Способ демодуляции дискретных сигналов в постшенноновском канале

Изобретение относится к области средств преобразования дискретной (цифровой) информации, включая связь и локацию в различных средах, телеметрию, запись-чтение информации, радио, телевидение и другие применения. Технический результат – возможность преобразования информации, включая ее приемопередачу, с предельно достижимыми энергетическими и надежностными показателями, сохраняя при этом возможность принципиального и существенного выхода за предел Шеннона. Для этого измеряют секвенту и частость сигнально-шумовой смеси (СШС), поступающей на спектроанализатор демодулятора. В случае близости (количественно задаваемой на стадии разработки) значений секвент и частостей СШС и исходного информационного сигнала, в СШС, из источника, находящегося в приемном устройстве, аддитивно добавляют цифровой колебательный процесс с уровнем, обеспечивающим формирование суммарного процесса с секвентой и частостью, исключающими возможность формирования ложного информационного сигнала из шума. Для определения необходимого уровня добавляемого процесса производят измерение текущего уровня СШС. 8 ил.

 

Изобретение относится к области средств преобразования дискретной (цифровой) информации, включая связь и локацию в различных средах, телеметрию, запись - чтение информации, радио, телевидение и другие применения.

Известен способ демодуляции дискретных (цифровых) информационных сигналов в постшенноновском приемопередающем канале, характеризующимся отсутствием предела Шеннона (RU 2528085 С1 10.09.2014), с помощью цифрового параметрического спектрального анализа типа MUSIC. При этом, спектр собственно информационного сигнала, представляющего собой отображение передаваемых двоичных символов на секвенту и частость отрезка колебательного процесса той или иной природы, лежит справа, вне спектра всего информационного сигнала (так называемые сигналы с выбросом спектра), что, при осуществлении соответствующей низкочастотной фильтрации, предшествующей спектральному анализу, обеспечивает необходимую степень подавления ложных спектральных отсчетов сигнала, сформированных из шума, увеличивающуюся с ростом затухания в полосе задержания ФНЧ. Существенным недостатком данного способа является малость доли энергии собственно информационного сигнала по сравнению с энергией всего информационного сигнала, вызванная спецификой формирования сигналов с выбросом спектра, связанной со свойствами целых функций.

Наиболее близким способом демодуляции дискретных информационных сигналов в постшенноновском приемопередающем канале к предлагаемому способу является техническое решение (WO/2017204680, 30.11.17), не связанное с применением информационных сигналов с выбросом спектра, что устраняет рассмотренный выше энергетический недостаток, но приводит к тому, что вероятность формирования ложных информационных сигналов из шума определяется вероятностными значениями длительности промежутков между пересечениями нулевого уровня шумом и их дисперсиями. Несмотря на то, что эти значения являются управляемыми, например, путем расширения полосы приема или обработки по сравнению с полосой информационного сигнала, элемент случайности появления ложного информационного сигнала, сформированного из шума, сохраняется.

Задачей настоящего изобретения является разработка способа демодуляции дискретных (цифровых) информационных сигналов в постшенноновском приемопередающем канале, позволяющего принципиально, без обращения к асимптотическим моделям, устранить статистический характер формирования ложных информационных сигналов из шума, сведя вероятность ошибки правильного приема к нулю.

Технический результат настоящего изобретения заключается в возможности преобразования информации, включая ее приемопередачу, с предельно достижимыми энергетическими и надежностными показателями, обеспечивая при этом, как и для способов - аналога и прототипа, принципиальный и существенный выход за предел Шеннона.

Решение поставленной задачи достигают путем измерения секвенты и частости сигнально -шумовой смеси (СШС), поступающей на спектроанализатор демодулятора, например, по методу клиппирования. В случае близости (количественно задаваемой на стадии разработки) значений секвент и частостей СШС и исходного информационного сигнала, в СШС, из источника, находящегося в приемном устройстве, аддитивно добавляют цифровой колебательный процесс с уровнем, обеспечивающим формирование СШС с секвентой и частостью, исключающими возможность формирования ложного информационного сигнала из шума. Для определения необходимого уровня добавляемого процесса производят измерение текущего уровня СШС. Возможность реализации предлагаемого способа демодуляции дискретных (цифровых) информационных сигналов в постшенноновском канале иллюстрируется на графиках (Фиг. 1 - Фиг.8), не снижая общности рассмотрения, на простейшем примере приемопередачи одного двоичного символа информации, представляющего собой один бит информационной последовательности или чип сложного сигнала или зондирующий радиолокационный видеоимпульс. На Фиг. 1, в осях время - напряжение, изображен исходный информационный сигнал (1), соответствующий подлежащему передаче двоичному символу и представляющий собой один период дискретизированного с частотой дискретизации восемь герц синусоидального колебания с частотой один герц и с амплитудой, равной одному вольту, расположенному на временном промежутке длительностью в одну секунду (от 8 с до 9 с - фрагмент расчетного эксперимента). На Фиг. 2, в осях частота - модуль спектральной плотности, изображены FFT - спектр (2) информационного сигнала (1) и псевдоспектр (3) информационного сигнала (1), оценка которого (здесь и далее) выполнена по методу MUSIC в среде программы MATLAB. Ha Фиг. 3, в осях время - напряжение, представлена сигнально - шумовая смесь (4), подготовленная для проведения оценки ее псевдоспектра. Зашумление аддитивным белым гауссовым шумом информационного сигнала равно минус 83,2 дБ (эпюра собственно шума, с точностью до нескольких десятитысячных, совпадает с эпюрой сигнально - шумовой смеси). Сравнение секвент и частостей сигнально - шумовой смеси (СШС) и информационного сигнала выявляет их равенство, что заставляет, в рамках предлагаемого способа, применить заявляемый алгоритм. На Фиг. 4, в осях частота - модуль спектральной плотности, показаны псевдоспектры сигнально - шумовой смеси (5, сплошная) и ее шумовой составляющей (6, пунктир). Видно, что собственно шум представлен спектральным отчетом, являющимся ложным информационным сигналом (сигналом, выдающим себя за информационный сигнал, в отсутствие последнего или маскирующим его, в случае наличия). На Фиг. 5, в осях время - напряжение, показана эпюра, аддитивно добавляемого из источника, расположенного в приемном устройстве, дискретизированного с той же частотой дискретизации, что и (СШС), цифрового колебательного процесса (7) с уровнем, приблизительно в пятьдесят раз превышающим уровень принятой СШС (Фиг. 7, кривые 4,10). На Фиг. 6, в осях частота - модуль спектральной плотности, представлены FFT- спектр (8) и псевдоспектр (9) добавляемого колебательного процесса, соответственно.

На Фиг. 8, в осях частота - модуль спектрально плотности, представлен окончательный результат основных действий, составляющих суть технического предложения настоящего изобретения и демонстрирующий эффективное устранение ложного информационного сигнала, порожденного шумом и предотвращение маскирования информационного сигнала шумом (кривая 11 - сигнал, сплошная и 12 - шум, пунктир).

Предлагаемый способ демодуляции дискретных (цифровых) информационных сигналов в постшенноновском приемопередающем канале позволяет принципиально исключить вероятность ошибки преобразования информации, связанную со статистическим характером информационных сигналов и шумов. Способ может найти применение во всех областях науки и техники, связанных со всевозможными процессами преобразования информации, при энергетической эффективности принципиально и существенно превышающей предел Шеннона, без ограничения спектральной эффективности и при этом, обеспечить требуемую степень безошибочности преобразования.

Способ демодуляции дискретных сигналов в постшенновском канале, включающий отображение подлежащих передаче двоичных символов на секвенту и частость отрезка колебательного процесса, передаваемого непосредственно, либо используемого в качестве модулирующего сигнала, на передающей стороне и обратный процесс извлечения информационных сигналов из принятой сигнально-шумовой смеси, путем анализа собственных значений и собственных векторов ее корреляционной матрицы, на приемной стороне, отличающийся тем, что в поступившую в приемное устройство и предварительно обработанную в соответствии с типом используемого приемопередающего канала сигнально- шумовую смесь, перед подачей ее на спектроанализатор демодулятора, вносят, в соответствии с измеренным значением степени близости ее секвенты и частости к секвенте и частости передаваемого информационного сигнала, из источника, находящегося в приемном устройстве, цифровой колебательный процесс, формирующий секвенту и частость сигнально-шумовой смеси, исключающие возможность образования из шума ложного информационного сигнала.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области радиотехники, в частности к способам и устройствам анализа и цифровой обработки широкополосных сигналов. Технический результат заключается в уменьшении времени формирования физического спектра исследуемого сигнала и возможности удобного выполнения его анализа.

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.

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. Техническим результатом является улучшение передач канала управления восходящей линии связи.

Изобретение относится к технике связи и может использоваться в системах с обучающими полями. Технический результат состоит в повышении пропускной способноти каналов передачи.

Изобретение относится к области обработки информации. Технический результат – обеспечение передачи данных с малой задержкой.

Изобретение относится к области беспроводной связи. Техническим результатом является обеспечение передачи беспроводным устройством информации об изменении его класса покрытия (СС) канала нисходящей линии связи (DL) в сеть.

Группа изобретений относится к области кодирования. Техническим результатом является обеспечение кодирования информационных битовых последовательностей множества длин.

Изобретение относится к области связи. Техническим результатом является упрощение взаимодействия между конечным передающим устройством и конечным приемным устройством.

Изобретение относится к способу обработки полярного кода и беспроводному устройству связи. Технический результат заключается в уменьшении частоты появления ошибок кадров.

Изобретение относится к области вычислительной техники и может быть использовано для помехоустойчивого декодирования информации в каналах с большим уровнем шума.

Изобретение относится к системе беспроводной связи. Технический результат изобретения заключается в повышении производительности оценки канала за счет включения большего количества длинных учебных полей (LTF) в кадр, чем это предусматривает технический стандарт (TS) 802.11ac Института инженеров по электротехнике и радиоэлектронике (IEEE) для количества пространственно-временных потоков.

Изобретение относится к устройствам и способам шифрования и передачи данных. Технический результат заключается в обеспечении безопасности данных.

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано на передающих центрах связи. Технический результат – повышение эффективности функционирования передающих центров связи.

Изобретение относится к области средств преобразования дискретной информации, включая связь и локацию в различных средах, телеметрию, запись-чтение информации, радио, телевидение и другие применения. Технический результат – возможность преобразования информации, включая ее приемопередачу, с предельно достижимыми энергетическими и надежностными показателями, сохраняя при этом возможность принципиального и существенного выхода за предел Шеннона. Для этого измеряют секвенту и частость сигнально-шумовой смеси, поступающей на спектроанализатор демодулятора. В случае близости значений секвент и частостей СШС и исходного информационного сигнала, в СШС, из источника, находящегося в приемном устройстве, аддитивно добавляют цифровой колебательный процесс с уровнем, обеспечивающим формирование суммарного процесса с секвентой и частостью, исключающими возможность формирования ложного информационного сигнала из шума. Для определения необходимого уровня добавляемого процесса производят измерение текущего уровня СШС. 8 ил.

Наверх