Способ передачи и устройство для его реализации Российский патент 2020 года по МПК G08C19/28 

Изобретение относится к телеметрии, технике связи и может быть использовано в системах передачи данных по каналам связи.

Известен способ передачи информации, заключающийся в сборе сигналов от источников сообщений, формирования сигналов гармонических поднесущих и модуляции их соответствующими сигналами от источников сообщений, фильтрации промодулированных сигналов поднесущих, формировании группового сигнала промодулированных поднесущих колебаний, формировании сигнала несущих колебаний и модуляции его групповым сигналом, передаче промодулированного сигнала по каналу связи [1].

Недостатком известного способа является низкая достоверность и скорость передачи информации из-за существенного уровня перекрестных искажений.

Известен способ передачи информации, заключающийся в том, что собирают сигналы от источников сообщений, синхронизируют их по времени, формируют уплотненный сигнал из синхронизированных собранных сигналов, формируют первый несущий сигнал на первой частоте, формируют первый фазоманипулированный сигнал путем фазовой манипуляции первого несущего сигнала уплотненным сигналом, формируют второй несущий сигнал на второй частоте, формируют второй фазоманипулированный сигнал путем фазовой манипуляции второго несущего сигнала уплотненным сигналом, после чего формируют подлежащий передаче по каналу связи сигнал с комбинированной фазочастотной манипуляцией путем выбора первого или второго фазоманипулированного сигнала в соответствии со значениями управляющего сигнала, причем управляющий сигнал формируют путем фазовой манипуляции уплотненным сигналом периодической последовательности импульсов типа меандр с длительностью импульсов, в два раза меньшей минимальной длительности символа уплотненного сигнала [2].

Известно реализующее указанный способ устройство для передачи информации, содержащее датчики цифровой информации, блок синхронизации, блок уплотнения сигналов, блок управления, генератор колебаний, блок фазовых манипуляторов, коммутатор и передатчик, выход которого является выходом устройства, а вход подключен к выходу коммутатора, первый и второй сигнальные входы которого соединены соответственно с первым и вторым выходами блока фазовых манипуляторов, первый и второй сигнальные входы которого подключены соответственно к первому и второму выходам генератора колебаний, синхровход которого соединен с выходом блока синхронизации, с синхровходами датчиков цифровой информации и с синхровходом блока уплотнения сигналов, информационные входы которого подключены к выходам соответствующих датчиков цифровой информации, а выход соединен с управляющим входом блока фазовых манипуляторов и с первым входом блока управления, выход которого подключен к управляющему входу коммутатора, второй вход соединен с третьим выходом блока фазовых манипуляторов, а третий вход подключен к выходу блока синхронизации [2].

Известный способ и реализующее его устройство имеют также недостаточную достоверность и скорость передачи информации, т.к. уплотненный сигнал и управляющий сигнал имеют одинаковую логику кодирования их символов одним неизбыточным абсолютным кодом без возврата к нулю.

Наиболее близким к предлагаемому является способ [3] в котором для передачи информации собирают сигналы от источников сообщений, синхронизируют их по времени, формируют уплотненный сигнал из синхронизированных собранных сигналов, формируют первый несущий сигнал на первой частоте, формируют первый фазоманипулированный сигнал путем фазовой манипуляции первого несущего сигнала уплотненным сигналом, формируют второй несущий сигнал на второй частоте, формируют второй фазоманипулированный сигнал путем фазовой манипуляции второго несущего сигнала уплотненным сигналом, после чего формируют подлежащий передаче по каналу связи сигнал с комбинированной фазочастотной манипуляцией путем выбора первого или второго фазоманипулированного сигнала в соответствии со значениями управляющего сигнала, управляющий сигнал формируют путем неизбыточного кодирования уплотненного сигнала, осуществляемого таким образом, что длительность символов управляющего сигнала равна длительности символов уплотненного сигнала, причем управляющий сигнал сдвинут относительно уплотненного сигнала на половину длительности символа, при этом временные моменты смены логических уровней в уплотненном и управляющем сигналах не совпадают по времени.

Известно реализующее указанный способ устройство [3] для передачи информации, содержащее датчики цифровой информации, блок синхронизации, блок уплотнения сигналов, генератор колебаний, блок фазовых манипуляторов, коммутатор и передатчик, выход которого является выходом устройства, а вход подключен к выходу коммутатора, первый и второй сигнальные входы которого соединены соответственно с первым и вторым выходами блока фазовых манипуляторов, первый и второй сигнальные входы которого подключены соответственно к первому и второму выходам генератора колебаний, синхровход которого соединен с выходом блока синхронизации, с синхровходами датчиков цифровой информации и с синхровходом блока уплотнения сигналов, информационные входы которого подключены к выходам соответствующих датчиков цифровой информации, а выход соединен с управляющим входом блока фазовых манипуляторов, введен преобразователь кода, синхровход которого подключен к выходу блока синхронизации, информационный вход соединен с выходом блока уплотнения сигналов, а выход подключен к управляющему входу коммутатора.

Однако недостатком указанного способа является низкая скорость передачи двоичной информации

Технический результат состоит в повышении скорости передачи информации.

Для достижения указанного технического результата в способе передачи информации, заключающимся в том, что собирают сигналы от источников сообщений, синхронизируют их по времени, формируют уплотненный сигнал из синхронизированных собранных сигналов. Разделяют полученный уплотненный сигнал на разряды. Кодирование нечетных разрядов выполняют с помощью комбинированной фазочастотной манипуляцией. Для этого, формируют первый несущий сигнал на первой частоте, формируют первый фазоманипулированный сигнал путем фазовой манипуляции первого несущего сигнала нечетными разрядами уплотненного сигнала, формируют второй несущий сигнал на второй частоте, формируют второй фазоманипулированный сигнал путем фазовой манипуляции второго несущего сигнала нечетными разрядами уплотненного сигнала, после чего формируют подлежащий передаче по каналу связи сигнал с комбинированной фазочастотной манипуляцией путем выбора первого или второго фазоманипулированного сигнала в соответствии со значениями управляющего сигнала, указанный управляющий сигнал формируют путем неизбыточного кодирования нечетных разрядов уплотненного сигнала, осуществляемого таким образом, что длительность символов управляющего сигнала равна длительности символов нечетных разрядов уплотненного сигнала, причем управляющий сигнал сдвинут относительно уплотненного сигнала на половину длительности символа, при этом временные моменты смены логических уровней в уплотненном и управляющем сигналах не совпадают по времени. Кодирование четных разрядов уплотненного сигнала выполняется за счет изменения поляризации сформированных для передачи сигналов. Кодирование цифровой информации выполняется следующим образом. Если значение четного разряда уплотненного сигнала соответствует «логической единице», то предшествующий ему нечетный разряд предается по радиоканалу с вертикальной поляризацией, если значение четного разряда уплотненного сигнала соответствует «логическому нулю», то предшествующий ему нечетный разряд передается с горизонтальной поляризацией. Таким образом, передаваемый сигнал содержит в себе функциональную избыточность. Сигнал, который в прототипе передавал один бит цифровой информации в предлагаемом способе передает два бита цифровой информации (одновременно каждую пару четных и нечетных разрядов исходного сформированного для передачи уплотненного сигнала), что эквивалентно двукратному увеличению скорости передаваемой информации.

В устройство для передачи информации, содержащее датчики цифровой информации, блок синхронизации, блок уплотнения сигналов, генератор колебаний, блок фазовых манипуляторов, коммутатор и передатчик, вход которого подключен к выходу коммутатора, первый и второй сигнальные входы которого соединены соответственно с первым и вторым выходами блока фазовых манипуляторов, первый и второй сигнальные входы которого подключены соответственно к первому и второму выходам генератора колебаний, синхровход которого соединен с выходом блока синхронизации, с синхровходами датчиков цифровой информации и с синхровходом блока уплотнения сигналов, информационные входы которого подключены к выходам соответствующих датчиков цифровой информации, а выход соединен с управляющим входом блока фазовых манипуляторов, преобразователь кода, синхровход которого подключен к выходу блока синхронизации, информационный вход соединен с выходом блока уплотнения сигналов, а выход подключен к управляющему входу коммутатора введены блок управления антенным переключателем вход которого соединен со вторым информационным выходом блока уплотнения сигналов, а блок уплотнения сигналов построен таким образом, что позволяет разделять формируемый им сигнал на четные и нечетные разряды, нечетные разряды поступают на входы блока фазовых манипуляторов и преобразователя кода, четные разряды поступаю на блок управления антенным переключателем, выход блока управления антенным переключателем соединен с управляющим входом быстродействующего антенного переключателя на основной вход которого поступают сигналы с передатчика с таким расчетом что закодированные нечетные разряды с применением комбинированной фазочатотной манипуляцией и управляющие сигналы на основе четных разрядов поступают одновременно, в зависимости от сигнала на управляющем входе антенный переключатель коммутирует передатчик с антеннами горизонтальной или вертикальной поляризации, которые являются выходами предлагаемого устройства.

Предлагаемый способ передачи информации и устройство для его реализации позволяют формировать передаваемый сигнал мультипараметрической логикой кодирования. В результате этого созданы условия для увеличения объема передаваемых сообщений, а так же дополнительной коррекции ошибок передачи информации, что и обеспечивает положительный технический результат - повышение скорости передачи информации на основе совместного использования различных типов логического кодирования двоичных кодов.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включая поиск по патентным и научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного технического решения, позволил установить, что заявитель не обнаружил источник, характеризующийся признаками, тождественными (идентичными) всем существенным признакам заявленного технического решения. Определение из перечня выявленных аналогов прототипа, как наиболее близкого по совокупности признаков аналога, позволило установить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков заявленного способа передачи информации и устройства для его реализации, изложенных в формуле изобретения. Следовательно, заявленное техническое решение соответствует критерию «новизна».

Проведенный заявителем дополнительный поиск не выявил известные решения, содержащие признаки, совпадающие с отличительными от прототипа признаками заявленного способа передачи информации и устройства для его реализации. Следовательно, заявленное техническое решение не вытекает для специалиста явным образом из известного уровня техники, поскольку из уровня техники, определенного заявителем, не выявлено влияние предусматриваемых существенными признаками заявленного технического решения преобразований для достижения технического результата. Заявленное техническое решение не основано на изменении количественного признака (признаков), представлении таких признаков во взаимосвязи, либо изменении ее вида. Следовательно, заявленное техническое решение соответствует критерию «изобретательский уровень».

Предлагаемый способ передачи информации и устройство для его реализации предполагают выполнение известных в системах передачи информации операций, которые могут быть реализованы с помощью известных функциональных элементов.

На фиг. 1 представлена структурная схема устройства для передачи информации, на фиг. 2 - временные диаграммы, характеризующие его работу, а на фиг. 3 представлена структура устройства для приема информации.

Устройство для передачи информации содержит датчики 1 цифровой информации, блок 2 синхронизации, блок 3 уплотнения сигналов, преобразователь 4 кода, генератор 5 колебаний, блок 6 фазовых манипуляторов, коммутатор 7, передатчик 8, устройство 9 управления антенным переключателем, быстродействующий 10 антенный переключатель, антенна 11 вертикальной поляризации, антенна 12 горизонтальной поляризации. Вход передатчика 8 подключен к выходу коммутатора 7, первый и второй сигнальные входы которого соединены соответственно с первым и вторым выходами блока 6 фазовых манипуляторов, первый и второй сигнальные входы которого подключены соответственно к первому и второму выходам генератора 5 колебаний. Информационные входы блока 3 уплотнения сигналов подключены к выходам соответствующих датчиков 1 цифровой информации, его первый выход соединен с управляющим входом блока 6 фазовых манипуляторов и с информационным входом преобразователя 4 кода, выход которого подключен к управляющему входу коммутатора 7, второй блока 3 уплотнения сигналов соединен со входом устройства 9 управления антенным переключателем, выход которого соединен с управляющим входом быстродействующего переключателя. Выход передатчика 8 соединен с основным входом быстродействующего 10 антенного переключателя, один из выходов которого соединен со входом антенны 11 вертикальной поляризации, а второй выход переключателя соединен со входом антенны 12 горизонтальной поляризации. Выходы блока 2 синхронизации соединены с синхровходом генератора 5 колебаний, с синхровходами датчиков 1 цифровой информации, с синхровходом блока 3 уплотнения сигналов, с синхровходом преобразователя 4 кода, с синхровходом устройства 9 управления антенным переключателем.

Сущность заявленного способа передачи информации рассмотрим на примере функционирования реализующего его устройства для передачи информации.

Предлагаемый способ передачи информации предполагает выполнение следующих операций.

Вначале собирают сигналы от источников сообщений с помощью датчиков 1 цифровой информации, при этом синхронизируют их по времени с помощью блока 2 синхронизации. Затем в блоке 3 уплотнения сигналов формируют уплотненный сигнал из синхронизированных собранных сигналов. Уплотненный сигнал показан на фиг. 2б, а соответствующие значения его символов - на фиг. 2а. Далее в блоке 3 уплотнения сигналов разбивают уплотненный сигнал на разряды, номера разрядов показаны на фиг. 2в.

Сигнал, содержащий информацию нечетных разрядов уплотненного сигнала, показанный на фиг. 2г, поступает на вход преобразователя 4 кода, который формирует показанный на фиг. 2д управляющий сигнал путем неизбыточного кодирования поступивших сигналов, содержащих информацию нечетных разрядов уплотненного сигнала, осуществляемого таким образом, что длительность символов управляющего сигнала равна длительности символов сигналов, содержащих информацию нечетных разрядов уплотненного сигнала, причем управляющий сигнал сдвинут относительно сигнала, содержащего информацию нечетных разрядов уплотненного сигнала на половину длительности символа, при этом временные моменты смены логических уровней в уплотненном и управляющем сигналах не совпадают по времени.

С помощью генератора 5 колебаний формируют первый несущий сигнал на первой частоте и второй несущий сигнал на второй частоте. Указанные несущие сигналы подают соответственно на первый и второй сигнальные входы блока 6 фазовых манипуляторов, на управляющий вход которого поступает сигнал, содержащий информацию нечетных разрядов уплотненного сигнала с выхода блока 3 уплотнения сигналов. Посредством блока 6 фазовых манипуляторов формируют первый и второй фазоманипулированные сигналы путем фазовой манипуляции первого и второго несущих сигналов сигналом, содержащим информацию нечетных разрядов уплотненного сигнала.

Сформированные фазоманипулированные сигналы подают с первого и второго выходов блока 6 фазовых манипуляторов на соответствующие сигнальные входы коммутатора 7, на управляющий вход которого поступает управляющий сигнал с выхода преобразователя 4 кода. В результате на выходе коммутатора 7 формируют подлежащий передаче по радиоканалу сигнал с комбинированной фазочастотной манипуляцией путем выбора первого или второго фазоманипулированного сигнала в соответствии со значениями управляющего сигнала. Сформированный сигнал с комбинированной фазочастотной манипуляцией, показанный на фиг. 2е, подают с выхода коммутатора 7 на вход передатчика 8, которым усиливают мощность выходного сигнала до требуемого уровня.

Сигнал содержащий информацию четных разрядов уплотненного сигнала, показанный на фиг. 2ж, поступает на вход устройства 9 управления антенным переключателем, которое формирует в соответствии с поступившим сигналом синхронно с сигналами передатчика команды для управления быстродействующего 10 антенного переключателя. В случае если значения четного разряда уплотненного сигнала соответствуют значению «логической единицы», то быстродействующий 10 антенный переключатель коммутирует сигнал с передатчика 8 на антенну 11 вертикальной поляризации, которая излучает его в пространство с вертикальным типом поляризации (фиг. 2е, фиг. 2з). В случае если значения четного разряда уплотненного сигнала соответствуют значению «логического нуля», то быстродействующий 10 антенный переключатель коммутирует сигнал с передатчика 8 на антенну 12 горизонтальной поляризации, которая излучает его в пространство с горизонтальным типом поляризации (фиг. 2е, фиг. 2з).

Синхронную работу датчиков 1 цифровой информации, блока 3 уплотнения сигналов, преобразователя 4 кода, генератора 5 колебаний, блока 6 фазовых манипуляторов, устройства 9 управления антенным переключателем обеспечивает блок 2 синхронизации.

При этом применяется типы логического кодирования нечетных разрядов уплотненного сигнала и управляющего сигнала, временные моменты смены логических уровней в которых не совпадают по времени. При этом, как и в прототипе, по закону изменения первой двоичной логической последовательности (например NRZ-L) меняется фаза несущей (скачками на 180° при смене символов двоичного кода), а по закону изменения второй двоичной логической последовательности, например BIph-L, переносящей ту же передаваемую информацию, изменяется частота несущей. Так как моменты изменения уровней двоичной логики в них не совпадают, то в результате кодирования и модуляции в сформированном радиосигнале одновременно присутствует как частотная, так и фазовая манипуляции.

На приемной стороне фиг. 3 используются два антенных устройства: антенное 1 устройство вертикальной поляризации и антенное 2 устройство горизонтальной поляризации. Принятые этими антенными устройствами сигналы поступают на коммутатор 3, где они объединяются и поступают на приемник 4 с демодулятором в котором осуществляется выделение информации нечетных разрядов исходного сформированного для передачи уплотненного сигнала. Выделенная информация (принятые значения нечетных разрядов уплотненного сигнала) поступает на мультиплексирующие 5 устройство. На другой вход мультиплексирующего 5 устройства поступает информация о четных разрядах передаваемого исходного уплотненного сигнала, которая выделяется антенными устройствами. Если на вход антенных устройств поступил сигнал с вертикальной поляризацией, то его выделение произойдет на антенном 1 устройстве, которое при этом выделит информацию о том, что в соответствующем четном разряде принятого сообщения закодирована «логическая единица». Если на вход антенных устройств поступил сигнал с горизонтальной поляризацией, то его выделение произойдет на антенном 2 устройстве, которое при этом выделит информацию о том, что в соответствующем четном разряде принятого сообщения закодирован «логический ноль». Мультиплексирующие 5 устройство выполняет операцию суммирования принятой информации о нечетных и четных разрядах передаваемого сообщения и формирует окончательный вид принятого сообщения. Информация с мультиплексирующего 5 устройства поступает потребителю на оконечное 6 устройство.

Изложенные выше сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного технического решения следующей совокупности условий:

- средства, воплощающие заявленный способ и устройство для его реализации при их осуществлении, предназначены для использования в промышленности, а именно в телеметрии и системах передачи данных по радиоканалам связи;

- для заявленного способа и устройства для его реализации в том виде, как они охарактеризованы в независимых пунктах изложенной формулы изобретения, подтверждена возможность их осуществления с помощью описанных в заявке или известных до даты приоритета средств и методов.

Следовательно, заявленное техническое решение соответствует критерию «промышленная применимость». При использовании предлагаемого способа передачи информации и устройства для его реализации достигается повышение скорость передачи информации на основе совместного использования различных типов логического кодирования двоичных кодов.

Источники информации

1. Кошевой А.А. Телеметрические комплексы летательных аппаратов. -М.: Машиностроение, 1975, с. 176-181.

2. RU 2115172 С1 (Кукушкин С.С., Мороз А.П.), 10.03.1993.

3. RU 2461888 С2. Способ передачи информации и устройство для его реализации (Аношкин А.В., Кукушкин С.С., Попель А.А.), 22.01.2010, (прототип).

Изобретение относится к телеметрии, технике связи и может быть использовано в системах передачи данных по каналам связи. Техническим результатом является
повышение скорости передачи информации. Для сокращения времени передачи по каналу сообщения передаваемый исходный сигнал разбивают на четные и нечетные разряды, нечетные разряды передаются закодированные с применением комбинированной фазочастотной манипуляции, а для передачи четных разрядов используют горизонтальную и (или) вертикальную поляризацию предшествующего им нечетного разряда в передаваемом по каналу связи сигнале. Устройство для передачи информации содержит датчики цифровой информации (1), блок синхронизации (2), блок уплотнения сигналов (3), преобразователь кода (4), генератор колебаний (5), блок фазовых манипуляторов (6), коммутатор (7), передатчик (8), устройство управления антенным переключателем (9), быстродействующий антенный переключатель (10), антенну вертикальной поляризации (11), антенну горизонтальной поляризации (12). 2 н.п. ф-лы, 3 ил.

1. Способ передачи информации, заключающийся в том, что собирают сигналы от источников сообщений, синхронизируют их по времени, формируют уплотненный сигнал из синхронизированных собранных сигналов, формируют первый несущий сигнал на первой частоте, формируют первый фазоманипулированный сигнал путем фазовой манипуляции первого несущего сигнала уплотненным сигналом, формируют второй несущий сигнал на второй частоте, формируют второй фазоманипулированный сигнал путем фазовой манипуляции второго несущего сигнала уплотненным сигналом, после чего формируют подлежащий передаче по каналу связи сигнал с комбинированной фазочастотной манипуляцией путем выбора первого или второго фазоманипулированного сигнала в соответствии со значениями управляющего сигнала, управляющий сигнал формируют путем неизбыточного кодирования уплотненного сигнала, осуществляемого таким образом, что длительность символов управляющего сигнала равна длительности символов уплотненного сигнала, причем управляющий сигнал сдвинут относительно уплотненного сигнала на половину длительности символа, при этом временные моменты смены логических уровней в уплотненном и управляющем сигналах не совпадают по времени, отличающийся тем, что для сокращения времени передачи по каналу сообщения передаваемый исходный уплотненный сигнал разбивают на четные и нечетные разряды, нечетные разряды передаются закодированные с применением комбинированной фазочастотной манипуляцией, а для передачи четных разрядов используют горизонтальную и (или) вертикальную поляризацию предшествующего им нечетного разряда в передаваемом по каналу связи сигнале.

2. Устройство для передачи информации, содержащее датчики цифровой информации, блок синхронизации, блок уплотнения сигналов, генератор колебаний, блок фазовых манипуляторов, коммутатор и передатчик, выход которого является выходом устройства, а вход подключен к выходу коммутатора, первый и второй сигнальные входы которого соединены соответственно с первым и вторым выходами блока фазовых манипуляторов, первый и второй сигнальные входы которого подключены соответственно к первому и второму выходам генератора колебаний, синхровход которого соединен с выходом блока синхронизации, с синхровходами датчиков цифровой информации и с синхровходом блока уплотнения сигналов, информационные входы которого подключены к выходам соответствующих датчиков цифровой информации, а выход соединен с управляющим входом блока фазовых манипуляторов, преобразователь кода, синхровход которого подключен к выходу блока синхронизации, информационный вход соединен с выходом блока уплотнения сигналов, а выход подключен к управляющему входу коммутатора, преобразователь кода формирует на выходе управляющий сигнал, полученный путем неизбыточного кодирования уплотненного сигнала, осуществляемого таким образом, что длительность символов управляющего сигнала равна длительности символов уплотненного сигнала, причем управляющий сигнал сдвинут относительно уплотненного сигнала на половину длительности символа, при этом временные моменты смены логических уровней в уплотненном и управляющем сигналах не совпадают по времени, отличающееся тем, что устройство содержит блок управления антенным переключателем, вход которого соединен со вторым информационным выходом блока уплотнения сигналов, блок уплотнения сигналов построен таким образом, что позволяет разделять формируемый им сигнал на четные и нечетные разряды, нечетные разряды поступают на входы блока фазовых манипуляторов и преобразователя кода, а четные разряды - на блок управления антенным переключателем, выход блока управления антенным переключателем соединен с управляющим входом быстродействующего антенного переключателя, на основной вход которого поступают сигналы с передатчика с таким расчетом, что закодированные нечетные разряды с применением комбинированной фазочастотной манипуляции и управляющие сигналы на основе четных разрядов поступают одновременно, в зависимости от сигнала на управляющем входе антенный переключатель коммутирует передатчик с антенной горизонтальной или вертикальной поляризации.