Способ приемопередачи дискретных информационных сигналов

Изобретение относится к способам приемопередачи дискретных информационных сигналов и может быть использовано в связи, локации, телеметрии, телефонии. Технический результат заключается в повышении эффективности использования энергии сигнала и частотного ресурса канала преобразования дискретной информации. На передающей стороне каждый информационный символ отображается на последовательность периодических возмущений физической среды, передаваемую через среду распространения непосредственно или используемую в качестве модулирующего сигнала. Передачу осуществляют в полосе частот информационного сигнала. На приемной стороне, после проведения необходимой обработки принятой сигнально-шумовой смеси (СШС), в полосе частот информационного сигнала, разделяют СШС на участки с протяженностью, равной протяженности символов, с шагом, кратно-равным периоду дискретизации СШС. Полученные участки СШС подвергают оценке их псевдоспектра по методу MUSIC, заключающемуся в анализе собственных чисел и собственных векторов корреляционной (ковариационной) матрицы, составленной из отсчетов СШС, и при обнаружении на спектральном участке, соответствующем определенному информационному сигналу, псевдоспектрального пика, выносят решение о наличии на этом участке переданного информационного сигнала. 6 ил.

 

Изобретение относится к способам приемопередачи дискретных (цифровых) информационных сигналов и может быть использовано в связи, локации, телеметрии, телефонии и в других областях, связанных с различными видами переработки информации.

Известен способ приемопередачи дискретной информации с использованием сигналов с выбросом спектра, в которых подлежащие передаче информационные символы отображаются на выброс спектра спектрально ограниченной сигнальной функции (Шилов В.П. "Способ внутриимпульсной модуляции - демодуляции с прямым расширением спектра". Патент RU 2528085 С1, 23.05.2013). Данный способ, устраняя предел Шеннона, позволяет перерабатывать информацию при сверхнизких отрицательных значениях отношения сигнал/шум. Однако реализация потенциальных возможностей рассматриваемого способа связана с применением информационных сигналов с выбросом спектра, требующих, хотя и незначительного (по сравнению с классическими сигналами с расширением спектра), в пределах одного порядка, но принципиально необходимого расширения их спектра, снижающего эффективность использования природного частотного ресурса. Кроме того, сигналы данного типа обладают низкой энергетикой, связанной с тем, что величина энергии части сигнала, отображающей собственно информацию, на несколько порядков меньше энергии сигнала в целом. Наиболее близким способом (прототипом) к предлагаемому является, за неимением других аналогов, способ, рассмотренный выше.

Задачей настоящего изобретения является разработка способа приемопередачи дискретной информации, позволяющего снять ограничения на его реализацию, связанные с расширением спектра информационных сигналов и нерациональным использованием энергии, необходимой для переработки единицы информации, при сохранении принципиального отличия от всех известных способов, за исключением прототипа (аналога), заключающегося в устранении предела Шеннона.

Технический результат – повышение эффективности использования энергии сигнала и частотного ресурса канала преобразования (приемопередачи) дискретной (цифровой) информации.

Решение поставленной задачи, применительно к передающей стороне, осуществляют путем отображения, каждого подлежащего передаче информационного символа на возмущения какой-либо физической среды, представляющие собой отрезки периодических колебаний протяженностью (в случае электромагнитных колебаний, длительностью), равной протяженности символов, передаваемых через среду распространения непосредственно или используемых в качестве модулирующих сигналов. При этом применяется короткая, по отношению к протяженности символа (отображающего отрезка), последовательность периодических колебаний (цуг) так, чтобы эффективный спектр этой последовательности минимально выходил за пределы первого лепестка окна с длительностью символа. На приемной стороне решение поставленной задачи достигают путем проведения оценки псевдоспектра предварительно обработанной, в соответствии с функциональным типом используемого канала, принятой сигнально-шумовой смеси, разделенной на участки с протяженностью, равной протяженности отрезков периодических колебаний, отображающих символы, с шагом, кратно-равным периоду дискретизации сигнально-шумовой смеси, в полосе частот эффективного спектра отрезков периодических колебаний. Оценку псевдоспектра осуществляют путем анализа собственных чисел и собственных векторов корреляционной (ковариационной) матрицы, составленной из отсчетов сигнально-шумовой смеси на данном отрезке, и в случае обнаружения псевдоспектрального пика на ожидаемом, для соответствующего символа, спектральном участке, выносят решение о наличии на этом участке переданного символа.

Возможность реализации предлагаемого способа приемопередачи дискретной (цифровой) информации иллюстрируется на графиках (Фиг. 1-6), не снижая общности рассмотрения, на простейшем примере приемопередачи одного символа информации, представляющего собой один бит информационной последовательности, или чип сложного сигнала, или зондирующий радиолокационный импульс. На Фиг. 1, в осях время - напряжение, изображен исходный информационный сигнал (1), соответствующий подлежащему передаче информационному символу определенного типа, представляющий собой два периода оцифрованных с частотой дискретизации восемь герц синусоидальных колебаний с частотой два герца и с амплитудой, равной одному вольту, расположенных на временном промежутке длительностью в одну секунду (от 31 с до 32 с - фрагмент расчетного эксперимента). На Фиг. 2, в осях частота - модуль спектральной плотности, изображены псевдоспектр информационного сигнала (2), оценка которого выполнена по методу MUSIC, в среде программы MATLAB и FFT - спектр того же сигнала (3). На Фиг. 3, в осях время - напряжение, представлена сигнально-шумовая смесь на промежутке (31-32) секунды (4), подготовленная для проведения оценки ее псевдоспектра. Зашумление аддитивным белым гауссовым шумом информационного сигнала равно минус 100 дБ (эпюра собственно шума, с точностью до одной десятитысячной, совпадает с эпюрой сигнально-шумовой смеси). На Фиг. 4, в осях частота - модуль спектральной плотности, показан FFT - спектр сигнально-шумовой смеси (5), а на Фиг. 5 и 6, в тех же осях, представлены результаты оценки псевдоспектра сигнально-шумовой смеси, а именно: пик (6), соответствующий информационному сигналу (1), кривая (7, пунктир), соответствующая собственно шуму, кривые (8) и (9), характеризующие псевдоспектр промежутков, сдвинутых на один период дискретизации вправо и влево, соответственно. Дополнительно на обзорном графике (Фиг. 6) приведены псевдоспектры десяти односекундных промежутков, сдвинутых на восемь периодов дискретизации сигнально-шумовой смеси (на один односекундный промежуток), относительно друг друга, начиная от промежутка, содержащего информационный сигнал (по пять промежутков, влево и вправо, по оси времени) и четырнадцать (по семь влево и вправо), со сдвигом на один период дискретизации (перекрывая два смежных односекундных промежутков с промежутком, содержащим информационный сигнал). Приведенные графики демонстрируют эффективное извлечение информационного сигнала из шума, при отношении (сигнал/шум), равном минус 100 дБ. Проведенные дополнительные расчетные эксперименты показывают, что принципиальными ограничивающими факторами применения предложенного способа являются лишь возможности аналогово-цифрового преобразования (АЦП) (шумы преобразования, при заданном быстродействии) и примененных форматов представления чисел в используемых вычислительных устройствах (так, при расчетах в среде MATLAB, надежные результаты достигаются при отношениях сигнал/шум не менее минус 300 дБ, при использовании формата "long е", что демонстрирует возможности вычислителя без учета возможностей существующих АЦП).

Предлагаемый способ приемопередачи информационных дискретных (цифровых) сигналов может найти применение во всех областях науки и техники, связанных с процессами переработки информации, обеспечивая возможность работы глубоко под шумами, при энергетической эффективности принципиально и существенно превышающей предел Шеннона, и при этом не ограничивающей спектральную эффективность.

Способ приемопередачи дискретных информационных сигналов, включающий, на передающей стороне, отображение подлежащих передаче символов на возмущения физической среды и обнаружение этих возмущений в сигнально-шумовой смеси, на приемной стороне, отличающийся тем, что в качестве формируемых возмущений используются отрезки периодических колебаний, протяженностью, равной протяженности символов, передаваемые через среду распространения непосредственно либо используемые в качестве модулирующих сигналов, на приемной стороне, после проведения типовой, в соответствии с используемой функциональной схемой канала приемопередачи информации, обработки принятой сигнально-шумовой смеси, в полосе частот эффективного спектра отрезков периодических колебаний, отображающих передаваемые символы, производят ее разделение на участки с протяженностью, равной протяженности участков периодических колебаний, отображающих символы, с шагом, кратно-равным периоду дискретизации сигнально-шумовой смеси, затем производят оценку псевдоспектра полученных участков сигнально-шумовой смеси путем анализа собственных чисел и собственных векторов корреляционной матрицы, составленной из отсчетов сигнально-шумовой смеси на данном участке, и в случае обнаружения псевдоспектрального пика в ожидаемом спектральном диапазоне, соответствующем определенному типу символов, выносят решение о наличии на данном участке сигнально-шумовой смеси переданного символа данного типа.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к системе беспроводной связи, осуществляющей услугу широковещательной и многоадресной передачи мультимедиа (MBMS). Изобретение, в частности, раскрывает способы для управления отказами в хвостовой части пользовательской плоскости, ассоциированной с однонаправленным MBMS-каналом.

Изобретение относится к технике связи и может быть использовано в системах передачи данных. Техническим результатом является уменьшение времени на установление битовой синхронизации между принимаемой псевдослучайной последовательностью и последовательностью, вырабатываемой в приемнике, при наличии ошибок в принимаемой последовательности, а также сокращение объема вычислений.

Изобретение относится к области бортовых аварийных регистраторов. Технический результат – повышение эксплуатационной надежности за счет обеспечения сохранения максимально возможных по объему записанных в памяти данных в случае потери работоспособности регистратора.

Изобретение относится к области удаленной связи с устройствами в общем, и в частности - к системам для предоставления удаленного управления устройством через веб-браузер.

Изобретение относится к технике радиосвязи и может быть использовано в системах передачи информации. Достигаемый технический результат - повышение помехоустойчивости формируемых сигналов.

Настоящее изобретение относится к области радиотехники, а именно к способам формирования радиосигналов со спектрально-эффективными видами модуляции (FBPSK, T-OQPSK, FQPSK, GMSK, FQAM), которые широко применяются при организации космических радиолиний управления и передачи информации.

Изобретение относится к области кодирования дискретной информации и может быть использовано для передачи информации. Техническим результатом является повышение достоверности передачи информации.

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в узлах коммутации сообщений сети передачи данных автоматизированной системы управления при управлении передачей данных по широковещательному многоточечному радиоканалу.

Изобретение относится к области связи. Технический результат заключается в том, что время между главным блоком и сервером тактовой синхронизации синхронизируется так, что обеспечивается большая гибкость и удобство при выборе местоположения главного блока системы, и устройства упрощаются, а затраты могут быть снижены.

Изобретение относится к технике связи и может быть использовано в системах передачи данных. Технический результат - быстрое установление синхронизации псевдослучайных последовательностей при малой вероятности ложной синхронизации при наличии ошибок в принятой последовательности.
Изобретение относится к области вычислительной техники. Техническим результатом является исключение несанкционированных информационных взаимодействий между телекоммуникационными сетями (ТС), обеспечение возможности переформатирования сообщения при трансляции в другую сеть, обеспечение возможности доставки сообщения целевому получателю после переформатирования, а также обеспечение только санкционированного доступа к ресурсам закрытой вычислительной сети.

Изобретение относится к аппаратно-программным комплексам сетевой связи, а именно к способам определения типа проходящего сетевого трафика семиуровневой модели OSI для фильтрации и управления скоростью сетевых соединений.

Изобретение относится к вычислительной технике, в частности, к воспроизведению контента между вычислительными устройствами. Технический результат заключается в обеспечении предоставления контента устройствам воспроизведения.

Центр управления робототехническими объектами характеризуется тем, что содержит вычислительный комплекс, систему хранения данных аудита деятельности организационной системы, интерфейс оборудования, комплексы кодирования и декодирования информации и средства связи с робототехническими объектами.

Изобретение относится к системам и способам обнаружения компьютерных атак. Технический результат заключается в повышении эффективности выявления компьютерных атак.

Изобретение относится к области защиты информации. Технический результат заключается в повышении скорости обмена данными токена с компьютером, планшетом или смартфоном без снижения уровня защиты информации.

Изобретение относится к области компьютерных технологий, и, в частности, к управлению браузерным приложением. Технический результат заключается в обеспечении управления браузерным приложением клиентского устройства.

Изобретение относится к области технологий передачи данных в распределенных системах. Технический результат заключается в обеспечении процедуры подтверждения действия, которая представляет собой последовательность программных инструкций для подготовки осуществления конкретной задачи в распределенной компьютерной системе.

Изобретение относится к области отображения контента. Технический результат – обеспечение эффективного управления со стороны устройства отображения множеством устройств очков за счет улучшенной синхронизации между устройствами очков и представлениями контента.

Изобретение относится к области компьютерной техники и сетевым технологиям и, в частности, к системам рекомендаций содержимого сетевых ресурсов. Технический результат заключается в повышении эффективности рекомендаций содержимого, доступного на сетевых ресурсах.

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в системах связи, использующих сигналы с медленно меняющейся или постоянной мгновенной частотой, например сигналы с амплитудной модуляцией.

Изобретение относится к способам приемопередачи дискретных информационных сигналов и может быть использовано в связи, локации, телеметрии, телефонии. Технический результат заключается в повышении эффективности использования энергии сигнала и частотного ресурса канала преобразования дискретной информации. На передающей стороне каждый информационный символ отображается на последовательность периодических возмущений физической среды, передаваемую через среду распространения непосредственно или используемую в качестве модулирующего сигнала. Передачу осуществляют в полосе частот информационного сигнала. На приемной стороне, после проведения необходимой обработки принятой сигнально-шумовой смеси, в полосе частот информационного сигнала, разделяют СШС на участки с протяженностью, равной протяженности символов, с шагом, кратно-равным периоду дискретизации СШС. Полученные участки СШС подвергают оценке их псевдоспектра по методу MUSIC, заключающемуся в анализе собственных чисел и собственных векторов корреляционной матрицы, составленной из отсчетов СШС, и при обнаружении на спектральном участке, соответствующем определенному информационному сигналу, псевдоспектрального пика, выносят решение о наличии на этом участке переданного информационного сигнала. 6 ил.

Наверх