Способ передачи дискретной информации по гидроакустическому каналу связи в условиях многолучевого распространения сигнала

Изобретение относится к области гидроакустической связи. Технический результат - повышение помехоустойчивости передачи информации. На передающей стороне осуществляют формирование синхросигнала и исходного информационного сигнала, имеющих малый коэффициент взаимной корреляции, на приемной стороне осуществляют вычисление спектральных отсчетов комплексной огибающей принятого синхросигнала и комплексной огибающей посылки принятого информационного сигнала, на передающей стороне из выбранного объема ансамбля информационных сигналов, содержащего m циклических сдвигов исходного информационного сигнала, формируют передаваемый сигнал, состоящий из К информационных кадров, содержащих одну посылку синхросигнала и L посылок информационных сигналов, на приемной стороне для каждой посылки принятого информационного сигнала формируют вспомогательную последовательность, осуществляют поэлементное умножение вспомогательной последовательности на комплексно-сопряженную последовательность, выполняют обратное дискретное преобразование Фурье полученной последовательности для вычисления комплексной огибающей автокорреляционной функции синхросигнала, сдвинутой во времени на m тактов, в огибающей производят поиск позиции максимальной компоненты и отождествляют найденную позицию с цифровым кодом m, передаваемым информационным сигналом в кадре. 1 ил.

 

Изобретение относится к области гидроакустической связи и может быть использовано, в частности, при построении систем передачи телеметрической информации подводных аппаратов, гидроакустических навигационных систем.

При передаче сигналов по гидроакустическому каналу основными факторами, ограничивающими эффективность работы систем связи, являются многолучевое распространение сигналов и случайная изменчивость параметров среды в каждом из путей распространения. Многолучевость вызывает интерференцию сигналов в точке приема, которая является одним из основных препятствий для повышения достоверности и скорости передачи информации [Финк Л.М. Теория передачи дискретных сообщений. М.: Советское радио, 1970]. Для передачи информации в таких условиях используются сложные шумоподобные сигналы, обладающие большой базой - большим по сравнению с единицей значением произведения длительности посылки сигнала на ширину полосы занимаемых им частот, а на приемной стороне применяется корреляционная обработка, позволяющая осуществить прием сигналов с разнесением по времени их прихода и перевести многолучевость из разряда мешающих явлений в разряд явлений, способствующих повышению достоверности приема информации [Петрович Н.Т., Размахнин М.К. Системы связи с шумоподобными сигналами. М.: Советское радио, 1989].

Известны способы [Финк Л.М. Теория передачи дискретных сообщений. М.: Советское радио, 1970; Курьянов Б.Ф., Пенкин М.М. Цифровая акустическая связь в мелком море для океанологических применений // Акустический журнал. 2010. Т. 56. №2. С. 245-255], в которых используются сложные шумоподобные сигналы с большой базой, обеспечивающие наибольшую помехоустойчивость среди различных методов корреляционной обработки сигналов, основанные на взаимно-корреляционном приеме с когерентно-весовым сложением сигналов, приходящих в точку приема по различным лучам. При этом на приемной стороне оценивается импульсная характеристика канала: количество лучевых компонент в принимаемом сигнале, их временные задержки, уровни, начальные фазы, а также величины коэффициента доплеровских искажений. Основным недостатком данных способов является их высокая вычислительная сложность, поскольку для обеспечения высокой достоверности приема информации приемник должен постоянно отслеживать изменения указанных параметров канала, так как в реальных условиях они непрерывно изменяются во времени.

Известны способы [Захаров Ю.В., Коданев В.П. Экспериментальные исследования акустической системы передачи информации с шумоподобными сигналами // Акустический журнал. 1994. Т. 40. №5. С. 799-808; Финк Л.М. Теория передачи дискретных сообщений. М.: Советское радио, 1970], осуществляющие взаимно-корреляционный прием, в которых для уменьшения вычислительных и аппаратных затрат используют упрощенные методы обработки: прием по первому или наиболее мощному приходящему сигналу, либо некогерентное сложение сигналов, распространяющихся по различным лучам. Основным недостатком данных способов является снижение помехоустойчивости по сравнению с взаимно-корреляционным приемом с когерентно-весовым сложением лучевых составляющих принимаемого сигнала.

Известны способы [Ланге Ф. Корреляционная электроника. Л.: Судпромгиз, 1963; Петрович Н.Т., Размахнин М.К. Системы связи с шумоподобными сигналами. М.: Советское радио, 1989; Окунев Ю.Б., Яковлев Л.А. Широкополосные системы связи с составными сигналами. М.: Связь, 1968], в которых уменьшение вычислительных затрат при приеме сигнала достигается применением автокорреляционного приема. Основными недостатками данных способов является их низкая помехоустойчивость по сравнению с взаимно-корреляционным приемом.

Известен способ автокорреляционного приема шумоподобных сигналов, заключающийся в перемножении принимаемого сигнала с опорным сигналом и интегрировании полученного произведения, отличающийся тем, что опорный сигнал формируют путем задержки принимаемого сигнала на время, не большее тактового периода, принимаемый и опорный сигналы сдвигают по фазе на 90°, перемножают между собой, интегрируют полученное произведение, проинтегрированные напряжения возводят в квадрат, суммируют их, извлекают из суммарного напряжения квадратный корень, ограничивают по амплитуде сверху полученное низкочастотное напряжение, формируя короткие отрицательные импульсы, используют их для формирования модулирующей функции в прямом или обратном коде (см. описание изобретения к патенту РФ №2309550, МПК H04L 27/22, публикация 27.10.2007). Основным недостатком данного способа является его неустойчивость к условиям многолучевого распространения.

Наиболее близким способом, который выбран в качестве прототипа, является способ передачи информации с помощью шумоподобных сигналов, включающий модуляцию несущего колебания шумоподобным сигналом на передающей стороне, передачу модулированного сигнала через линию связи, нахождение автокорреляционной функции Y(τ) сигнала на приемной стороне и принятие решения о значении передаваемого символа путем сравнительного анализа значений Y(τ), вычисленных для различных τ, причем в качестве модулирующего шумоподобного сигнала используют периодическую псевдошумовую последовательность, каждый символ a i алфавита кодируют периодическим шумоподобным сигналом со своим отличным от других периодом повторения Ti, а на приемной стороне находят значения автокорреляционной функции Y(τ) входного сигнала при задержке τ, отличающийся тем, что на приемной стороне дополнительно находят значения автокорреляционной функции принятого сигнала при задержках t=2Ti, 3Ti,…nTi, затем суммируют соответствующие значения автокорреляционной функции входного сигнала

и присваивают принятому символу то значение a j , для которого результат обработки сигнала S(Ti) оказался максимальным (см. описание изобретения к патенту РФ №2435323, МПК H04L 27/00, публикация 27.11.2011). Основным недостатком данного способа является низкая скорость передачи информации.

Задачами заявляемого изобретения являются:

- повышение помехоустойчивости передачи информации путем использования преимуществ сложных шумоподобных сигналов с большой базой;

- снижение аппаратных и вычислительных затрат путем применения автокорреляционного приема.

Сущность заявляемого изобретения заключается в следующем.

Способ передачи дискретной информации по гидроакустическому каналу связи в условиях многолучевого распространения сигнала, включающий на передающей стороне формирование методом ортогонального частотного разделения каналов синхросигнала и исходного информационного сигнала таким образом, что каждый из них, представляет собой частотный сигнал, обладающий большой базой, сгенерированный по формирующей кодовой последовательности a ( k ) , в качестве которой используется последовательность максимальной длины, элементы которой принимают одно из двух возможных значений +1 или -1 и однозначно связаны со значениями начальных фаз φ(k) соответствующих гармонических составляющих частотного сигнала, причем формирующие кодовые последовательности для синхросигнала a c c ( k ) и для исходного информационного сигнала a и c ( k ) выбираются таким образом, чтобы синхросигнал и информационные сигналы имели малый коэффициент взаимной корреляции, на приемной стороне вычисление с помощью дискретного преобразования Фурье N спектральных отсчетов H ˙ c c ( f ) комплексной огибающей принятого синхросигнала и N спектральных отсчетов комплексной огибающей r-й посылки принятого информационного сигнала, отличающийся тем, что на передающей стороне ансамбль информационных сигналов выбирают объемом M=(N+1), содержащим m циклических сдвигов исходного информационного сигнала, определяемых цифровым кодом предаваемой информации, формируют передаваемый сигнал, состоящий из К информационных кадров, содержащих одну посылку синхросигнала и следующих за ней без временных пауз L посылок информационных сигналов, на приемной стороне для каждой r-й посылки принятого информационного сигнала формируют вспомогательную последовательность

осуществляют поэлементное умножение вспомогательной последовательности Z ˙ ( t ) на комплексно-сопряженную последовательность H ˙ c c ( f ) , выполняют обратное дискретное преобразование Фурье полученной последовательности для вычисления комплексной огибающей автокорреляционной функции синхросигнала r ˙ ( n ) , сдвинутой во времени на m тактов, в огибающей | r ˙ ( n ) | производят поиск позиции максимальной компоненты и отождествляют найденную позицию с цифровым кодом m, передаваемым r-м информационным сигналом в кадре.

Сущность заявляемого изобретения поясняется на фиг. 1, где показана временная структура информационных кадров:

СС - посылки синхросигнала; ИС - посылки информационных сигналов; L - количество информационных посылок в кадре.

Заявляемый способ осуществляют следующим образом. На передающей стороне методом ортогонального частотного разделения каналов, например с использованием дискретного преобразования Фурье, формируют синхросигнал и исходный информационный сигнал таким образом, что каждый из них представляет собой составной частотный сигнал

где А - амплитудный множитель, ωc=2πfc, где fc - частота средней гармонической составляющей сигнала, ω1=2π/Tc, Tc - длительность сигнала, φ(k), k = 0, N 1 ¯ - начальные фазы гармонических составляющих сигнала, принимающие одно из двух возможных значений (0, π), N - нечетное количество гармонических составляющих сигнала, заключенных в полосе частот ΔFc=N/Tc, которому соответствует аналитический сигнал

где a ( k ) - формирующая кодовая последовательность, в качестве которой используют последовательность максимальной длины, элементы которой принимают одно из двух возможных значений +1 или -1 и однозначно связаны со значениями начальных фаз φ(k) соответствующих гармонических составляющих a ( k ) =exp[jφ(k)], причем синхросигналу соответствует формирующая кодовая последовательность a с c ( k ) , а исходному информационному сигналу - a и c ( k ) , a c c ( k ) и a и c ( k ) выбираются таким образом, чтобы синхросигнал и информационные сигналы имели малый коэффициент взаимной корреляции, при этом ансамбль информационных сигналов объемом M=(N+1) содержит m циклических сдвигов исходного информационного сигнала, определяемых цифровым кодом предаваемой информации, а формируемый для передачи сигнал состоит из К информационных кадров, каждый из которых содержит одну посылку синхросигнала и следующих за ним L посылок информационных сигналов, передаваемых последовательно без временных пауз, на приемной стороне в принятом информационном кадре выделяют N отсчетов комплексной огибающей синхросигнала, с помощью дискретного преобразования Фурье вычисляют N спектральных отсчетов H ˙ c c ( f ) этой комплексной огибающей

,

где К - коэффициент пропорциональности, выделяют N отсчетов комплексной огибающей r-й посылки информационного сигнала в кадре, и с помощью дискретного преобразования Фурье вычисляют N спектральных отсчетов H ˙ и c r ( f ) этой комплексной огибающей

,

где exp(-j2πmf) характеризует изменение спектральных отсчетов r-й посылки информационного сигнала в результате циклического сдвига исходного информационного сигнала на передаче, формируют вспомогательную последовательность Z ˙ ( t ) путем поэлементного умножения спектральных отсчетов комплексной огибающей r-й посылки информационного сигнала и элементов формирующих кодовых последовательностей исходного информационного сигнала a и c ( k ) и синхросигнала a c c ( k )

,

осуществляют поэлементное умножение вспомогательной последовательности Z ˙ ( t ) на комплексно-сопряженную последовательность H ˙ c c ( f ) , над полученной последовательностью выполняют процедуру обратного дискретного преобразования Фурье

результатом которой является комплексная огибающая автокорреляционной функции синхросигнала, сдвинутой во времени на m тактов, в огибающей | r ˙ ( n ) | производят поиск позиции максимальной компоненты и отождествляют найденную позицию с цифровым кодом m, передаваемым r-м информационным сигналом в кадре.

Заявленное изобретение позволяет сократить аппаратные и вычислительные ресурсы при организации связи в условиях многолучевого распространения сигнала в гидроакустическом канале связи, используя при этом преимущества шумоподобных сигналов с большой базой, обеспечивающей повышение помехоустойчивости передачи информации.

Способ передачи дискретной информации по гидроакустическому каналу связи в условиях многолучевого распространения сигнала, включающий на передающей стороне формирование методом ортогонального частотного разделения каналов синхросигнала и исходного информационного сигнала таким образом, что каждый из них представляет собой частотный сигнал, обладающий большой базой, сгенерированный по формирующей кодовой последовательности a ( k ) , в качестве которой используется последовательность максимальной длины, элементы которой принимают одно из двух возможных значений +1 или -1 и однозначно связаны со значениями начальных фаз φ(k) соответствующих гармонических составляющих частотного сигнала, причем формирующие кодовые последовательности для синхросигнала a c c ( k ) и для исходного информационного сигнала a и c ( k ) выбираются таким образом, чтобы синхросигнал и информационные сигналы имели малый коэффициент взаимной корреляции, на приемной стороне вычисление с помощью дискретного преобразования Фурье N спектральных отсчетов H ˙ с c ( f ) комплексной огибающей принятого синхросигнала и N спектральных отсчетов H ˙ и c r ( f ) комплексной огибающей r-й посылки принятого информационного сигнала, отличающийся тем, что на передающей стороне ансамбль информационных сигналов выбирают объемом М=(N + 1), содержащим m циклических сдвигов исходного информационного сигнала, определяемых цифровым кодом предаваемой информации, формируют передаваемый сигнал, состоящий из К информационных кадров, содержащих одну посылку синхросигнала и следующих за ней без временных пауз L посылок информационных сигналов, на приемной стороне для каждой r-й посылки принятого информационного сигнала формируют вспомогательную последовательность

осуществляют поэлементное умножение вспомогательной последовательности Z ˙ ( t ) на комплексно-сопряженную последовательность H ˙ c c ( f ) , выполняют обратное дискретное преобразование Фурье полученной последовательности для вычисления комплексной огибающей автокорреляционной функции синхросигнала r ˙ ( n ) , сдвинутой во времени на m тактов, в огибающей | r ˙ ( n ) | производят поиск позиции максимальной компоненты и отождествляют найденную позицию с цифровым кодом m, передаваемым r-м информационным сигналом в кадре.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области связи, а именно к технике управления корабельными комплексами связи (ККС), и может быть использовано для организации связи на надводных кораблях и подводных лодках.

Изобретение относится к технике открытой оптической связи и может быть использовано для связи между абонентами находящихся в отсеках кораблей, судов, а также между кораблями и берегом.

Изобретение относится к области электроники и информатики, и предназначено для передачи данных между двумя электронными устройствами, и обеспечивает передачу сигналов, максимально ограничивая использование средств проводной связи.

Изобретение относится к области радиосвязи, а именно к технике управления корабельным радиокомплексом, и может быть использовано для организации внешней и внутренней связи на кораблях, подводных лодках, судах и других подвижных объектах.

Изобретение относится к области беспроводного наблюдения за пациентом, а именно к беспроводному наблюдению за пациентом с помощью медицинского датчика сверхмалой мощности, прикрепленного к телу пациента.

Изобретение относится к многоуровневым распределенным волоконно-оптическим системам связи (ВОЛС), предназначенным для автоматизированных систем управления опасными технологическими объектами.

Изобретение относится к водолазной технике, а именно к водолазным станциям гидроакустической (звукоподводной) связи. .

Изобретение относится к области геофизических методов исследований, предназначается для передачи данных от контрольно-измерительных приборов к наземной аппаратуре.

Изобретение относится к области радиоэлектроники и может быть использовано для организации внутрикорабельной и внешней связи на корабле и других подвижных объектах, технический результат состоит в упрощении конструкции и повышении надежности системы при одновременном сокращении массогабаритных характеристик.

Изобретение относится к радиотехнике. .

Группа изобретений относится к трубопроводному транспорту. Для защиты от коррозии в трубопроводе используется катодная защитная система, которая содержит множество расположенных в почве стержней заземления, которые электрически соединены каждый с почвой и электрически связаны с находящимся в соединении с почвой трубопроводом. Для обеспечения небольшой сложности системы трубопровода относительно инфраструктуры связи, связь между устройствами связи осуществляется через сам трубопровод. Устройства связи содержат сенсорные блоки и узлы входа в центральный блок обработки. Расположенные вдоль трубопровода сенсорные блоки служат для измерения сигналов и снабжаются энергией из катодной защитной системы. За счет этого нет необходимости в отдельной системе электроснабжения. Для обеспечения возможности снабжения энергией полностью из катодной защитной системы, каждый автономный сенсорный блок снабжен такими компонентами, которые обеспечивают возможность связи с помощью менее сложных способов модуляции. За счет обработки возникающих в результате сотрясений почвы сигналов и их классификации, во входные узлы передаются сообщения тревоги лишь при распознавании критичных событий. 2 н. и 14 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к рекуператору энергии положительно заряженных ионов. Заявленное устройство содержит емкостные накопители энергии - конденсаторы ионисторного типа, преобразователь потока, включающий диффузор 1, соединенный с коническим каналом 2, на входе в диффузор установлен отрицательно заряженный кольцевой электрод 3 на изоляторе 4, ускоряющий электрод 5 на изоляторе 6, а также ускоряюще-тормозящий управляющий электрод 7 в средней части канала на изоляторе 8, алмазоподобную пленку на кремниевой решетке 10, покрывающую внутреннюю поверхность диффузора и канала, входной канал отражателя 11, устройство круговой развертки 12, диэлектрический корпус рекуператора 13, первый и второй многоколлекторные заряжающие электроды 14 и 15, кольцевые электростатические электроды 16 и 19 первого и второго ионисторных конденсаторов, диэлектрические мембраны 17, кольцевой изолятор конденсаторов 18, твердый наномодифицированный электролит 20, электрод-коллектор торцевого ионисторного конденсатора 21, цилиндрический электростатический электрод 22 торцевого ионисторного конденсатора, управляющий изолированный электрод-отражатель 23, изолятор 24, конический графитовый наконечник 25, изолятор 26, канал для прокачки рабочей охлаждающей жидкости 27, отрицательно заряженные изолированные электроды 29, многослойные покрытия из графеновых трубок 30, датчик контроля 37 объемного заряда. Техническим результатом является повышение КПД, надежности обеспечения возможности одновременной регенерации заряженных частиц в нейтральные частицы, снижение габаритно-массовых характеристик. 6 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться в системах односторонней радиосвязи. Технический результат состоит в расширении арсенала технических средств для односторонней радиосвязи надводного объекта с подводным при использовании канала связи в виде воздушной и водной среды. Для этого система односторонней радиосвязи использует канал связи в виде воздушной и водной среды и содержит первый и второй надводные объекты и подводный объект. Первый надводный объект содержит соединенные последовательно источник сообщения, кодирующее устройство, модулятор, радиопередатчик и воздушную антенну. Второй надводный объект содержит соединенные последовательно воздушную антенну, радиоприемное устройство, преобразователь, передатчик и водное антенное устройство. Подводный объект содержит соединенные последовательно антенное устройство, радиоприемное устройство, декодирующее устройство и регистратор, у подводного объекта антенное устройство содержит антенну и входное устройство. Входное устройство содержит первую и вторую входные клеммы, выходную клемму и общую шину, первый конденсатор, у которого первый вывод соединен с первой входной клеммой, а второй вывод соединен с первыми выводами первого индуктивного элемента, второго и третьего конденсаторов, второй вывод первого индуктивного элемента посредством первого электронного цифроуправляемого потенциометра соединен с общей шиной, второй вывод второго конденсатора соединен с общей шиной, второй вывод третьего конденсатора соединен с первым входом дифференциального усилителя. 4 ил.

Изобретение относится к области управления электронными устройствами. Технический результат заключается в автоматическом предоставлении пользователю интерфейса, предназначенного для управления выбранным устройством, а также в обеспечении передачи данных только между соединяемыми по каналу передачи по телу устройствами. Для этого первое электронное устройство включает в себя первый интерфейс связи через тело, сконфигурированный для передачи идентификационных данных, относящихся к обозначению первого электронного устройства, по каналу передачи по телу, идущему по телу пользователя, а второе электронное устройство, когда тело пользователя находится в непосредственной близости к первому интерфейсу связи через тело и второму интерфейсу связи через тело во втором электронном устройстве, принимает по каналу передачи по телу идентификационные данные, предназначенные для получения управляющего интерфейса пользователя для управления первым электронным устройством. При этом непосредственная близость задается как максимальное расстояние между телом пользователя и первым интерфейсом связи через тело, на котором первый интерфейс связи через тело допускает передачу и/или прием данных по каналу передачи по телу. Кроме того, первое электронное устройство дополнительно сконфигурировано для приема управляющих данных от второго электронного устройства после передачи идентификационных данных и для управления работой первого электронного устройства. 5 н. и 8 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к технике связи и может использоваться в системах подводной связи. Технический результат состоит в одновременной реализации высокоскоростного стабилизированного оптического канала связи и акустического канала с высокой дальностью действия. Для этого оптоакустический модем включает оптический генератор (1), модулятор (2), устройство ввода информационного сообщения (3), устройство вывода модулированного оптического излучения в водную среду (4), устройство ввода оптического излучения из водной среды (5), демодулятор (6), устройство вывода информационного сообщения (7), детектор ошибки наведения оптического канала (8), акустическую антенну (9), акустический модем (10), детектор ошибки наведения акустического канала (11), блок управления системой наведения и стабилизации (12). Для осуществления непосредственной высокоскоростной оптической подводной связи между различными подвижными или стационарными и подвижными объектами предварительно с помощью акустической антенны (9) и акустического модема (10) излучается сигнал вызова. 1 ил.

Изобретение относится к области гидроакустической связи. Технический результат - повышение помехоустойчивости передачи информации. На передающей стороне осуществляют формирование синхросигнала и исходного информационного сигнала, имеющих малый коэффициент взаимной корреляции, на приемной стороне осуществляют вычисление спектральных отсчетов комплексной огибающей принятого синхросигнала и комплексной огибающей посылки принятого информационного сигнала, на передающей стороне из выбранного объема ансамбля информационных сигналов, содержащего m циклических сдвигов исходного информационного сигнала, формируют передаваемый сигнал, состоящий из К информационных кадров, содержащих одну посылку синхросигнала и L посылок информационных сигналов, на приемной стороне для каждой посылки принятого информационного сигнала формируют вспомогательную последовательность, осуществляют поэлементное умножение вспомогательной последовательности на комплексно-сопряженную последовательность, выполняют обратное дискретное преобразование Фурье полученной последовательности для вычисления комплексной огибающей автокорреляционной функции синхросигнала, сдвинутой во времени на m тактов, в огибающей производят поиск позиции максимальной компоненты и отождествляют найденную позицию с цифровым кодом m, передаваемым информационным сигналом в кадре. 1 ил.

Наверх