СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ ГИБРИДНЫХ ФАЗОМАНИПУЛИРОВАННЫХ СИГНАЛОВ ПОСРЕДСТВОМ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОЙ КОНКАТЕНАЦИИ РАДИОИМПУЛЬСОВ Российский патент 2019 года по МПК H04L27/20 

Изобретение относится к области радиотехники, и может быть использовано в системах передачи информации посредством фазоманипулированных сигналов (ФМС).

Известен способ формирования сигналов с постоянной огибающей и m-ичной фазовой манипуляцией (Банкет В.Л., Дорофеев В.М. Цифровые методы в спутниковой связи. - М.: Радио и связь, 1988., с. 36, 37 рис. 2.1, а).

Техническая сущность известного способа заключается в том, что с помощью коммутатора формируют из цифрового информационного потока символов два потока соответственно четных и нечетных двоичных символов. Затем каждый из этих потоков подвергают цифро-аналоговому преобразованию (ЦАП), а потом перемножению (с помощью балансных модуляторов) с соответствующими квадратурными составляющими несущего (поднесущего) колебания. Результаты перемножения суммируют с помощью сумматора, на выходе которого получают фазоманипулированный сигнал (ФМС).

Недостаток данного способа заключается в реализации нелинейных процедур перемножения, усложняющих практическую реализацию устройств на его основе.

Известен способ формирования сигналов с постоянной огибающей и m-ичной фазовой манипуляцией (Банкет В.Л., Дорофеев В.М. Цифровые методы в спутниковой связи. - М.: Радио и связь, 1988., с. 83, рис. 3.3), заключающийся в следующем: цифровую последовательность, связанную с информационными символами, разделяют на две цифровые информационные последовательности, подвергают каждую из полученных последовательностей ЦАП в соответствующем цифро-аналоговом преобразователе. Перемножают один из полученных сигналов с синфазной составляющей несущего (поднесущего) колебания, а другой - с квадратурной составляющей несущего (поднесущего) колебания. Складывая в сумматоре результаты перемножения, на выходе сумматора получают ФМС.

Недостаток данного способа заключается в реализации нелинейных процедур перемножения, усложняющих практическую реализацию устройств на его основе.

Наиболее близким по своей технической сущности к заявляемому изобретению, является «Способ формирования фазоманипулированного сигнала с постоянной огибающей» (Патент RU 2264044 МПК H04L 27/20 (200.01) опубл. 10.11.2005, бюл. №31).

Сущность способа-прототипа заключающийся в том, что цифровую последовательность информационных нулей и единиц, связанную с информационными символами, разделяют на две цифровые информационные последовательности, проводят ЦАП полученных двух последовательностей, перемножают один из полученных сигналов с синфазной составляющей несущего/поднесущего колебания, а другой - с квадратурной составляющей несущего/поднесущего колебания, и суммируют полученные сигналы. Перед разделением на две цифровые последовательности осуществляют преобразование цифровой последовательности, связанной с информационными символами, в исходную информационную цифровую хаотическую последовательность посредством манипуляции управляющего параметра генерирующего рекуррентного алгоритма информационными символами, разделение с получением двух цифровых информационных хаотических последовательностей осуществляют путем квадратурного преобразования исходной информационной цифровой хаотической последовательности.

Недостатком способа-прототипа является ограничение области его применения, что не позволяет на его основе формировать гибридные фазоманипулированные сигналы (ГФС), состоящие из фрагментов радиосигналов различных функциональных базисов, а также в использовании при его реализации нелинейных процедур перемножения и различного рода преобразований, усложняющих техническую реализацию устройств на его основе.

Задачей изобретения является создание способа, расширяющего область его применения, и позволяющего формировать ГФС.

Техническим результатом заявляемого способа является формирование ГФС без нелинейных операций перемножения, что позволяет упростить техническую реализацию устройств на его основе.

В заявляемом способе технический результат достигается тем, что из цифровой последовательности информационных нулей и единиц формируют колебания, которые суммируют, при этом из цифровой последовательности информационных нулей и единиц формируют управляющую импульсную последовательность (УИП), причем длительности каждого из импульсов сформированной УИП равны между собой, и соответствуют предварительно заданной скорости манипуляции ГФС, затем формируют манипулирующие радиоимпульсы, для манипуляции информационных нулей и единиц, а в качестве радиоимпульсов выбирают гармоническое колебание на длительности одного периода и вейвлет Гаусса первого порядка, при этом амплитудное значение вейвлета Гаусса первого порядка уменьшают до уровня значения амплитуды гармонического колебания, причем длительность периода гармонического колебания и длительность вейвлета Гаусса первого порядка, определенных в качестве манипулирующих радиоимпульсов, выбирают равными длительностям импульсов сформированной УИП, формируют результирующие ГФС посредством последовательной конкатенации манипулирующих радиоимпульсов с использованием ключевого устройства с двумя входами (КУДВ), для чего манипулирующие радиоимпульсы подают на КУДВ, входы которого переключают под воздействием сформированной УИП, при этом на первый вход КУДВ подают радиоимпульс, сформированный из гармонического колебания на длительности одного периода, а на второй вход - подают радиоимпульс, сформированный из вейвлета Гаусса первого порядка, сформированные радиоимпульсы подают на входы КУДВ таким образом, чтобы их фазы в результирующих ГФС были противоположными друг другу, при этом, если для манипуляции информационного нуля используют радиоимпульс, сформированный из гармонического колебания на длительности одного периода, то для манипуляции информационной единицы используют радиоимпульс, сформированный из вейвлета Гаусса первого порядка, и, наоборот, в случае изменения скорости манипуляции изменяют длительности каждого из импульсов сформированной УИП, и, соответственно, длительность периода гармонического колебания и длительность вейвлета Гаусса первого порядка, определенных в качестве манипулирующих радиоимпульсов, а на выходе КУДВ получают результирующие ГФС, сформированные посредством последовательной конкатенации радиоимпульсов.

Гибридность результирующего сигнала заключается в том, для его формирования использованы фрагменты радиосигналов из различных функциональных базисов. В заявляем способе гибридный сигнал формируют из базиса гармонических функций и из базиса функций вейвлетов.

Заявляемое техническое решение поясняется чертежами, где

на фиг. 1 показаны временные эпюры, поясняющие последовательность и сущность процедур формирования ГФС путем последовательной конкатенации предварительно сформированных радиоимпульсов, соответствующих информационным значениям нулей и единиц;

на фиг. 2 показаны радиоимпульсы, используемые для формирования ГФС: U(t) - сформированный из гармонического колебания; Z(t) - сформированный на основе вейвлета Гаусса первого порядка без дополнительных процедур уменьшения его амплитудного значения (уровня) до уровня значения амплитуды радиоимпульса U(t); S(t) - сформированный на основе вейвлета Гаусса первого порядка с применением дополнительных процедур уменьшения его амплитудного значения (уровня) до уровня значения амплитуды радиоимпульса U(t).

Реализация заявляемого способа формирования ГФС посредством последовательной конкатенации радиоимпульсов предусматривает выполнение следующих операций.

1. Из цифровой последовательности информационных нулей и единиц формируют импульсную последовательность.

При этом длительность единичной импульсной посылки определяет скорость передачи.

В общем случае, последовательность может быть любой:

нулю соответствовать импульс положительной полярности, а единице - отрицательной;

нулю соответствовать импульс отрицательной полярности, а единице - положительной, и т.д.

2. Формируют манипулирующие радиоимпульсы, для манипуляции информационных нулей и единиц. В качестве радиоимпульсов выбирают гармоническое колебание на длительности одного периода и вейвлет Гаусса первого порядка.

3. Амплитудное значение вейвлета Гаусса первого порядка уменьшают до уровня значения амплитуды гармонического колебания.

Уменьшить значение амплитуды возможно, например, на основе использования аттенюатора. Реализация указанных процедур позволяет снизить значение пик-фактора результирующего ГФС.

В качестве примера на фиг. 2 показаны радиоимпульсы: U(t) - сформированный из гармонического колебания; Z(t) - сформированный на основе вейвлета Гаусса первого порядка без дополнительных процедур уменьшения его амплитудного значения (уровня) до уровня значения амплитуды радиоимпульса U(t); S(t) - сформированный на основе вейвлета Гаусса первого порядка с применением дополнительных процедур уменьшения его амплитудного значения (уровня) до уровня значения амплитуды радиоимпульса U(t).

4. Длительность периода гармонического колебания и длительность вейвлета Гаусса первого порядка, определенных в качестве манипулирующих радиоимпульсов, выбирают равными длительностям импульсов сформированной УИП.

Реализация указанных процедур обеспечивает тактовую синхронизацию результирующего ГФС на приеме. В качестве примера на фиг 1в показаны радиоимпульсы U(t), а на фиг. 1г показаны радиоимпульсы S(t).

5. Формируют искомые ГФС посредством последовательной конкатенации манипулирующих радиоимпульсов на основе КУДВ. Для чего манипулирующие радиоимпульсы подают на КУДВ, входы которого переключают под воздействием сформированной УИП. На первый вход КУДВ подают радиоимпульс, сформированный из гармонического колебания U(t) на длительности одного периода, а на второй вход КУДВ подают радиоимпульс, сформированный из вейвлета Гаусса первого порядка S(t).

6. Сформированные радиоимпульсы подают на входы КУДВ таким образом, чтобы их фазы в результирующих ГФС были противоположными друг другу. Если для манипуляции информационного нуля используют радиоимпульс, сформированный из гармонического колебания на длительности одного периода, то для манипуляции информационной единицы используют радиоимпульс, сформированный из вейвлета Гаусса первого порядка, и наоборот.

Реализация указанных процедур обеспечивает фазовые различия, на основании которых на приеме принимают решение о передаваемом информационном символе.

7. Для изменения скорости манипуляции изменяют длительности каждого из импульсов сформированной УИП, и, соответственно, длительность периода гармонического колебания и длительность вейвлета Гаусса первого порядка, определенных в качестве манипулирующих радиоимпульсов.

8. Результирующие ГФС, сформированные посредством последовательной конкатенации радиоимпульсов, получают на выходе КУДВ.

Сам процесс конкатенации реализован посредством ключевой схемы. В качестве примера, на фиг. 1д показан принцип формирования ГФС путем последовательной конкатенации радиоимпульсов, подключаемых посредством ключа.

Таким образом, в заявляемом способе при его реализации за счет последовательной конкатенации радиоимпульсов, сформированный из гармонического колебания на длительности одного периода и из вейвлета Гаусса первого порядка, подключаемых посредством ключа, обеспечивают формирование ГФС без нелинейных операций перемножения, что приводит к достижению цели заявляемого технического результата.

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано в системах передачи информации. Технический результат - возможность формирования гибридных фазоманипулированных сигналов (ГФС) без нелинейных операций перемножения, что позволяет упростить техническую реализацию устройств на его основе. В способе формирования гибридных фазоманипулированных сигналов посредством последовательной конкатенации радиоимпульсов из цифровой последовательности формируют управляющую импульсную последовательность в соответствии с предварительно заданной скоростью манипуляции. Затем формируют манипулирующие радиоимпульсы на основе гармонического колебания и вейвлета Гаусса первого порядка, которые в соответствии с цифровой последовательностью подают на ключевое устройство, на выходе которого и получают результирующий ГФС. 2 ил.

Способ формирования гибридных фазоманипулированных сигналов посредством последовательной конкатенации радиоимпульсов, заключающийся в том, что из цифровой последовательности информационных нулей и единиц формируют колебания, которые суммируют, отличающийся тем, что из цифровой последовательности информационных нулей и единиц формируют управляющую импульсную последовательность, причем длительности каждого из импульсов сформированной управляющей импульсной последовательности равны между собой и соответствуют предварительно заданной скорости манипуляции гибридных фазоманипулированных сигналов, затем формируют манипулирующие радиоимпульсы, для манипуляции информационных нулей и единиц, а в качестве радиоимпульсов выбирают гармоническое колебание на длительности одного периода и вейвлет Гаусса первого порядка, при этом амплитудное значение вейвлета Гаусса первого порядка уменьшают до уровня значения амплитуды гармонического колебания, причем длительность периода гармонического колебания и длительность вейвлета Гаусса первого порядка, определенных в качестве манипулирующих радиоимпульсов, выбирают равными длительностям импульсов сформированной управляющей импульсной последовательности, формируют результирующие гибридные фазоманипулированные сигналы посредством последовательной конкатенации манипулирующих радиоимпульсов с использованием ключевого устройства с двумя входами, для чего манипулирующие радиоимпульсы подают на ключевое устройство с двумя входами, входы которого переключают под воздействием сформированной управляющей импульсной последовательности, при этом на первый вход ключевого устройства с двумя входами подают радиоимпульс, сформированный из гармонического колебания на длительности одного периода, а на второй вход - подают радиоимпульс, сформированный из вейвлета Гаусса первого порядка, сформированные радиоимпульсы подают на входы ключевого устройства с двумя входами таким образом, чтобы их фазы в результирующих гибридных фазоманипулированных сигналах были противоположными друг другу, при этом если для манипуляции информационного нуля используют радиоимпульс, сформированный из гармонического колебания на длительности одного периода, то для манипуляции информационной единицы используют радиоимпульс, сформированный из вейвлета Гаусса первого порядка, и наоборот, в случае изменения скорости манипуляции изменяют длительности каждого из импульсов сформированной управляющей импульсной последовательности, и соответственно длительность периода гармонического колебания и длительность вейвлета Гаусса первого порядка, определенных в качестве манипулирующих радиоимпульсов, а на выходе ключевого устройства с двумя входами получают результирующие гибридные фазоманипулированные сигналы, сформированные посредством последовательной конкатенации радиоимпульсов.