RU2439801C1 - Система передачи и приема информации - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к технике связи и может быть использовано в качестве системы передачи и приема информации (СППИ) посредством цифровой связи и позволяет увеличить информационные вместимости СППИ. Система передачи и приема информации содержит последовательно функционально связанные источники информации, блок уплотнения и преобразования (БУП) бинарных цифровых потоков (БЦП), модулятор, связанный с генератором несущей частоты, передатчик, приемник, демодулятор, блок преобразования и разуплотнения (БПР) в БЦП, потребителей информации и, при необходимости, блоки форматирования и множественного доступа, причем БУП выполнен с возможностью производства в его процессоре упорядоченного, одновременного за такт считывания двоичных цифр БЦП и преобразования полученного потока М_n-арных символов в поток М_n-арных сигналов, а БПР выполнен с возможностью одновременного за такт преобразования в его процессоре потока М_n-арных сигналов в М_n-арные символы и соответственно в БЦП, подаваемые упорядоченно, как и при упомянутом считывании, к потребителям. При этом БУП выполнена с возможностью формирования и передачи М_n-арных сигналов в виде предложенных функций времени, зависящих от нескольких параметров, удовлетворяющих определенным условиям их выбора. Многообразие указанных функций обусловлено многообразием вариантов наборов параметров, обеспечивающих передачу больших объемов информации. При приеме сигналов их параметры хорошо различаются. Система позволяет реализовать передачу сигнала с постоянной энергией в тактах. Особенностью системы является разделение заданным образом группы из K_n битов на подгруппы, каждой из которых соответствует свой параметр и соответствующее ей количество битов, выбранных так, что их сумма равна K_n. Восстановление при приеме конкретной группы при этом упрощается, т.к. сначала восстанавливают подгруппы с существенно меньшим количеством вариантов для каждой и затем по этим подгруппам заданным образом восстанавливают всю группу из К битов. 1 ил.

Description

Изобретение относится к технике связи, а точнее к системам передачи и приема информации (СППИ) посредством цифровой связи. Проблема увеличения пропускной способности каналов связи является актуальной, что, в свою очередь, требует развития и совершенствования систем передачи и приема информации. Изобретение позволяет увеличить информационную вместимость существующих СППИ и увеличить их технико-экономическую эффективность с учетом всех компонентов, влияющих на ее полную стоимость и технические показатели.

Известна система передачи и приема информации [Радиотехника: Энциклопедия / под ред. Ю.Л.Мазора и др. - М.: Издательский дом «Додэка-XXI», 2002, с.63-64], признаки которой реализованы, по - существу, во всех соответствующих системах и являющаяся аналогом предлагаемому техническому решению. Эта система содержит функционально последовательно связанные источник информации, физико-электрический преобразователь информации, кодер, передающее устройство, канал связи, приемное устройство, декодер, электрофизический преобразователь информации, потребитель информации.

Известна система передачи и приема информации [Скляр Бернард. Цифровая связь. Теоретические основы и практическое применение. Изд. 2-е испр.: пер. с англ. - М.: Издательский дом «Вильямс», 2004. - 1104, с.32-36], содержащая последовательно функционально связанные источник информации, блок форматирования, блок уплотнения, преобразователь уплотненных бинарных цифровых потоков в поток сигналов, передатчик, канал передачи, приемник, преобразователь потока сигналов в уплотненные бинарные цифровые потоки, блок разуплотнения, блок форматирования, потребитель информации и функционально связанная с ними система синхронизации.

Наиболее близким аналогом (прототипом) настоящего изобретения является система передачи и приема информации от источников информации к ее потребителям посредством цифровой связи по патенту РФ №2338318, в которой каждый k-й, где

, из K_n источников информации из n-й группы источников информации, где

, подключен, в том числе, при необходимости ее форматирования в цифровой поток через свой блок форматирования, необязательно одинаковый с другими блоками форматирования, к одному из К_n входов n-го блока уплотнения и преобразования, выполненного на процессоре, имеющем по крайней мере K_n входов, являющихся упомянутыми входами подключения, и один выход, с возможностью осуществления упорядоченного, например, последовательного от 1 до K_n, одновременного за такт длительностью Т считывания двоичных цифр K_n синхронизированных бинарных цифровых потоков, шифрования при необходимости и преобразования полученных таким образом М_n-арных символов, где

в том числе с использованием подключенного к упомянутому выходу М_n-арного n-того модулятора высокочастотного сигнала, функционально связанного с генератором несущей частоты, в n-й поток соответствующих М_n-арным символам М_n-арных сигналов, и их передачу к передатчику, функционально связанному через канал передачи, совместимый с передаваемым высокочастотным сигналом, по крайней мере с одним приемником, подключенным через М_n-арный n-й демодулятор высокочастотного сигнала ко входу по крайней мере одного n-того блока преобразования и разуплотнения, выполненного на процессоре с возможностью получения за такт длительностью Т М_n-арных символов и соответствующих K_n синхронизированных бинарных цифровых потоков, подаваемых упорядоченно, как при упомянутом считывании, к K_n выходам n-го блока преобразования и разуплотнения, дешифрования при необходимости, причем каждый из K_n упомянутых выходов подключен, в том числе, при необходимости форматирования цифрового потока в поток информации через свой блок форматирования, необязательно одинаковый с другими блоками форматирования, к соответствующему потребителю информации, при этом все указанные блоки функционально связаны с системой синхронизации, а при необходимости в систему передачи и приема информации перед передатчиком и после приемника включены соответствующие блоки множественного доступа, первый из которых имеет N входов для доступа синхронизированных потоков М_n-арных сигналов, в том числе других групп источников информации, и один соответствующий выход, а второй имеет один вход и N соответствующих выходов синхронизированных потоков М_n-арных сигналов, в том числе для других групп потребителей информации, кроме того, при необходимости в систему передачи и приема введен по крайней мере один дополнительный канал передачи по крайней мере информации об опорных уровнях М_n-арных сигналов для организации работы системы. Недостатком известных СППИ и прототипа по сравнению с заявляемой СППИ является исчерпание ими возможности дальнейшего повышения их технико-экономической эффективности.

Сущность изобретения направлена на повышение технико-экономической эффективности СППИ благодаря выполнению блока уплотнения и преобразования, подключенного к М_n-арному модулятору высокочастотного сигнала, функционально связанному с генератором несущей частоты, с возможностью обеспечения формирования конкретных М_n-арных сигналов в пределах такта длительностью Т в виде предложенной функции времени, и выполнению демодулятора высокочастотного сигнала и блока преобразования и разуплотнения с возможностью обеспечения восстановления исходной информации, соответствующей переданному М_n-арному сигналу.

Для достижения указанного технического результата в системе передачи и приема информации от источников информации к ее потребителям посредством цифровой связи каждый k-й, где

, из К_n источников информации из n-й группы источников информации, где

, подключен, в том числе, при необходимости ее форматирования в цифровой поток через свой блок форматирования, необязательно одинаковый с другими блоками форматирования, к одному из K_n входов n-го блока уплотнения и преобразования, выполненного на процессоре, имеющем по крайней мере K_n входов, являющихся упомянутыми входами подключения, и один выход, с возможностью осуществления упорядоченного, например, последовательного от 1 до K_n, одновременного за такт длительностью Т считывания двоичных цифр K_n синхронизированных бинарных цифровых потоков, шифрования при необходимости и преобразования полученных таким образом М_n-арных символов, где

в том числе с использованием подключенного к упомянутому выходу М_n-арного n-того модулятора высокочастотного сигнала, функционально связанного с генератором несущей частоты, в n-й поток соответствующих М_n-арным символам М_n-арных сигналов и их передачу к передатчику, функционально связанному через канал передачи, совместимый с передаваемым высокочастотным сигналом, по крайней мере с одним приемником, подключенным через М_n-арный n-й демодулятор высокочастотного сигнала ко входу по крайней мере одного n-того блока преобразования и разуплотнения, выполненного на процессоре с возможностью получения за такт длительностью Т М_n-арных символов и соответствующих K_n синхронизированных бинарных цифровых потоков, подаваемых упорядоченно, как при упомянутом считывании, к K_n выходам n-го блока преобразования и разуплотнения, дешифрования при необходимости, причем каждый из K_n упомянутых выходов подключен, в том числе, при необходимости форматирования цифрового потока в поток информации через свой блок форматирования, необязательно одинаковый с другими блоками форматирования, к соответствующему потребителю информации, при этом все указанные блоки функционально связаны с системой синхронизации, а при необходимости в систему передачи и приема информации перед передатчиком и после приемника включены соответствующие блоки множественного доступа, первый из которых имеет N входов для доступа синхронизированных потоков М_n-арных сигналов, в том числе других групп источников информации, и один соответствующий выход, а второй имеет один вход и N соответствующих выходов синхронизированных потоков М_n-арных сигналов, в том числе для других групп потребителей информации, кроме того, при необходимости в систему передачи и приема введен по крайней мере один дополнительный канал передачи по крайней мере информации об опорных уровнях М_n-арных сигналов для организации работы системы, в соответствии с настоящим изобретением блок уплотнения и преобразования, подключенный к М_n-арному n-тому модулятору высокочастотного сигнала, функционально связанному с генератором несущей частоты, выполнен с возможностью обеспечения формирования конкретных М_n-арных сигналов в пределах такта длительностью Т в виде функции времени t, отсчитываемого от начала такта передачи информации и отнесенного к длительности такта,

, содержащей параметры f_i,n, c_j,n, φ_p,n и L параметров х_m,l,n, которые могут изменяться соответственно в зависимости от индексов i, j, р, m и l, где индексы i, j, p могут принимать значения соответственно от 1 до

,

,

, индекс l может изменяться от 1 до L, индекс m может изменяться при заданном l от 1 до

, показатели степеней kf_i,n, kc_j,n, kφ_p,n и kx_m,l,n могут принимать значения, равные целым положительным числам или нулю, и все показатели степеней выбраны так, что сумма их значений равна K_n, при этом группы из K_n битов заданным образом разделены на количество подгрупп, равное количеству показателей степеней kf_i,n, kc_j,n, kφ_p,n и kx_m,l,n, отличных от нуля, с количеством битов в каждой подгруппе, равным показателю степени этой подгруппы, причем каждой из полученных таким образом подгрупп соответствует свой параметр с отличным от нуля соответствующим показателем степени, между вариантами битов в каждой подгруппе и соответствующим ей параметром с его конкретными индексами установлено заданным образом взаимно однозначное соответствие, Р₀ - заданная величина, одинаковая для всех М_n-арных сигналов, с_j,n и х_m,l,n - безразмерные параметры, f_i,n - несущая частота, умноженная на длительность такта, φ_p,n - фаза при t=0, значения параметров f_i,n, с_j,n, φ_p,n, х_m,l,n выбраны из диапазонов f_min≤f_i,n≤f_max, 0<c_j,n≤1, 0≤φ_p,n≤2π, 0≤x_m,l,n≤1, где f_min, f_max - заданные соответственно минимальные и максимальные значения параметра f_i,n, а параметры при условиях, что соответствующие им показатели степеней не равны нулю, преимущественно заданы в виде

,

,

,

, и при условии, что показатель степени, соответствующий какому-то из указанных параметров, равен нулю, значение этого параметра выбрано из указанного для него диапазона и фиксировано для всех М_n-арных сигналов, также демодулятор высокочастотного сигнала и блок преобразования и разуплотнения выполнены с возможностью обеспечения измерения в течение такта изменения во времени энергии сигнала, регистрации частоты несущей волны и определения соответствующей ей ближайшей по величине f_i,n и соответствующего варианта из kf_i,n битов, регистрации фазы и определения соответствующей ей ближайшей по величине φ_p,n и соответствующего варианта из kφ_p,n битов, вычисления отношения

, где Р_u - полная энергия, измеренная при приеме сигнала, а Р_uo - полная энергия, измеренная и запомненная при приеме последнего опорного сигнала с

, и определения соответствующего этому отношению ближайшего по величине с_j,n и соответствующего варианта из kc_j,n битов, вычисления γ₁, преимущественно через изменение во времени энергии сигнала, из выражения

где

- энергия сигнала, измеренная за время

, отсчитываемое от начала такта и заданное в виде

, где l₁ изменяется от 1 до L+2, а параметры

и

, заданы в виде

,

где sign(z) равен 0, если z равно 0, равен 1, если z>0 и -1, если z<0, a

и

соответственно максимальное и минимальное значения из

и

, определения х_m,l,n из заданных наборов х_m,l,n как ближайших к вычисленным y_l и определения соответствующих этим параметрам x_m,l,n вариантов из kx_m,l,n битов, определения конкретных параметров при условии, что показатели степени для этих параметров не являются равными нулю, восстановления заданным образом конкретной группы из K_n битов по определенным таким образом для каждой подгруппы конкретным вариантам из соответствующего каждой подгруппе числа битов, кроме того, при необходимости отделения последовательно передаваемых сигналов, в том числе для выделения опорных сигналов, система преобразования выполнена с возможностью обеспечения прерывания передачи сигнала по крайней мере в одном из разделительных тактов между отделяемыми сигналами.

В существующем уровне техники не выявлено источников информации, которые содержали бы сведения об объектах того же назначения с указанной совокупностью отличительных признаков, что позволяет считать СППИ по настоящему изобретению новым и имеющим изобретательский уровень.

СППИ по настоящему изобретению может быть воплощена в устройстве, блок - схема которого представлена на чертеже. На нем номера цифровых потоков источников информации, поступающих в блок уплотнения и преобразования и выходящих из блока преобразования и разуплотнения, заключены в скобки. Также в скобки заключены номера цифровых потоков групп источников информации, поступающих в блок множественного доступа перед передатчиком и выходящих из блока множественного доступа после приемника.

В заявляемой СППИ по сравнению с общеизвестными из уровня техники системами в блоки уплотнения и преобразования, преобразования и разуплотнения введены процессоры, использующие известные решающие схемы и позволяющие с помощью соответствующих программных средств обеспечить повышение технико-экономической эффективности систем.

В системе передачи и приема информации от источников информации 1 к ее потребителям 2 посредством цифровой связи каждый k-й, где

, из К_n источников информации 1 из n-той группы источников информации, где

, подключен, в том числе, при необходимости ее форматирования в цифровой поток через свой блок форматирования 3, необязательно одинаковый с другими блоками форматирования, к одному из К_n входов 4 n-того блока 5 уплотнения и преобразования, который выполнен на процессоре 22 с возможностью осуществления упорядоченного, например, последовательного от 1 до K_n, одновременного за такт считывания двоичных цифр К_n синхронизированных бинарных цифровых потоков, шифрования при необходимости и преобразования полученных таким образом М_n-арных символов, в том числе с использованием подключенного к выходу 25 М_n-арного n-того модулятора высокочастотного сигнала 7, функционально связанного с генератором несущей частоты 28, в n-й поток соответствующих М_n-арным символам M_n-арных сигналов и формирования и передачи последних в виде предлагаемой функции времени. Процессор 22 имеет по крайней мере K_n входов 24, являющихся упомянутыми входами 4 подключения блока 5, и по крайней мере один выход 25, являющийся выходом 6 блока 5. Блок 5 выходом 6 подключен через модулятор 7 к передатчику 9 и от него по крайней мере к одному приемнику 10 через канал передачи 11, совместимый с передаваемым сигналом. Приемник 10 через демодулятор высокочастотного сигнала 12 подключен ко входу 13 по крайней мере одного n-тото блока преобразования и разуплотнения 14, который выполнен на процессоре 23 с возможностью получения М_n-арных символов за такт длительностью Т и соответствующих K_n синхронизированных бинарных цифровых потоков, подаваемых упорядоченно, как при упомянутом считывании, к выходам 15 блока 14. Процессор 23 имеет по крайней мере один вход 26, являющийся упомянутым входом 13 подключения блока 14, и по крайней мере K_n выходов 27, являющихся упомянутыми выходами 15 блока 14. Каждый из К_n выходов 15 блока 14 подключен, в том числе, при необходимости форматирования цифрового потока в поток информации через свой блок форматирования 16, необязательно одинаковый с другими блоками форматирования, к соответствующему потребителю информации 2. При этом все указанные блоки функционально связаны с системой синхронизации 17. При необходимости в систему передачи и приема информации перед передатчиком и после приемника включены блоки множественного доступа 18 и 20. Блок 18 имеет N входов 19 для доступа синхронизированных потоков M_n-арных сигналов и один выход, а блок 20 имеет один вход и N выходов 21 синхронизированных потоков М_n-арных сигналов. Пунктиром 8 обозначены общие для всей системы передачи и приема информации элементы.

Система работает следующим образом. Информацию каждого k-того, где

, из K_n источников информации 1 из n-той группы источников информации, где

, подают, в том числе, при необходимости, через свой блок форматирования 3, необязательно одинаковый с другими блоками форматирования, в котором информацию форматируют в цифровой поток, к одному из K_n входов 4 n-того блока уплотнения и преобразования 5, соединенного с одним из входов процессора 22. В процессоре 22 упорядоченно, например, последовательно от 1 до K_n, одновременно за такт считывают двоичные цифры K_n синхронизированных бинарных цифровых потоков, поступающих в процессор через К_n входов 24, шифруют при необходимости и преобразуют полученные таким образом M_n-арные символы в n-тый поток соответствующих им М_n-арных сигналов, где

. При этом в блоке 5, подключенном к М_n-арному модулятору высокочастотного сигнала 7, функционально связанному с генератором несущей частоты 28, формируют и передают конкретный М_n-арный сигнал в пределах такта длительностью Т в виде функции времени t, отсчитываемого от начала такта передачи информации и отнесенного к длительности такта,

, содержащей параметры f_i,n, c_j,n, φ_p,n и L параметров х_m,l,n, которые могут изменяться соответственно в зависимости от индексов i, j, p, m, l, где индексы i, j, p могут принимать значения соответственно от 1 до

,

,

. индекс l может изменяться от 1 до L, индекс m может изменяться при заданном l от 1 до

, индекс l может изменяться от l до L, индекс m может изменяться при заданном l от 1 до

. Показатели степеней kf_i,n, kc_j,n, kφ_p,n и kx_m,l,n могут принимать значения, равные целым положительным числам или нулю. Все показатели степеней выбраны так, что сумма их значений равна К_n, при этом группы из К_n битов заданным образом разделены на количество подгрупп, равное количеству показателей степеней kf_i,n, kc_j,n, kφ_p,n, kx_m,l,n, отличных от нуля, с количеством битов в каждой подгруппе, равным показателю степени этой подгруппы. Каждой из полученных таким образом подгрупп соответствует свой параметр с отличным от нуля соответствующим показателем степени. Между вариантами битов в каждой подгруппе и соответствующим ей параметром с его конкретными индексами установлено заданным образом взаимно однозначное соответствие. Выше обозначены: Р₀ - заданная величина, одинаковая для всех М_n-арных сигналов, с_j,n и x_m,l,n - безразмерные параметры, f_i,n - несущая частота, умноженная на длительность такта, φ_p,n - фаза при t=0. Значения параметров f_i,n, c_j,n, φ_p,n, x_m,l,n, выбраны из диапазонов f_min≤f_i,n≤f_max, 0<c_j,n≤1, 0≤φ_p,n≤2π, 0≤x_m,l,n≤1, где f_min, f_max - заданные соответственно минимальные и максимальные значения параметров f_i,n. Параметры при условиях, что соответствующие им показатели степеней не равны нулю, преимущественно заданы в виде

,

,

,

и при условии, что показатель степени, соответствующий какому-то из указанных параметров, равен нулю, значение этого параметра выбрано из указанного для него диапазона и фиксировано для всех М_n-арных сигналов. Сформированные таким образом М_n-арные сигналы подают с выхода 25 процессора 22, являющегося упомянутым выходом 6 блока 5, подключенным к М_n-арному модулятору высокочастотного сигнала 7, функционально связанному с генератором несущей частоты 28, через передатчик 9 по крайней мере к одному приемнику 10 через канал передачи 11, совместимый с передаваемым сигналом. Далее этот поток подают через демодулятор 12 на вход 13 по крайней мере одного n-того блока преобразования и разуплотнения 14, соединенного со входом 26 процессора 23. В процессоре 23 блока 14 поток М_n-арных сигналов преобразуют в поток М_n-арных символов и соответствующих K_n синхронизированных бинарных цифровых потоков, которые подают упорядоченно, как и при упомянутом считывании, с выходов 27 процессора 23, являющихся упомянутыми выходами 15 блока 14, и дешифруют при необходимости. В блоке 14 производят нижеследующие действия. Измеряют в течение такта изменение во времени энергии сигнала. Регистрируют частоту несущей волны и определяют соответствующую ей ближайшую по величине f_i,n и соответствующий вариант из kf_i,n битов. Регистрируют фазу и определяют соответствующую ей ближайшую по величине φ_p,n и соответствующий вариант из kφ_p,n битов. Вычисляют отношение

, где Р_u - полная энергия сигнала, измеренная при приеме сигнала, а Р_uo - полная энергия сигнала, измеренная и запомненная при приеме последнего опорного сигнала с

, и определяют соответствующее этому отношению ближайшее по величине с_j,n и соответствующий вариант из kc_j,n битов. Вычисляют у_l, преимущественно через изменение во времени энергии сигнала, из выражения

, где

- энергия сигнала, измеренная за время

, отсчитываемое от начала такта и заданное в виде

, где l₁ изменяется от 1 до L+2, а параметры

и

заданы в виде

,

,

где sign(z) равен 0, если z равно 0, равен 1, если z>0 и -1, если z<0, a

и

соответственно максимальное и минимальное значения из

и

. Определяют х_m,l,n из заданных наборов х_m,l,n как ближайших к вычисленным y_l и определяют соответствующие этим параметрам х_m,l,n варианты из kx_m,l,n битов. Определяют конкретные параметры при условии, что показатели степени для этих параметров не являются равными нулю. Восстанавливают заданным образом соответствующую конкретному М_n-арному сигналу группу из K_n битов по определенным таким образом для каждой подгруппы конкретным вариантам из соответствующего каждой подгруппе числа битов.

Каждый из упомянутых K_n выходов блока 14 подключен, в том числе, при необходимости, к своему блоку форматирования 16, необязательно одинаковому с другими блоками форматирования. В блоке 16 цифровые потоки форматируют в информацию, которую направляют к соответствующим потребителям информации 2. При этом производят синхронизацию функционирования всех указанных блоков. При необходимости перед передатчиком 9 суммируют синхронизированные потоки М_n-арных сигналов в блоке множественного доступа 18, имеющем N входов 19 для доступа, в том числе, других групп источников информации, и один соответствующий выход, а после приемника 10 разделяют синхронизированные потоки М_n-арных сигналов в блоке множественного доступа 20, имеющем один вход и N соответствующих выходов 21, в том числе, для других групп потребителей информации.

Для организации работы и повышения надежности системы целесообразно передавать информацию об опорных, например, единичных, уровнях М_n-арных сигналов. Ее можно передавать, например, через несколько тактов по основному каналу. Однако в ряде случаев может оказаться целесообразным использование дополнительного канала для передачи этой и другой информации. Кроме того, при необходимости отделения последовательно передаваемых сигналов, в том числе для выделения опорных сигналов, система передачи и приема обеспечивает прерывание передачи сигнала, по крайней мере, в одном из разделительных тактов между отделяемыми сигналами.

Все блоки данной СППИ могут быть выполнены такими же, как и в ближайшем аналоге или в других системах того же назначения. Вопросы тактирования и синхронизации передающей и приемной сторон используемой системы решаются любыми общеизвестными из уровня техники средствами, например, так же, как это делается в аналоге. В некоторых случаях достаточно использование одного блока 14, с каждого выхода которого поступает информация к соответствующему потребителю информации. В ряде случаев могут быть использованы два или несколько, вплоть до K_n, блоков 14. Например, в сотовой связи каждая подвижная станция включает блок 14. Из поступающего в этот блок потока М_n-арных сигналов выделяется бинарный цифровой поток, адресованный в данный момент только данному потребителю. Таким образом, поток сигналов доставляется всем потребителям, а процедура преобразования и разуплотнения выполняется каждым конечным адресатом.

На следующем простом примере проиллюстрируем возможности заявляемой системы.

Передаем в такте М_n-арным сигналом информацию, содержащуюся в К_n=35 битах. В соответствии с заявляемой системой группа из К_n битов заданным образом разделена на три подгруппы. В примере выбраны следующие показатели степеней:

1. kf_i,n=3. Соответствующая подгруппа содержит 3 бита, индекс i принимает значения от 1 до 8, подгруппа включает 8 вариантов, которым при заданных f_min и f_max соответствуют f_1,n=f_min, f_2,n=(6f_min+f_max)/7, f_3,n=(5f_min+2f_max)/7, f_4,n=(4f_min+3f_max)/7, f_5,n=(3f_min+4f_max)/7, f_6,n=(2f_min+5f_max)/7, f_7,n=(f_min+6f_max)/7, f_8,n=f_max.

1. kc_j,n=2. Соответствующая подгруппа содержит 2 бита, индекс j принимает значения от 1 до 4, подгруппа включает четыре варианта, которым соответствуют согласно формуле изобретения с_1,n=1/2,

,

, c_4,n=1. Параметры х_m,l,n заданы в количестве L=10. Соответствующая каждому из этих параметров подгруппа содержит 3 бита (kx_m,l,n=3), индекс m принимает значения от 1 до 8, каждая подгруппа включает восемь для всех l одинаковых вариантов, которым соответствует набор параметров х_1,l,n=0, x_2,l,n=1/7, x_3,l,n=2/7, x_4,l,n=3/7, x_5,l,n=4/7, x_6,l,n=5/7, x_7,l,n=6/7, x_8,l,n=1.

При этом в рассматриваемом примере сумма битов всех подгрупп равна K_n=3+2+3×10=35.

Приведем результаты математического моделирования передачи информации для рассматриваемого примера в части, касающейся определения параметров х_m,l,n. В соответствии с формулой изобретения в моменты времени

, равные 0; 1/11; 2/11; 3/11;…; 10/11; 1 представлены

с погрешностью 7% и на основании всех необходимых, заранее определенных, параметров вычислены соответствующие им значения у_l: y₁=0.611429, y₂=0.152857, y₃=0.305714, y₄=-7.228708×10^-8, y₅=0.917143, y₆=0.458571, y₇=0.764286, y₈=0.764285, y₉=0.764285, y₁₀=0.611429. Определены х_m,l,n из заданных наборов параметров x_m,l,n как ближайшие к вычисленным значениям y_l: х_5,l,n=0.571429 (4/7), х_2,2,n=0.142857 (1/7), x_3,3,n=0.285714 (2/7), X_1,4,n=0, x_7,5,n=0.857143 (6/7), x_4,6,n=0.428571 (3/7), x_6,7,n=0.714286 (5/7), x_6,8,n=0.714286 (5/7), x_6,9,n=0.714286 (5/7), x_5,10,n=0.571429 (4/7). Для различимости параметров сигналов модули разностей

в данном примере не должны превышать 1/14=0.071429. Получены следующие значения указанных модулей:

,

,

,

,

,

,

,

,

. Таким образом, параметры сигналов хорошо различаются.

В данном примере передачи информации, содержащейся в конкретной группе из К_n=35 битов, общее число возможных вариантов таких групп равно

=2³⁵=34359738368.

При приеме восстановление этой конкретной группы значительно упрощается, так как производится поэтапно для подгрупп с существенно меньшим количеством вариантов для каждой, а конкретную группу из К_n битов восстанавливают заданным образом из первоначально восстановленных подгрупп.

Также в соответствии с формулой изобретения при необходимости, используя множественный доступ, можно осуществить передачу по одному каналу N групп из K_n источников информации в каждой. Например, в простом случае с числом групп N=10 и с 35 источниками информации в каждой группе по одному каналу можно передать информацию от 350 источников.

Кроме того, при фиксированном значении параметра с_j,n передача сигналов осуществляется с одинаковой энергией в такте.

Настоящее изобретение полезно тем, что оно может быть практически применено для развития и совершенствования любой системы связи с любой организацией ее работы, например, уже использующей известные методы множественного доступа и известные методы обработки сигналов.

Промышленная применимость

Настоящее изобретение может быть применено в СППИ в любых системах связи, использующих высокочастотные сигналы. СППИ по данному изобретению позволяет эффективно использовать ресурс и может работать одновременно с большим числом разнородной информации.

Проведенный анализ позволил установить: аналоги с совокупностью признаков, тождественных всем признакам заявленного технического решения, отсутствуют, что указывает на соответствие заявленной системы условию «новизны».

Результаты поиска известных решений в области СППИ с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипа признаками заявленной системы, показали, что они не следуют явным образом из уровня техники. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию патентоспособности «изобретательский уровень».

Claims (1)

1. Система передачи и приема информации от источников информации к ее потребителям посредством цифровой связи, в которой каждый k-й, где

   

   , из K_n источников информации из n-й группы источников информации, где

   

   , подключен, в том числе, при необходимости ее форматирования в цифровой поток через свой блок форматирования, необязательно одинаковый с другими блоками форматирования, к одному из K_n входов n-го блока уплотнения и преобразования, выполненного на процессоре, имеющем по крайней мере K_n входов, являющихся упомянутыми входами подключения, и один выход, с возможностью осуществления упорядоченного, например, последовательного от 1 до K_n, одновременного за такт длительностью Т считывания двоичных цифр K_n синхронизированных бинарных цифровых потоков, шифрования при необходимости и преобразования полученных таким образом М_n-арных символов, где

   

   , в том числе с использованием подключенного к упомянутому выходу М_n-арного n-го модулятора высокочастотного сигнала, функционально связанного с генератором несущей частоты, в n-й поток соответствующих М_n-арным символам M_n-арных сигналов и их передачу к передатчику, функционально связанному через канал передачи, совместимый с передаваемым высокочастотным сигналом, по крайней мере с одним приемником, подключенным через М_n-арный n-й демодулятор высокочастотного сигнала ко входу по крайней мере одного n-го блока преобразования и разуплотнения, выполненного на процессоре с возможностью получения за такт длительностью Т М_n-арных символов и соответствующих K_n синхронизированных бинарных цифровых потоков, подаваемых упорядоченно, как при упомянутом считывании, к K_n выходам n-го блока преобразования и разуплотнения, дешифрования при необходимости, причем каждый из K_n упомянутых выходов подключен, в том числе, при необходимости форматирования цифрового потока в поток информации через свой блок форматирования, необязательно одинаковый с другими блоками форматирования, к соответствующему потребителю информации, при этом все указанные блоки функционально связаны с системой синхронизации, а при необходимости в систему передачи и приема информации перед передатчиком и после приемника включены соответствующие блоки множественного доступа, первый из которых имеет N входов для доступа синхронизированных потоков М_n-арных сигналов, в том числе других групп источников информации, и один соответствующий выход, а второй имеет один вход и N соответствующих выходов синхронизированных потоков М_n-арных сигналов, в том числе для других групп потребителей информации, кроме того, при необходимости в систему передачи и приема введен по крайней мере один дополнительный канал передачи по крайней мере информации об опорных уровнях М_n-арных сигналов для организации работы системы, отличающаяся тем, что блок уплотнения и преобразования, подключенный к M_n-арному n-му модулятору высокочастотного сигнала, функционально связанному с генератором несущей частоты, выполнены с возможностью обеспечения формирования конкретных М_n-арных сигналов в пределах такта длительностью Т в виде функции времени t, отсчитываемого от начала такта передачи информации и отнесенного к длительности такта,

   

   ,
   содержащей параметры f_i,n, c_j,n, φ_p,n и L параметров х_m,l,n, которые могут изменяться соответственно в зависимости от индексов i, j, р, m и l, где индексы i, j, p могут принимать значения соответственно от 1 до

   

   ,

   

   ,

   

   , индекс l может изменяться от 1 до L, индекс m может изменяться при заданном l от 1 до

   

   , показатели степеней kf_i,n, kc_j,n, kφ_p,n и kx_m,l,n могут принимать значения, равные целым положительным числам или нулю, и все показатели степеней выбраны так, что сумма их значений равна K_n, при этом группы из К_n битов заданным образом разделены на количество подгрупп, равное количеству показателей степеней kf_i,n, kc_j,n, kφ_p,n и kx_m,l,n, отличных от нуля, с количеством битов в каждой подгруппе, равным показателю степени этой подгруппы, причем каждой из полученных таким образом подгрупп соответствует свой параметр с отличным от нуля соответствующим показателем степени, между вариантами битов в каждой подгруппе и соответствующим ей параметром с его конкретными индексами установлено заданным образом взаимно однозначное соответствие, Р₀ - заданная величина, одинаковая для всех М_n-арных сигналов, с_j,n и х_m,l,n - безразмерные параметры, f_i,n - несущая частота, умноженная на длительность такта, φ_p,n - фаза при t=0, значения параметров f_i,n, с_j,n, φ_p,n, x_m,l,n выбраны из диапазонов f_min≤f_i,n≤f_max, 0<c_j,n≤1, 0≤φ_p,n≤2π, 0≤x_m,l,n≤1, где f_min, f_max - заданные соответственно минимальные и максимальные значения параметра f_i,n, а параметры при условиях, что соответствующие им показатели степеней не равны нулю, преимущественно заданы в виде

   

   ,

   

   ,

   

   ,

   

   , и при условии, что показатель степени, соответствующий какому-то из указанных параметров, равен нулю, значение этого параметра выбрано из указанного для него диапазона и фиксировано для всех М_n-арных сигналов, также демодулятор высокочастотного сигнала и блок преобразования и разуплотнения выполнены с возможностью обеспечения измерения в течение такта изменения во времени энергии сигнала, регистрации частоты несущей волны и определения соответствующей ей ближайшей по величине f_i,n и соответствующего варианта из kf_i,n битов, регистрации фазы и определения соответствующей ей ближайшей по величине φ_p,n и соответствующего варианта из kφ_p,n битов, вычисления отношения

   

   , где Р_u - полная энергия, измеренная при приеме сигнала, а Р_uo - полная энергия, измеренная и запомненная при приеме последнего опорного сигнала с

   

   , и определения соответствующего этому отношению ближайшего по величине с_j,n и соответствующего варианта из kc_j,n битов, вычисления у_l, преимущественно через изменение во времени энергии сигнала, из выражения

   

   , где

   

   - энергия сигнала, измеренная за время

   

   , отсчитываемое от начала такта и заданное в виде

   

   , где l₁ изменяется от 1 до L+2, а параметры

   

   и

   

   заданы в виде
   

   

   ,
   

   

   ,
   

   

   ,
   

   

   
   ……………………………………………………………………
   

   

   
   где sign(z) равен 0, если z равно 0, равен 1, если z>0 и -1, если z<0, a

   

   и

   

   соответственно максимальное и минимальное значения из

   

   и

   

   , определения x_m,l,n из заданных наборов х_m,l,n как ближайших к вычисленным y_l и определения соответствующих этим параметрам х_m,l,n вариантов из kx_m,l,n битов, определения конкретных параметров при условии, что показатели степени для этих параметров не являются равными нулю, восстановления заданным образом конкретной группы из K_n битов по определенным таким образом для каждой подгруппы конкретным вариантам из соответствующего каждой подгруппе числа битов, кроме того, при необходимости отделения последовательно передаваемых сигналов, в том числе для выделения опорных сигналов, система преобразования выполнена с возможностью обеспечения прерывания передачи сигнала по крайней мере в одном из разделительных тактов между отделяемыми сигналами.

Images