, данными непериодических функций и/или пригодными для передачи формами колебаний.

В изложенном выше описании и на сопровождающих его чертежах проиллюстрированы принципы, предпочтительные варианты осуществления и способы действия изобретения. Тем не менее, изобретение не следует считать ограниченным рассмотренными выше частными вариантами осуществления. Специалисты в данной области техники смогут предложить дополнительные разновидности рассмотренных выше вариантов осуществления.

Таким образом, описанные варианты осуществления следует считать поясняющими, а не ограничивающими изобретение. Соответственно, следует учесть, что специалисты в данной области техники смогут предложить разновидности этих вариантов осуществления, не выходящие за пределы объема изобретения согласно формуле изобретения.

Изобретение относится к области связи. Изобретение раскрывает, в частности, способ связи, который включает получение входных сигналов связи, выбранных из набора сигналов связи, преобразование входных сигналов связи в пригодные для передачи формы колебаний с использованием непериодических функций и передачу пригодных для передачи форм колебаний по каналу связи. Другой способ включает прием пригодных для передачи форм колебаний, построенных с использованием непериодических функций и переданных по каналу связи, и демодуляцию пригодных для передачи форм колебаний. В систему входит модулятор, приспособленный получать входные сигналы связи, выбранные из набора сигналов связи, и преобразовывать входные сигналы связи в пригодные для передачи формы колебаний с использованием непериодических функций, и передатчик или приемопередатчик, приспособленный передавать пригодные для передачи формы колебаний по каналу связи. В другую систему входит приемник или приемопередатчик, приспособленный принимать пригодные для передачи формы колебаний, переданные по каналу связи и построенные с использованием непериодических функций, и демодулятор, приспособленный демодулировать пригодные для передачи формы колебаний. 4 н. и 49 з. п. ф-лы, 12 ил.

1. Способ связи, включающий:
получение одного или множества входных сигналов связи, выбранных из набора сигналов связи,
преобразование одного или множества входных сигналов связи в одну или множество пригодных для передачи форм колебаний с использованием одной или множества непериодических функций, выбранных из набора непериодических функций, и передачу одного или множества пригодных для передачи форм колебаний по каналу связи,
при этом по меньшей мере одну непериодическую функцию выбирают из набора непериодических функций, имеющую форму уравнения

где k₀ - коэффициент амплитуды первого уровня; ω₀ - частотная постоянная первого уровня; i - мнимая постоянная, равная $$\sqrt{-1}$$ ; k₁ - коэффициент амплитуды второго уровня; ω₁ - частотная постоянная второго уровня; t - параметр времени; t₀ - начальный момент времени; k₂ - коэффициент амплитуды третьего уровня; ω₂ - частотная постоянная третьего уровня; m - параметр формы кривой.

2. Способ связи по п. 1, в котором k₀ модулирует амплитуду, ω₀ модулирует фазу, k₁ модулирует частоту, по меньшей мере одно из следующего: k₁ или ω₁ изменяет направление отсчета времени, t₀ изменяет сдвиг во времени, по меньшей мере одно из следующего: k₂ или ω₂ изменяет направление вращения, а по меньшей мере одно из следующего: m, k₂, ω₁ и ω₂ изменяют рост.

3. Способ связи по п. 1, в котором каждая непериодическая функция из набора непериодических функций отличается от других непериодических функций из набора непериодических функций по меньшей мере одним из следующего: амплитудой, фазой, частотой, направлением отсчета времени, сдвигом во времени, направлением вращения и ростом.

4. Способ связи по п. 1, в котором по меньшей мере один из одного или множества входных сигналов связи и набор непериодических функций получают по меньшей мере от одного из следующего: модулятора, машиночитаемого носителя, компьютера, устройства спутниковой связи и мобильного устройства.

5. Способ связи по п. 1, в котором один или множество участков по меньшей мере одной из одной или множества пригодных для передачи форм колебаний соответствует по меньшей мере одному из одного или множества входных сигналов связи.

6. Способ связи по п. 1, в котором одной или множеством пригодных для передачи форм колебаний является по меньшей мере одна из форм колебаний, генерированных и переданных по каналу связи с использованием двухкомпонентной передачи.

7. Способ связи по п. 6, в котором одной или множеством пригодных для передачи форм колебаний является по меньшей мере одна из форм колебаний, генерированных и переданных по каналу связи с дополнительным использованием внутрисимвольного временного уплотнения.

8. Способ связи по п. 1, в котором по меньшей мере одна или множество пригодных для передачи форм колебаний содержит головной участок и хвостовой участок, который возвращает канал связи в исходное состояние.

9. Способ связи по п. 1, в котором один или множество входных сигналов связи преобразуют в одну или множество пригодных для передачи форм колебаний с использованием модулятора.

10. Способ связи по п. 9, в котором модулятор содержит по меньшей мере одно из следующего: кодер или фильтр формирования импульсов.

11. Способ связи по п. 10, в котором кодер получает данные амплитуды с использованием справочной таблицы, отображающей набор сигналов связи в наборе непериодических функций.

12. Способ связи по п. 1, в котором одной или множеством пригодных для передачи форм колебаний является по меньшей мере одна из форм колебаний, генерированных и переданных по каналу связи с использованием по меньшей мере одного из следующего: передатчика или приемопередатчика.

13. Способ связи по п. 1, в котором одной или множеством пригодных для передачи форм колебаний является по меньшей мере одна из форм колебаний, генерированных и переданных по каналу связи с использованием по меньшей мере одного из следующего: компьютера, устройства спутниковой связи и мобильного устройства.

14. Способ связи по п. 1, дополнительно включающий:
прием одной или множество пригодных для передачи форм колебаний и демодуляцию одной или множества пригодных для передачи форм колебаний.

15. Способ связи по п. 14, дополнительно включающий передачу одного или множества выходных сигналов связи по меньшей мере одному из следующего: пользователю, машиночитаемому носителю, компьютеру, устройству спутниковой связи и мобильному устройству.

16. Способ связи по п. 14, в котором одну или множество пригодных для передачи форм колебаний принимают с использованием по меньшей мере одного из следующего: приемника или второго приемопередатчика.

17. Способ связи по п. 14, в котором одну или множество пригодных для передачи форм колебаний принимают с использованием по меньшей мере одного из следующего: компьютера, устройства спутниковой связи и мобильного устройства.

18. Способ связи по п. 14, в котором одну или множество пригодных для передачи форм колебаний демодулируют с использованием демодулятора.

19. Способ связи по п. 18, в котором демодулятор содержит декодер.

20. Способ связи, включающий:
прием одной или множества пригодных для передачи форм колебаний, переданных по каналу связи, и
демодуляцию одной или множества пригодных для передачи форм колебаний,
при этом одну или множество пригодных для передачи форм колебаний создают с использованием одной или множества непериодических функций, выбранных из набора непериодических функций, и
по меньшей мере одну непериодическую функцию выбирают из набора непериодических функций, имеющую форму уравнения

где k₀ - коэффициент амплитуды первого уровня; ω₀ - частотная постоянная первого уровня; i - мнимая постоянная, равная $$\sqrt{-1}$$ ; k₁ - коэффициент амплитуды второго уровня; ω₁ - частотная постоянная второго уровня; t - параметр времени; t₀ - начальный момент времени; k₂ - коэффициент амплитуды третьего уровня; ω₂ - частотная постоянная третьего уровня; m - параметр формы кривой.

21. Способ связи по п. 20, дополнительно включающий передачу одного или множества выходных сигналов связи по меньшей мере одному из следующего: пользователю, машиночитаемому носителю, компьютеру, устройству спутниковой связи и мобильному устройству.

22. Способ связи по п. 20, в котором k₀ модулирует амплитуду, ω₀ модулирует фазу, k₁ модулирует частоту, по меньшей мере одно из следующего: k₁ или ω₁ изменяет направление отсчета времени, t₀ изменяет сдвиг во времени, по меньшей мере одно из следующего: k₂ или ω₂ изменяет направление вращения, а по меньшей мере одно из следующего: m, k₂, ω₁ и ω₂ изменяют рост.

23. Способ связи по п. 20, в котором каждая непериодическая функция из набора непериодических функций отличается от других непериодических функций из набора непериодических функций по меньшей мере одним из следующего: амплитудой, фазой, частотой, направлением отсчета времени, сдвигом во времени, направлением вращения и ростом.

24. Способ связи по п. 20, в котором один или множество участков по меньшей мере одной из одной или множества пригодных для передачи форм колебаний соответствует по меньшей мере одному из одного или множества входных сигналов связи.

25. Способ связи по п. 20, в котором одной или множеством пригодных для передачи форм колебаний является по меньшей мере одна из форм колебаний, генерированных и переданных по каналу связи с использованием двухкомпонентной передачи.

26. Способ связи по п. 25, в котором одной или множеством пригодных для передачи форм колебаний является по меньшей мере одна из форм колебаний, генерированных и переданных по каналу связи с дополнительным использованием внутрисимвольного временного уплотнения.

27. Способ связи по п. 20, в котором по меньшей мере одна или множество пригодных для передачи форм колебаний содержит головной участок и хвостовой участок, который возвращает канал связи в исходное состояние.

28. Способ связи по п. 20, в котором одну или множество пригодных для передачи форм колебаний принимают с использованием по меньшей мере одного из следующего: приемника или приемопередатчика.

29. Способ связи по п. 20, в котором одну или множество пригодных для передачи форм колебаний принимают с использованием по меньшей мере одного из следующего: компьютера, устройства спутниковой связи и мобильного устройства.

30. Способ связи по п. 20, в котором одну или множество пригодных для передачи форм колебаний демодулируют с использованием демодулятора.

31. Способ связи по п. 30, в котором демодулятор содержит декодер.

32. Система связи, содержащая:
модулятор, приспособленный получать один или множество входных сигналов связи, выбранных из набора сигналов связи, и преобразовывать один или множество входных сигналов связи в одну или множество пригодных для передачи форм колебаний с использованием одной или множества непериодических функций, выбранных из набора непериодических функций, и
по меньшей мере одно из следующего: передатчик или первый приемопередатчик, приспособленный передавать одну или множество пригодных для передачи форм колебаний по каналу связи,
при этом по меньшей мере одна непериодическая функция выбрана из набора непериодических функций и имеет форму уравнения

где k₀ - коэффициент амплитуды первого уровня; ω₀ - частотная постоянная первого уровня; i - мнимая постоянная, равная $$\sqrt{-1}$$ ; k₁ - коэффициент амплитуды второго уровня; ω₁ - частотная постоянная второго уровня; t - параметр времени; t₀ - начальный момент времени; k₂ - коэффициент амплитуды третьего уровня; ω₂ - частотная постоянная третьего уровня; m - параметр формы кривой.

33. Система связи по п. 32, в которой k₀ модулирует амплитуду, ω₀ модулирует фазу, k₁ модулирует частоту, по меньшей мере одно из следующего: k₁ или ω₁ изменяет направление отсчета времени, t₀ изменяет сдвиг во времени, по меньшей мере одно из следующего: k₂ или ω₂ изменяет направление вращения, а по меньшей мере одно из следующего: m, k₂, ω₁ и ω₂ изменяют рост.

34. Система связи по п. 32, в которой каждая непериодическая функция из набора непериодических функций отличается от других непериодических функций из набора непериодических функций по меньшей мере одним из следующего: амплитудой, фазой, частотой, направлением отсчета времени, сдвигом во времени, направлением вращения и ростом.

35. Система связи по п. 32, в которой по меньшей мере один из одного или множества входных сигналов связи и набор непериодических функций получают по меньшей мере от одного из следующего: модулятора, машиночитаемого носителя, компьютера, устройства спутниковой связи и мобильного устройства.

36. Система связи по п. 32, в которой один или множество участков по меньшей мере одной из одной или множества пригодных для передачи форм колебаний соответствует по меньшей мере одному из одного или множества входных сигналов связи.

37. Система связи по п. 32, в которой одной или множеством пригодных для передачи форм колебаний является по меньшей мере одна из форм колебаний, генерированных и переданных по каналу связи с использованием двухкомпонентной передачи.

38. Система связи по п. 27, в которой одной или множеством пригодных для передачи форм колебаний является по меньшей мере одна из форм колебаний, генерированных и переданных по каналу связи с дополнительным использованием внутрисимвольного временного уплотнения.

39. Система связи по п. 32, в которой по меньшей мере одна или множество пригодных для передачи форм колебаний содержит головной участок и хвостовой участок, который возвращает канал связи в исходное состояние.

40. Система связи по п. 32, в которой модулятор содержит кодер и фильтр формирования импульсов.

41. Система связи по п. 40, в которой кодер получает данные амплитуды с использованием справочной таблицы, отображающей набор сигналов связи в наборе непериодических функций.

42. Система связи по п. 32, дополнительно содержащая:
по меньшей мере одно из следующего: приемник или второй приемопередатчик, приспособленный принимать одну или множество пригодных для передачи форм колебаний, и
демодулятор, приспособленный демодулировать одну или множество пригодных для передачи форм колебаний.

43. Система связи по п. 32, дополнительно содержащая по меньшей мере одно из следующего: машиночитаемый носитель, компьютер, устройство спутниковой связи и мобильное устройство,
при этом по меньшей мере одно из следующего: машиночитаемый носитель, компьютер, устройство спутниковой связи и мобильное устройство приспособлено выполнять по меньшей мере одно из следующего:
обеспечивать один или множество входных сигналов связи,
получать один или множество входных сигналов связи,
преобразовывать один или множество входных сигналов связи в одну или множество пригодных для передачи форм колебаний,
передавать одну или множество пригодных для передачи форм колебаний по каналу связи,
принимать одну или множество пригодных для передачи форм колебаний,
демодулировать одну или множество пригодных для передачи форм колебаний и передавать один или множество выходных сигналов связи по меньшей мере одному из следующего: пользователю, второму машиночитаемому носителю, второму компьютеру, второму устройству спутниковой связи и второму мобильному устройству.

44. Система связи по п. 42, в которой демодулятор содержит декодер.

45. Система связи, содержащая:
по меньшей мере одно из следующего: приемник или приемопередатчик, приспособленный принимать одну или множество пригодных для передачи форм колебаний, переданных по каналу связи, и
демодулятор, приспособленный демодулировать одну или множество пригодных для передачи форм колебаний,
при этом одну или множество пригодных для передачи форм колебаний создают с использованием одной или множества непериодических функций, выбранных из набора непериодических функций, и
по меньшей мере одна непериодическая функция из набора непериодических функций имеет форму уравнения

где k₀ - коэффициент амплитуды первого уровня; ω₀ - частотная постоянная первого уровня; i - мнимая постоянная, равная $$\sqrt{-1}$$ ; k₁ - коэффициент амплитуды второго уровня; ω₁ - частотная постоянная второго уровня; t - параметр времени; t₀ - начальный момент времени; k₂ - коэффициент амплитуды третьего уровня; ω₂ - частотная постоянная третьего уровня; m - параметр формы кривой.

46. Система связи по п. 45, в которой k₀ модулирует амплитуду, ω₀ модулирует фазу, k₁ модулирует частоту, по меньшей мере одно из следующего: k₁ или ω₁ изменяет направление отсчета времени, t₀ изменяет сдвиг во времени, по меньшей мере одно из следующего: k₂ или ω₂ изменяет направление вращения, а по меньшей мере одно из следующего: m, k₂, ω₁ и ω₂ изменяют рост.

47. Система связи по п. 45, в которой каждая непериодическая функция из набора непериодических функций отличается от других непериодических функций из набора непериодических функций по меньшей мере одним из следующего: амплитудой, фазой, частотой, направлением отсчета времени, сдвигом во времени, направлением вращения и ростом.

48. Система связи по п. 45, в которой один или множество участков по меньшей мере одной из одной или множества пригодных для передачи форм колебаний соответствует по меньшей мере одному из одного или множества входных сигналов связи.

49. Система связи по п. 45, в которой одной или множеством пригодных для передачи форм колебаний является по меньшей мере одна из форм колебаний, генерированных и переданных по каналу связи с использованием двухкомпонентной передачи.

50. Система связи по п. 49, в которой одной или множеством пригодных для передачи форм колебаний является по меньшей мере одна из форм колебаний, генерированных и переданных по каналу связи с дополнительным использованием внутрисимвольного временного уплотнения.

51. Система связи по п. 45, в которой по меньшей мере одна или множество пригодных для передачи форм колебаний содержит головной участок и хвостовой участок, который возвращает канал связи в исходное состояние.

52. Система связи по п. 45, дополнительно содержащая по меньшей мере одно из следующего: машиночитаемый носитель, компьютер, устройство спутниковой связи и мобильное устройство,
при этом по меньшей мере из следующего: машиночитаемый носитель, компьютер, устройство спутниковой связи и мобильное устройство приспособлено выполнять по меньшей мере одно из следующего:
принимать одну или множество пригодных для передачи форм колебаний, демодулировать одну или множество пригодных для передачи форм колебаний и передавать один или множество выходных сигналов связи по меньшей мере одному из следующего: пользователю, второму машиночитаемому носителю, второму компьютеру, второму устройству спутниковой связи и второму мобильному устройству.

53. Система связи по п. 45, в которой демодулятор содержит декодер.