Способ передачи информации и устройство для его осуществления



Способ передачи информации и устройство для его осуществления
Способ передачи информации и устройство для его осуществления
Способ передачи информации и устройство для его осуществления
Способ передачи информации и устройство для его осуществления

 


Владельцы патента RU 2475861:

Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный космический научно-производственный центр имени М.В. Хруничева" (ФГУП "ГКНПЦ им. М.В. Хруничева") (RU)

Изобретение относится к телеметрии и может быть использовано в системах передачи данных по каналам связи при летных испытаниях ракетно-космической техники. Технический результат состоит в повышении помехоустойчивости передачи данных на основе одновременного использования частотной и фазовой манипуляции несущей радиосигнала с разнесением логических уровней поднесущих. Новизна способа заключается в том, что на передающей стороне формируют сигналы первой и второй поднесущих частот fн1 и fн2, отличающихся от несущей частоты fн на величину глубины модуляции (девиации) частоты Δf: fн1=fн+Δf и fн2=fн-Δf, и используют две различные модели представления двоичного кода группового сигнала логическими уровнями, определяемыми как «низкий» и «высокий» потенциал. Первая из них является исходной и содержит импульсы двоичной логики с длительностью символа τc, а вторая - производной, полученной из первой путем сложения с меандром, представляющим собой синхроимпульсы с длительностью - . По закону изменения первой последовательности двоичных логических уровней каждую из поднесущих частот модулируют по фазе с превращением «синусоиды» в «косинусоиду» и наоборот. При этом вторую двоичную логику используют для организации временного уплотнения двух поднесущих, благодаря чему используется только один канал передачи информации. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

 

Изобретение относится к телеметрии, технике связи и может быть использовано в системах передачи данных по каналам связи. Его использование позволяет повысить достоверность передачи информации без введения структурной избыточности в передаваемые сообщения на основе одновременного использования двух различных видов модуляции.

Наиболее близким аналогом является способ передачи информации (см. Кукушкин С.С., Мороз А.П. Патент РФ №2115172 «Способ передачи информации и устройство для его осуществления», приоритет изобретения от 10.03.1993 г., М. кл. G08C 19/28, опубликовано 10.07.1998 г., бюллетень №19 ([1])), заключающийся в сборе сигналов от источников сообщений, синхронизации их по времени, формировании уплотненного сигнала из синхронизированных собранных сигналов, формировании сигнала первой несущей частоты, фазовой манипуляции сигнала первой несущей частоты уплотненным сигналом, передаче промодулированного сигнала по каналу связи, отличающийся тем, что формируют сигнал второй несущей частоты, формируют периодическую последовательность импульсного сигнала типа меандр с длительностью импульса, в два раза меньшей минимальной длительности импульсов уплотненного сигнала, выполняют фазовую манипуляцию сигнала второй несущей частоты уплотненным сигналом, после чего формируют подлежащий передаче по каналу связи промодулированный сигнал путем частотной манипуляции фазоманипулированных сигналов первой и второй несущих частот импульсным сигналом фазоманипулированной периодической последовательности.

Изобретение [1] направлено на повышение эффективности передачи информации за счет уплотнения сигналов, передаваемых в канале связи, заключающемся в одновременном использовании частотной и фазовой манипуляции.Основной его недостаток заключается в том, что не был представлен способ приема сформированного сложного сигнала.

Все современные технологии передачи информации включают в себя помехоустойчивое кодирование передаваемой информации. Однако традиционно сложившееся представление о помехоустойчивом кодировании связано с помехоустойчивыми кодами, при которых требуемая избыточность формируется на уровне двоичных символов «0» и «1» (см. Кларк Дж., мл., Кейн Дж. Кодирование с исправлением ошибок в системах цифровой связи. / Пер. с англ. - М.: Радио и связь, 1987. - 392 с. ([2])). Современное представление о помехоустойчивом кодировании предполагает использование распределенной технологии помехоустойчивого кодирования, под которой, прежде всего, понимается двойное (двумерное) представление данных и сигналов, а также применение различных кодов на уровне видеосигналов и одновременное использование разных видов модуляции несущей частоты. В последнем случае объектом применения помехоустойчивого кодирования является уровень представления передаваемой информации радиосигналами. По своей сути это новая ступень кодирования информации, но осуществляемая на этапе модуляции сигналов.

Также известно изобретение (см. Кукушкин С.С., Колесников В.И. «Устройство для контроля достоверности телеметрической информации», авт. свид. СССР №1596365 от. 06.05.87 г., опубликовано 30.09.90 г., бюл. №36 [3]), в котором впервые было предложено использовать представление данных их образами-остатками для передачи информации с целью контроля достоверности приема единичного значения телеметрируемого параметра (ТМП). При применении изобретения [3] ранее не делимые передаваемые сообщения, представляющие собой, например, значения ТМП, закодированные 2n-разрядными двоичными словами-измерениями, делят на два независимых информационных элемента, имеющих вдвое меньшую разрядность. Полученный при этом технический эффект можно охарактеризовать как результат нового двумерного представления исходного сообщения x двумя и более образами-остатками b1 и b2, получающимися от деления числа x на определенным образом выбранные модули сравнения m1 и m2. В том случае, когда модулей сравнения больше одного (i≥2), такое представление называют системой остаточных классов (СОК) (см. Торгашев В.А. Система остаточных классов и надежность ЦВМ. - М.: Сов. Радио, 1973. - 120 с. [4]). Представление данных в СОК открывает принципиально новые возможности для реализации высокоэффективного помехоустойчивого кодирования передаваемой информации.

Базовое изобретение [1] в соответствии с современной классификацией относится к области помехоустойчивого уплотнения и преобразования передаваемой информации, реализация которой связана с уровнем модуляции сигналов. В нем также в соответствии с теорией распределенного помехоустойчивого кодирования исходный двоичный код вначале должен быть представлен в двумерном виде. В изобретении [1] каждый такой вид представлен своей закономерностью, устанавливающей однозначное соответствие между исходным двоичным кодом и логическими уровнями его представления, сформированными видеосигналами.

Совмещение нескольких видов модуляции позволяет при использовании одного канала передачи информации создать избыточность передаваемых символов двоичного кода на уровне сигналов. Для этого первоначально сформированный в традиционном виде на уровне видеосигналов цифровой групповой поток символов двоичного кода разделяют на две такие независимые составляющие, у которых изменения логических уровней, соответствующих символам «0» и «1», не совпадают по времени. Выполнение этого требования приводит к возможности одновременного использования двух различных видов модуляции одной несущей сигнала. При этом одной последовательностью логических уровней двоичного кода, сформированной при разделении, модулируют несущую сигнала по фазе, а другой последовательностью логических уровней двоичного кода модулируют несущую сигнала по частоте.

В результате этого осуществляют временное уплотнение сформированных копий сигналов в передатчике с использованием только одной несущей передаваемого сигнала. В традиционной практике временное уплотнение применяют только на уровне видеосигналов ТМП и для реализации этой задачи используют коммутаторы каналов (см. «Современная телеметрия в теории и на практике / Учебный курс», Спб.: Наука и Техника, 2007. - 672 с. [5], стр.248, 249).

Полученный при этом технический эффект приводит к уплотнению сигналов в канале связи. Аналогом такого подхода также можно считать технологию синтаксического сжатия передаваемых данных, однако она традиционно ориентирована на предшествующий этап преобразований информации, связанный с формированием видеосигналов. Уровень видеосигналов также рассматривают и как первую ступень кодово-импульсной модуляции (КИМk) цифрового группового потока сообщений, где k - это основание кода [5]. Этот уровень модуляционного кодирования традиционно представлен такими видами модуляции, как амплитудно-импульсная модуляция (АИМk), время-импульсная (ВИМk) или широтно-импульсная (ШИМk). Единственное отличие последних от модуляций АИМ, ВИМ или ШИМ, используемых при передаче аналоговой информации, заключено в присутствии индекса k основания кода, который свидетельствует о том, что модулируется не непрерывный исходный сигнал, а результаты представления значений кода с основанием k (с ограниченным числом k заранее определенных его позиций). Преобразования, осуществляемые в предполагаемом изобретении по отношению к несущей передаваемого сигнала, относятся к следующему второму уровню модуляции [5].

Благодаря достигаемому техническому эффекту, заключающемуся в размножении копий передаваемых сообщений при модуляции, обеспечивают возможность обнаружения и исправления ошибок, появляющихся при передаче информации.

Технический результат достигается тем, что в способе передачи информации, заключающемся в сборе сигналов от источников сообщений, синхронизации их по времени, формировании уплотненного сигнала из синхронизированных собранных сигналов, формировании сигнала первой несущей частоты, фазовой манипуляции сигнала первой несущей частоты уплотненным сигналом, передаче промодулированного сигнала по каналу связи, формируют сигнал второй несущей частоты, формируют периодическую последовательность импульсного сигнала типа меандр с длительностью импульса, в два раза меньшей минимальной длительности импульсов уплотненного сигнала, выполняют фазовую манипуляцию сигнала второй несущей частоты уплотненным сигналом, после чего формируют подлежащий передаче по каналу связи промодулированный сигнал путем частотной манипуляции фазоманипулированных сигналов первой и второй несущих частот импульсным сигналом фазоманипулированной периодической последовательности, при приеме информации выполняют следующие операции: одновременно выделяют сигналы первой и второй несущей частоты, промодулированные по фазе цифровым групповым сигналом, формируют копии первой и второй несущих частот местными генераторами, подстраиваемыми под принимаемые сигналы несущих на основе формируемых соответствующих сигналов рассогласования, заполняют перерывы, связанные с передачей в это время другой несущей частоты, добавлением сигналов несущих частот местных генераторов соответствующей частоты до образования непрерывных во времени несущих первой и второй частот передачи информации, подвергают их одновременной фазовой демодуляции, в результате чего формируют прямую и инверсную копии видеосигналов с логикой двоичного кодирования, принятой для передачи информации, производят контроль целостности и достоверности переданных сообщений на основе сложения сформированной прямой и инверсной копий видеосигналов с логическими уровнями двоичного кода, принятыми для передачи информации, одновременно восстановленные при приеме непрерывные во времени несущие первой и второй частот передачи информации подвергают частотной демодуляции, в результате которой также формируют прямую и инверсную копию видеосигналов с логикой двоичного кодирования, которая применялась до модуляции сигналов в передающем устройстве, производят контроль целостности и достоверности переданных сообщений на основе сложения прямой и инверсной копий видеосигналов с логикой двоичного кодирования, принятой для передачи информации, которая применялась до модуляции сигналов в передающем устройстве, на основе полученных четырех сигнальных копий передаваемой информации и сформированных признаков контроля целостности и достоверности переданных сообщений исправляют ошибки передачи и формируют в двоичном коде единый поток переданной информации с исправленными ошибками.

Передающее устройство остается таким же, как и у прототипа [1]. Эпюры, представленные на фиг.1, поясняют суть изобретения и последовательность операций преобразований сигналов, выполняемых на передающей стороне. Они имеют дополнительные буквенные обозначения от а) до т). Аналогичные обозначения приняты и в изобретении [1]. Например, эпюра а) иллюстрирует исходное простейшее правило представления последовательности двоичных символов группового телеметрического сигнала (ГТС): 10110011010 уровнями двоичной логики с длительностью одного символа, равной τc. На эпюре б) приведена обратная (инверсная) по отношению к эпюре а) последовательность уровней двоичной логики. Ниже представлены в форме меандра последовательности синхронизирующих импульсов продолжительностью каждый в прямом (эпюра в)) и инверсном (эпюра г)) виде. На эпюре д) и эпюре е) изображены первая и вторая несущие частоты, а на эпюре ж) представлены результаты суммирования исходной последовательности уровней двоичной логики (эпюра а)) и синхронизирующего меандра (эпюра в)). Эпюра, представленная как эпюра з), представляет собой сумму инверсной последовательности уровней двоичной логики (эпюра б)) и инверсного синхронизирующего меандра (эпюра г)). Далее сигналы, представленные на эпюрах ж) и з), также суммируются с образованием второй последовательности уровней двоичной логики (эпюра и)). Эпюра к) представляет собой инверсную последовательность по отношению к ранее полученной последовательности, представленной на эпюре и). Затем первую несущую частоту модулируют по фазе первой последовательностью, представленной на эпюре а), в результате чего получают эпюру н). Аналогичную операцию проводят и по отношению ко второй несущей частоте. Далее используют вторую последовательность уровней двоичной логики (эпюра и)) для временного уплотнения (коммутации) первой и второй несущих, промодулированных по фазе по следующему правилу: во время действия высокого логического уровня последовательности (эпюра и)) передаче подлежит промодулированная по фазе первая несущая частота, при низком логическом уровне в эфир излучают промодулированную по фазе вторую несущую частоту. В результате этого формируют уплотненный сигнал, приведенный на эпюре т), в котором одновременно используют как фазовую, так и частотную модуляцию. При этом частотную модуляцию, формируемую в результате объединения двух несущих частот, о чем шла речь в прототипе [1], рассматривают как результат частотной модуляции одной несущей частоты f0, осуществляемой по правилу: f1=f0-Δfд, a f2=f0+Δfд, где f0 - воображаемая одна несущая частота, Δfд - индекс модуляции (девиация) несущей частоты f0.

На приемной стороне переданный уплотненный сигнал, промодулированный по частоте и фазе, необходимо подвергнуть обратной операции - разуплотнению, цель которой заключается в том, чтобы восстановить одну из несущих частот в тех временных интервалах, когда передаче подлежала другая несущая частота. Если этого не сделать, то демодуляция переданного сигнала по частоте и фазе не может быть выполнена с высокой надежностью. Решению этой задачи посвящен предлагаемый способ.

На фиг.2 приведена структурная схема устройства, осуществляющего прием и демодуляцию информации, переданной с использованием двойной логической последовательности уровней двоичного кода и двойной модуляции несущей передаваемого сигнала.

На фиг.3 и 4 приведены эпюры, поясняющие способ и работу приемного устройства. При этом на фиг.3 представлены эпюры, характеризующие способ и работу приемного устройства в условиях, когда ошибок передачи нет, а на фиг.4 эти же эпюры представлены для случая, когда ошибки есть.

Устройство (фиг.2) содержит приемник 1, сумматоры 81 и 82, формирователь 9 обобщенного потока бит переданной информации, выход 22 которого является выходом устройства, а также два блока 101 и 102 демодуляции сигналов, включающие в себя полосовые фильтры 21 и 22, хронизаторы 31 и 32, генераторы 41 и 42 частот, коммутаторы 51 и 52 сигналов, фазовые демодуляторы 61 и 62, частотные демодуляторы 63 и 64, формирователи 71 и 72 логических уровней двоичного кода.

Устройство работает следующим образом. Приемник принимает переданный сигнал. На информационном выходе 11 (фиг.2) приемника восстанавливают переданный сигнал. Он при отсутствии помех совпадает с сигналом, формируемым передающим устройством, который приведен на фиг.1 (эпюра т), заимствованной из способа-прототипа [1]. Отличие принятого сигнала от переданного его аналога, представленного на фиг.1 эпюрой т), может быть обусловлено искажениями, вызванными помехами.

На втором синхронизирующем выходе 12 (фиг.2) приемника формируют синхронизирующие импульсы, следующие с периодом , которые представлены на фиг.1 эпюрами в) и г), где τc - длительность одного двоичного символа «1» или «0» (фиг.1, эпюра а)). Восстановленный информационный поток на выходе 11 приемника 1 (фиг.2) подают на объединенные входы блоков 101 и 102 демодуляции сигналов, соответственно. При этом полосовые фильтры 21 и 22 обеспечивают разделение принятого единого сигнала на две составляющие передаваемых несущих частот, в результате чего производят выделение первой (131) и второй (132) несущих частот передатчика (надстрочный знак в виде (*) означает, что принятые частоты первой f1 и второй f2 несущих при передаче, рассматриваемой в общем случае, искажены помехами. Затем в хронизаторах 31 и 32 производят сравнение выделенных из группового сигнала первой (131) и второй (132) несущих частот передатчика с эталонными их значениями f1 и f2, формируемыми подстраиваемыми генераторами 41 и 42 частот. Для этого вырабатываемые в хронизаторах 31 и 32 соответствующие сигналы рассогласования и используют для обеспечения подстройки генераторов 41 и 42 частот до получения синусоидальных колебаний и , которые формируют на выходах 151 и 152. На втором выходе каждого из хронизаторов 31 и 32 формируют синхронизирующие импульсы (эпюра 141, приведенная на фиг.3), на основе которых в коммутаторах 51 и 52 сигналов определяют интервалы времени, в которых промежутки в переданном сигнале, вызванные отсутствием одной из частот f1 и f2, заполняют подстановкой частоты, формируемой подстраиваемыми генераторами 41 и 42 частот. Эту операцию производят до получения непрерывного фазоманипулированного сигнала по каждой из частот и .

Так, например, применительно к первой несущей частоте f1 коммутатор 51 сигналов обеспечивает заполнение временных промежутков, связанных с отсутствием несущей частоты из-за того, что в это время передавалась и была принята несущая частота . Аналогичным образом, работает коммутатор 52 сигналов: он заполняет промежутки времени, дополняя принятую несущую частоту синусоидальным ее аналогом, вырабатываемым генератором 42 частот. В результате этого на выходах 161 и 162 будут сформированы непрерывные сигналы несущих частот и , где ∪ - знак логического объединения - означает, что частоты и дополняют принятые частоты и во время их отсутствия в передаваемом сигнале из-за передачи другой частоты, а и - подставленные и корректируемые под принимаемый сигнал синусоиды, формируемые генераторами 41 и 42 частот.

На фиг.3 представлена эпюра 161 восстановленного в исходном виде сигнала первой несущей частоты, являющегося аналогом эпюры н), приведенной на фиг.1, заимствованной из описания способа-прототипа [1]. Подобный вид будет иметь и отсутствующая на фиг.3 эпюра 162. Ее отличие будет заключаться только в более высокой несущей частоте f2. Далее сформированные непрерывные сигналы несущих частот поступают на фазовые демодуляторы 61 и 62, работа которых не имеет отличий от используемых в настоящее время их аналогов. В них поступающие сигналы и подвергают сравнению с соответствующими синусоидальными сигналами и , вырабатываемыми генераторами 41 и 42 частот (фиг.2). Надстрочные символы в виде (**) означают, что и являются частотами, которые подстраивают под копии сигналов и , принятые приемником на фоне помех.

В случае совпадения сравниваемых фаз частот и , формируемых генераторами 41 и 42 частот, и принятого сигнала и считают, что сигнал на выходах 181 и 182, соответственно, является синфазным. На эпюре 151 его условно обозначают квадратной скобкой снизу и называют «синусоидами» (эпюра 171, фиг.3). Если же фазы сравниваемых колебаний противоположные, то формируют сигнал на выходах 171 и 172. На эпюре 151, представленной на фиг.3, его условно обозначают квадратной скобкой сверху и называют «косинусоидами» (эпюра 181, фиг.3).

На эпюрах 171 и 181, приведенных на фиг.4, сигналы 171 и 181 для наглядности процесса формирования восстановленного видеокода представлены в виде разнополярных импульсов, которые затем объединяют в единый видеосигнал 193 и 194 на выходах частотных демодуляторов 63 и 64.

На основе полученных сигналов на выходах 171 и 172, 181 и 182 фазовых демодуляторов 61 и 62 восстанавливают последовательности логических уровней двоичного кода, которые при отсутствии ошибок передачи и приема информации полностью соответствуют преобразованному видеокоду (фиг.1, эпюры и), к)) [1], которым на передающей стороне производят фазовую модуляцию первой и второй несущих сигнала. Об этом свидетельствуют эпюры 191 и 192, приведенные на фиг.3. При отсутствии ошибок приема эпюры (191 и 192), приведенные на фиг.3, соответствуют исходным иллюстрациям, представленным на фиг.1 эпюрами а) и б) [1].

Алгоритм восстановления поясняют эпюры 171, 181 и 191, представленные на фиг.3. Принятую приемником 1 первую несущую частоту f1, промодулированную по фазе (эпюра 161), сравнивают с синусоидой, сформированной генератором частот 41 (фиг.2), и определяют с использованием частотных демодуляторов 63 и 64 моменты времени, связанные со сменой частот f1 и f2. Временные интервалы, связанные с передачей первой несущей частоты f1, помечают, например, формированием отрицательного импульса (эпюры 151 и 181, приведенные на фиг.4), а при передаче второй несущей частоты f2 формируют положительный импульс (эпюры 151 и 171, представленные на фиг.4). После инвертирования отрицательных импульсов (эпюра 181, фиг.4) и сложения их с положительной импульсной последовательностью (эпюра 171, фиг.4) формируют формирователем 71 логических уровней двоичного кода первую последовательность логических уровней (эпюра 193, фиг.4). Аналогичным образом, с использованием частотного демодулятора 64 формируют формирователем 72 логических уровней двоичного кода вторую последовательность логических уровней (фиг.4, эпюра 194).

Восстановленные частотными демодуляторами 63 и 64 логические уровни двоичного кода (фиг.4, эпюры 193 и 194) становятся похожими на исходную первую последовательность логических уровней двоичного кода, представленную на эпюре а) фиг.1 в прямом виде, а на эпюре б) фиг.1 в инверсном виде, соответственно. Допустимые отличия связаны с возможностью появления логических уровней, соответствующих и , где τc - длительность одного двоичного символа «1» или «0» (фиг.1, эпюра а)). При последующей коррекции всю последовательность логических уровней, соответствующих символам «1» или «0» двоичного кода, представляют в виде целых значений τc, в результате чего формируют символы «1» или «0», составленные из двух импульсов продолжительностью (фиг.4, эпюры 193 и 194). При этом на выходе 193 (фиг.3 и фиг.4) смена 1 высокого логического уровня на низкий, длительность которых равна , соответствует двоичному символу «0», а переход от низкого уровня к высокому определяет передачу символа «1». На выходе 194 (фиг.3 и фиг.4) логический видеосигнал формируют в инверсном виде. В результате этого при отсутствии ошибок на выходах сумматоров 81 и 82 высокие и низкие уровни сформированных видеокодов компенсируют друг друга. При этом на выходах 20 и 21 при отсутствии ошибок устанавливается постоянный уровень.

На эпюрах 193ош, 194ош, приведенных на фиг.4, представлен случай, когда из-за ошибок передачи и фазовой демодуляции сигналов сформированные последовательности видеокодов также имеют отличия от переданных сигналов. При этом ошибки помечены знаком «×». В результате на выходе 20 сумматора 81 будут импульсами отмечены места ошибок, при этом импульсом, длительность которого равна , будут отмечены одиночные ошибки, а импульсами, имеющими продолжительность , будут обозначены места группирования k ошибок (эпюра 20, фиг.4). Для исправления обнаруженных ошибок используют результаты демодуляции переданных сообщений частотными демодуляторами 63 и 64. На выходе формирователя 9 формируют в соответствии с принятым правилом окончательный (обобщенный) поток переданной информации, представленный в виде двоичного кода. Если частотная демодуляция выполнена без ошибок, то на выходе 21 (фиг.2) второго сумматора 82 также будет «нулевой» сигнал. При наличии ошибок на выходе 21 появятся импульсы по аналогии с ранее рассмотренной иллюстрацией, представленной на эпюре 20, фиг.4. Но поскольку принимаемый сигнал демодулируют посредством различных демодуляторов (фазового и частотного), то ошибки на выходах 20 и 21 (фиг.2) будут, как правило, некоррелированными. Коррелированность ошибок может наблюдаться только при крайне низком соотношении сигнал/шум на входе приемника 1.

При наличии ошибок на выходе частотного демодулятора (выход 21, фиг.2) и отсутствии сигнала об ошибках на выходе фазового демодулятора (эпюра 20, фиг.4) в формирователе 9 обобщенного потока бит переданной информации будет отдано предпочтение результатам детектирования принятого сигнала с использованием фазового демодулятора (выход 22, фиг.2). В противоположном случае на выходе 22 формирователя 9 появятся данные только с частотных демодуляторов 63 и 64.

Для исправления ошибок также может быть использовано правило мажоритарного выбора совпадающих значений, называемое «2 из 3». Для этого, например, по очереди исключают одну из восстановленных копий переданной информации и производят голосование по правилу «2 из 3». Полученные в результате этого три новые копии переданной информации снова подвергают обработке по правилу мажоритарно выбора «2 из 3». Совпавшие две копии считают достоверными.

Таким образом, устройство, реализующее способ по п.1, содержит приемник, два сумматора, формирователь обобщенного потока бит переданной информации, а также два блока демодуляции сигналов, каждый из которых включает в себя полосовой фильтр, хронизатор и генератор частот, а также коммутатор сигналов, фазовый и частотный демодуляторы, а также формирователь логических уровней двоичного кода, информационный выход приемника подключен к первому входу блока, соединенному со входом полосового фильтра, который через хронизатор, имеющий второй синхронизирующий вход и второй синхронизирующий выход, подключен к генератору частот, при этом информационный вход хронизатора объединен с первым входом коммутатора сигналов, выход которого подключен к первому входу фазового демодулятора, объединенному со входом частотного демодулятора, вторые объединенные входы хронизатора, коммутатора сигналов и фазового демодулятора подключены к выходу генератора частот, два выхода фазового демодулятора подключены к соответствующим входам формирователя логических уровней двоичного кода, синхронизирующий третий вход которого объединен с синхронизирующими третьими входами коммутатора сигналов и фазового демодулятора и подключен ко второму выходу хронизатора, синхронизирующий вход которого является вторым входом блока и подключен к синхронизирующему выходу приемника, выход формирователя логических уровней двоичного кода является первым выходом блока, а выход частотного демодулятора вторым его выходом, при этом первый выход первого блока демодуляции сигналов соединен с первым входом первого сумматора и первым входом формирователя обобщенного потока бит переданной информации, второй выход первого блока демодуляции сигналов соединен с первым входом второго сумматора и вторым входом формирователя обобщенного потока бит переданной информации, первый выход второго блока демодуляции сигналов соединен со вторым входом первого сумматора и третьим входом формирователя обобщенного потока бит переданной информации, второй выход второго блока демодуляции сигналов соединен со вторым входом второго сумматора и четвертым входом формирователя обобщенного потока бит переданной информации, выход первого сумматора подключен к пятому входу формирователя обобщенного потока бит переданной информации, шестой вход которого соединен с выходом второго сумматора.

Для уменьшения внеполосных излучений при использовании предлагаемого изобретения обеспечивают непрерывность первой производной формируемых для передачи частотно-модулируемых сигналов на границах символов «0» и «1». Это может быть обеспечено за счет переноса момента перехода от одного символа, например, «0», к другому «1» (ему противоположному) не в середине синусоиды радиоволны, а на ее вершине, когда их производные, полученные по предшествующему сигналу одной частоты и сигналу другой частоты, приходящему ему на смену, равны.

Предлагаемое изобретение может быть использовано для повышения энергетического потенциала радиолинии «Борт-Земля» при передаче телеметрической информации (ТМИ) от ракет-носителей (РН), разгонных блоков (РБ) и космических аппаратов (КА) в условиях их испытаний и штатной эксплуатации (ШЭ). Оно составляет основу построения новой адаптивной системы информационно-телеметрического обеспечения (СИТО) испытаний и ШЭ ракетно-космической техники (РКТ), эффективность которой повышается путем использования новой технологии модуляции передаваемых сигналов. Технический результат заключается в уплотнении сигналов в канале связи за счет одновременного использования частотной и фазовой манипуляции несущей частоты передатчика.

Предлагаемое изобретение имеет следующие сущностные характеристики. При применении изобретения будет обеспечено повышение энергетики передаваемых бит ТМИ на 4-7 дБ. Кроме того, будет обеспечена дополнительная возможность обнаружения и исправления ошибок без введения избыточности в передаваемые символы за счет использования двойной модуляции несущей частоты. Уплотнение сигналов в канале связи представляет собой аналог известной технологии сжатия данных. Его принципиальное отличие заключается в том, что сжатие осуществляется не на уровне двоичного кода и видеосигналов, а в последующем тракте передачи информации, ориентированном на радиосигналы и предполагающем модуляцию несущей частоты передатчика.

При приеме информации используют процесс разуплотнения сигналов, который является обратным по отношению к преобразованию, осуществляемому на передающей стороне. В результате разуплотнения сигналов формируют четыре копии передаваемого потока данных с независимыми ошибками. При этом обеспечивают возможность не только контроля целостности и достоверности переданной информации в условиях действия помех различного происхождения, но и создают условия для исправления ошибок.

Проведенное моделирование применительно к реальным условиям пуска ракет-носителей показывает, что при использовании изобретения зона уверенного приема данных телеизмерений одной телеметрической станцией будет повышена не менее, чем в 2 раза при неизменных прочих условиях (мощности излучения сигналов, полосе пропускания канала связи, модели помех и условий приема).

Ранее для создания подобного технического эффекта необходимо было устанавливать несколько комплектов передающей аппаратуры и использовать различные диапазоны радиоволн для их различения приемно-регистрирующими станциями. Предлагаемый способ уплотнения сигналов на одной несущей частоте позволяет создать дублирующие потоки информации только за счет новых технологий модуляции без увеличения количества передающих устройств.

В результате этого без введения дополнительных устройств и использования высокоэффективных антенных систем (ВАС) будет существенно повышена эффективность системы информационно-телеметрического обеспечения (СИТО) испытаний и ШЭ РКТ. Также будет положено начало для перехода к адаптивным системам телеизмерений и передачи данных, эффективность которых будет прирастать за счет повышения уровня искусственного интеллекта, создаваемого возможностью реализации новых идей и технологий.

Таким образом, достигается технический результат, заключающийся в следующем:

- в уплотнении сигналов в канале связи и расширении на этой основе его пропускной способности;

- в обеспечении контроля и исправления ошибок, обусловленных действием помех различного происхождения;

- в повышении эквивалентной энергетики символов двоичного кода за счет повторений и исправления ошибок.

1. Способ передачи информации, заключающийся в сборе сигналов от источников сообщений, синхронизации их по времени, формировании уплотненного сигнала из синхронизированных собранных сигналов, формировании сигнала первой несущей частоты, фазовой манипуляции сигнала первой несущей частоты уплотненным сигналом, передаче промодулированного сигнала по каналу связи, в котором формируют сигнал второй несущей частоты, формируют периодическую последовательность импульсного сигнала типа меандр с длительностью импульса, в два раза меньшей минимальной длительности импульсов уплотненного сигнала, выполняют фазовую манипуляцию сигнала второй несущей частоты уплотненным сигналом, формируют подлежащий передаче по каналу связи промодулированный сигнал путем частотной манипуляции фазоманипулированных сигналов первой и второй несущих частот импульсным сигналом фазоманипулированной периодической последовательности, отличающийся тем, что при приеме информации одновременно выделяют сигналы первой и второй несущих частот, каждая из которых промодулирована по фазе цифровым групповым сигналом, формируют копии первой и второй несущих частот местными генераторами, подстраиваемыми под принимаемые сигналы несущих частот на основе формируемых соответствующих сигналов рассогласования, заполняют перерывы, связанные с передачей в это время другой несущей частоты, добавлением сигналов несущих частот местных генераторов соответствующей частоты до образования непрерывных во времени несущих первой и второй частот передачи информации, подвергают их одновременной фазовой демодуляции, в результате чего формируют прямую и инверсную копии видеосигналов с логикой двоичного кодирования, принятой для передачи информации, производят контроль целостности и достоверности переданных сообщений на основе сложения сформированной прямой и инверсной копий видеосигналов с логическими уровнями двоичного кода, принятыми для передачи информации, одновременно восстановленные при приеме непрерывные во времени несущие первой и второй частот передачи информации подвергают частотной демодуляции, в результате которой также формируют прямую и инверсную копии видеосигналов с логикой двоичного кодирования, которая применялась до модуляции сигналов в передающем устройстве, производят контроль целостности и достоверности переданных сообщений на основе сложения прямой и инверсной копий видеосигналов с логикой двоичного кодирования, принятой для передачи информации, которая применялась до модуляции сигналов в передающем устройстве, на основе полученных четырех сигнальных копий передаваемой информации и сформированных признаков контроля целостности и достоверности переданных сообщений исправляют ошибки передачи и формируют в двоичном коде единый поток переданной информации с исправленными ошибками.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что при передаче информации обеспечивают непрерывность первой производной формируемых для передачи частотно-модулируемых сигналов на границах логических уровней символов «0» и «1» двоичного кода путем переноса момента перехода от одного символа к другому (ему противоположному) не в середине синусоиды радиоволны, а на ее вершине, равенство производных, полученных по предшествующему сигналу одной частоты, при переходе к сигналу другой частоты, приходящему ему на смену, используют для уменьшения требуемой полосы пропускания канала связи или для повышения скорости передачи информации при сохранении прежних требований к ней.

3. Устройство, реализующее способ по п.1, содержащее приемник, два сумматора, формирователь обобщенного потока бит переданной информации, а также два блока демодуляции сигналов, каждый из которых включает в себя полосовой фильтр, хронизатор и генератор частот, а также коммутатор сигналов, фазовый и частотный демодуляторы, а также формирователь логических уровней двоичного кода, информационный выход приемника подключен к первому входу блока, соединенному со входом полосового фильтра, который через хронизатор подключен к генератору частот, при этом вход хронизатора объединен с первым входом коммутатора сигналов, выход которого подключен к первому входу фазового демодулятора, объединенному со входом частотного демодулятора, вторые объединенные входы хронизатора, коммутатора сигналов и фазового демодулятора подключены к выходу генератора частот, два выхода фазового демодулятора подключены к соответствующим входам формирователя логических уровней двоичного кода, синхронизирующий третий вход которого объединен с синхронизирующими третьими входами хронизатора, коммутатора сигналов и фазового демодулятора, является вторым входом блока и подключен к синхронизирующему выходу приемника, выход формирователя логических уровней двоичного кода является первым выходом блока, а выход частотного демодулятора - вторым его выходом, при этом первый выход первого блока демодуляции сигналов соединен с первыми объединенными входами первого сумматора и формирователя обобщенного потока бит переданной информации, объединенные вторые входы которых подключены к первому выходу второго блока демодуляции сигналов, вторые выходы блоков подключены к третьему и четвертому входам формирователя обобщенного потока бит переданной информации соответственно, которые одновременно являются первым и вторым входами второго сумматора, выходы первого и второго сумматоров соединены с пятым и шестым входами формирователя обобщенного потока бит переданной информации соответственно, выход которого является выходом устройства.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в системе передачи и приема информации ОНЧ-диапазона, использующей широкополосные псевдослучайные сигналы с последовательным переключением радиочастот и помехоустойчивым корректирующим кодированием и функционирующей в условиях воздействия импульсных, сосредоточенных по спектру, сигналоподобных помех и белого гауссовского шума.

Изобретение относится к области электротехники и может найти применение при организации каналов связи с использованием линий (0,38-10-35-110) кВ без обработки ее высокочастотными заградителями.

Изобретение относится к телемеханике, а именно к системам телесигнализации и может быть использовано при дистанционном контроле за стационарными и мобильными объектами, находящимися на значительном удалении от диспетчерского пункта.

Изобретение относится к области электротехники и может найти применение при организации каналов связи с использованием линий (0,38-10-35-110) кВ без обработки ее высокочастотными заградителями.

Изобретение относится к железнодорожной автоматике и телемеханике и может быть использовано для регистрации проследования подвижного состава по контролируемому участку пути.

Изобретение относится к системам передачи дискретной информации и может быть использовано для целей телеуправления, телесигнализации, передачи кодовых телеизмерений, телепередачи данных в автоматизированных системах управления, сетях вычислительных комплексов.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для передачи и приема телесигналов по проводам трехфазной линии электропередачи. .

Изобретение относится к приборостроению, а именно к системам телеуправления и телесигнализации (ТУ-ТС), и может быть использовано при дистанционном управлении и контроле объектами, находящимися преимущественно в необслуживаемых постоянно условиях эксплуатации, в том числе установленными во взрывоопасных или имеющих повышенное радиоактивное или радиолокационное излучение местах.

Изобретение относится к контролю движения транспортных средств и может быть использовано, в частности, в системах централизованного контроля подвижных единиц маршрутного электротранспорта.

Изобретение относится к области пожарной безопасности и обеспечивает обнаружение пожара на ранних стадиях тления и возгорания горючих материалов. Технический результат - повышение избирательности и помехоустойчивости приемного устройства путем подавления ложных сигналов (помех), принимаемых по дополнительным каналам. Устройство содержит датчик в виде, например, газового сенсора, согласующий усилитель, аналого-цифровой преобразователь, микропроцессор, формирователь световых и звуковых сигналов, световой сигнализатор, звуковой сигнализатор, формирователь модулирующего кода, задающий генератор, фазовый манипулятор, усилитель мощности и передающую антенну, а на принимающей стороне - для приема сложных фазоманипулированных (ФМн) сигналов содержит приемную антенну, усилитель высокой частоты, гетеродин, смеситель, усилитель промежуточной частоты, усилитель суммарной частоты, амплитудный детектор, ключ, демодулятор ФМн сигналов, перемножители, узкополосный фильтр, фильтр нижних частот и блок регистрации. 2 н.п. ф-лы, 6 ил.
Наверх