RU2770420C1 - Method for encoding digital information in a radio channel - Google Patents

Method for encoding digital information in a radio channel Download PDF

Info

Publication number
RU2770420C1
RU2770420C1 RU2021114761A RU2021114761A RU2770420C1 RU 2770420 C1 RU2770420 C1 RU 2770420C1 RU 2021114761 A RU2021114761 A RU 2021114761A RU 2021114761 A RU2021114761 A RU 2021114761A RU 2770420 C1 RU2770420 C1 RU 2770420C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
slots
slot
carrier frequency
dibit
digital
Prior art date
Application number
RU2021114761A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Борис Яковлевич Мактас
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский автомобильно-дорожный государственный технический университет (МАДИ)"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский автомобильно-дорожный государственный технический университет (МАДИ)" filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский автомобильно-дорожный государственный технический университет (МАДИ)"
Priority to RU2021114761A priority Critical patent/RU2770420C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2770420C1 publication Critical patent/RU2770420C1/en

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03MCODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
    • H03M13/00Coding, decoding or code conversion, for error detection or error correction; Coding theory basic assumptions; Coding bounds; Error probability evaluation methods; Channel models; Simulation or testing of codes
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04LTRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L27/00Modulated-carrier systems
    • H04L27/18Phase-modulated carrier systems, i.e. using phase-shift keying

Abstract

FIELD: wireless communication systems.
SUBSTANCE: invention relates to wireless communication systems, namely to digital communication technology, and can be used to transmit discrete information over communication channels. The method for encoding digital information in a radio channel is that digital signals are emitted in the form of radio waves through the antenna unit. The antenna unit is made in the form of a single antenna. The digital signal is emitted in the form of a two-element signal consisting of two successive radio pulses - two slots n=2 of a sinusoidal shape, each of which can have several shifts S of the initial phases Δϕn, with the possibility of forming additional virtual slots. Each of the slots can be in one of three m=3 states, namely either "0" or "1", or be an empty slot in the absence of signal emission. Information bits "1" and "0" for their identification are transmitted at different frequencies, different from the central carrier frequency by increasing or decreasing the carrier frequency, respectively, by a fixed value Δf. Deviations from the carrier frequency for the first slot are Δf1, and for the second - Δf2, which is taken as a marking feature of slot numbers with the ability to track the sequence of their emission on the air and form an alphabet of transmitted messages in the form of a set B. The volume B depends on m=3 - the number of states of each of the two dibit elements and n - the number of dibit elements, including virtual ones.
EFFECT: improvement of transmission of discrete information over communication channels.
1 cl, 7 dwg

Description

Изобретение относится к системам беспроводной связи, а именно к технике цифровой связи, и может быть использовано для передачи дискретной информации по каналам связи.The invention relates to wireless communication systems, namely to digital communication technology, and can be used to transmit discrete information over communication channels.

Известно достаточно много способов физического кодирования цифровой информации. Наиболее эффективной в настоящее время считается многопозиционная манипуляция несущей, которая существует в виде двух основных видов: фазовая PSK и квадратурно - амплитудная QAM.There are quite a lot of ways to physically encode digital information. The most effective is currently considered to be multi-position carrier keying, which exists in the form of two main types: phase PSK and quadrature-amplitude QAM.

В качестве информативного параметра можно использовать не только амплитуду, частоту или фазу несущей, но и поляризацию радиоволны. Известные способы поляризационной модуляции (манипуляции) сигнала основаны на том, что в них в зависимости от значения полезного сигнала происходит модуляция одного из двух или двух параметров одновременно: ϕ - угла эллиптичности или θ - угла пространственной ориентации эллипса поляризации. Устройства, реализующие данные способы описаны в ряде источников, в частности, см. К.Г. Гусев, А.Д. Филатов, А.П. Сополев. Поляризационная модуляция. - М.: Советское радио, 1974 г., с. 63-161.As an informative parameter, you can use not only the amplitude, frequency or phase of the carrier, but also the polarization of the radio wave. Known methods of polarization modulation (manipulation) of the signal are based on the fact that, depending on the value of the useful signal, one of two or two parameters is modulated simultaneously: ϕ - the angle of ellipticity or θ - the angle of spatial orientation of the polarization ellipse. Devices that implement these methods are described in a number of sources, in particular, see K.G. Gusev, A.D. Filatov, A.P. Sopolev. polarization modulation. - M.: Soviet radio, 1974, p. 63-161.

Недостатком этих устройств является то, что они достаточно сложны в реализации и не могут обеспечить многопозиционную модуляцию для достаточно больших значений m многопозиционной манипуляции.The disadvantage of these devices is that they are quite complex to implement and cannot provide multi-position modulation for sufficiently large values of m multi-position keying.

Наиболее близким по технической сущности и принятый в качестве прототипа является способ пространственного кодирования и передачи цифровой информации, заключающийся в том, что цифровые сигналы излучают в виде радиоволн через антенный блок, содержащий N радиально расположенных в одной плоскости антенн. Антенны имеют различную поляризацию излучения, для чего их располагают в вертикальной плоскости под разными углами к горизонту. Для передачи кодовой посылки каждый из цифровых сигналов направляют на определенную антенну. Антенный блок из N антенн условно разделяют на n независимых секторов. Антенны каждого из секторов в отдельности или нескольких секторов одновременно при помощи блока управления могут подключаться к источнику цифровой информации независимо (см. патент РФ №2730422, МПК Н03М 13/00, опубл. 2020 г.).The closest in technical essence and adopted as a prototype is a method of spatial encoding and transmission of digital information, which consists in the fact that digital signals are emitted in the form of radio waves through an antenna unit containing N antennas radially located in the same plane. Antennas have different radiation polarization, for which they are placed in a vertical plane at different angles to the horizon. To transmit a code message, each of the digital signals is sent to a specific antenna. An antenna block of N antennas is conditionally divided into n independent sectors. The antennas of each of the sectors individually or several sectors simultaneously using the control unit can be connected to a source of digital information independently (see RF patent No. 2730422, IPC H03M 13/00, publ. 2020).

Недостатками известного способа является необходимость иметь антенный блок, представляющий из себя многоантенную систему, что в ряде случаев создает технические сложности при реализации. Кроме того, при реализации способа дополнительно задействуется поляризационный ресурс радиоканала.The disadvantages of the known method is the need to have an antenna unit, which is a multi-antenna system, which in some cases creates technical difficulties in implementation. In addition, when implementing the method, the polarization resource of the radio channel is additionally involved.

Технической задачей, на решение которой направлено изобретение, является повышение быстродействия и помехоустойчивости радиоканала при упрощении антенной системы и конструкции приемо-передающего трактов каналообразующей аппаратуры.The technical problem to be solved by the invention is to increase the speed and noise immunity of the radio channel while simplifying the antenna system and the design of the transceiver paths of the channel-forming equipment.

Решение поставленной технической задачей достигается тем, что в способе кодирования цифровой информации в радиоканале, заключающемся в том, что цифровые сигналы излучают в виде радиоволн через антенный блок, согласно изобретению антенный блок выполнен в виде одной антенны, а цифровой сигнал излучают в виде двухэлементного сигнала, состоящего из двух последовательно следующих друг за другом радиоимпульсов - двух слотов n=2 синусоидальной формы, каждый из которых может иметь несколько сдвигов S начальных фаз Δϕn с возможностью формирования дополнительных виртуальных слотов, при этом каждый из слотов может находиться в одном из трех m=3 состояний, а именно, либо «0», либо «1», либо являться пустым слотом в случае отсутствия излучения сигнала, причем информационные биты «1» и «0» для их идентификации передают на разных частотах, отличных от центральной несущей частоты путем увеличения или соответственно уменьшения несущей частоты на фиксированное значение Δf, при этом указанные отклонения от несущей частоты для первого и второго слотов различны, а именно, в первом слоте отклонения составляют величину Δf1, а во втором - Δf2, что принимают за маркировочный признак номеров слотов с возможностью отслеживать последовательность их излучения в эфир и формировать алфавит передаваемых сообщений в виде множества В, объем которого вычисляют по формуле:The solution to the stated technical problem is achieved by the fact that in the method of encoding digital information in a radio channel, which consists in the fact that digital signals are emitted in the form of radio waves through the antenna unit, according to the invention, the antenna unit is made in the form of a single antenna, and the digital signal is emitted in the form of a two-element signal, consisting of two consecutive radio pulses - two slots n=2 of a sinusoidal shape, each of which can have several shifts S of the initial phases Δϕ n with the possibility of forming additional virtual slots, while each of the slots can be located in one of the three m= 3 states, namely, either "0" or "1", or be an empty slot in the case of no signal emission, and the information bits "1" and "0" for their identification are transmitted at different frequencies other than the center carrier frequency by increase or decrease, respectively, of the carrier frequency by a fixed value Δf, while these deviations from the carrier frequency for the first and second slots are different, namely, in the first slot, the deviations are Δf1, and in the second - Δf2, which is taken as a marking feature of slot numbers with the ability to track the sequence of their emission on the air and form an alphabet of transmitted messages in the form of a set B, the volume of which is calculated by the formula:

В=n!mn,B=n!m n ,

где m=3 - число состояний каждого из двух элементов дибита;where m=3 is the number of states of each of the two elements of the dibit;

n - количество элементов дибита, в том числе виртуальных.n is the number of dibit elements, including virtual ones.

Решение поставленной технической задачи становится возможным благодаря тому, что для передачи различных значений двоичных кодов, появляющихся на выходе источника цифровой информации, им в соответствие ставятся сигналы, каждый из которых состоит из двух элементов - слотов, передаваемых гармоническими колебаниями одинаковой амплитуды, но различной частоты (см. фиг. 3), т.е. методом частотной модуляции, которые имеют, кроме того, различные значения сдвигов начальных фаз Δϕn.The solution of the set technical problem becomes possible due to the fact that, in order to transmit different values of binary codes that appear at the output of a digital information source, they are assigned signals, each of which consists of two elements - slots transmitted by harmonic oscillations of the same amplitude, but different frequencies ( see Fig. 3), i.e. method of frequency modulation, which have, in addition, different values of the shifts of the initial phases Δϕ n .

Кодирование информационных битов "1" и "0" и маркировка, иначе "нумерация" слотов, происходит также при помощи частотной модуляции. Так, для передачи "1" используется частота на величину Δf выше основной несущей частоты, т.е. fн + Δf, а для передачи "0" - частота на величину Δf ниже несущей, иными словами fн - Δf.Coding of information bits "1" and "0" and marking, otherwise "numbering" of slots, also occurs with the help of frequency modulation. So, for the transmission of "1" a frequency is used that is Δf higher than the main carrier frequency, i.e. fn + Δf, and for the transmission of "0" - the frequency by the value Δf below the carrier, in other words, fn - Δf.

Для того чтобы отличить один слот от другого используют два различных приращения частот. При этом для маркирования битов, передаваемых первым слотом, используются частоты с приращением Δf1: fн + Δf1 ("1") или fн - Δf1 ("0"), а для маркирования битов, передаваемых вторым слотом, используются частоты с приращением Δf2: fн + Δf2 ("1") или fн - Δf2 ("0").In order to distinguish one slot from another, two different frequency increments are used. In this case, to mark the bits transmitted by the first slot, frequencies with an increment of Δf1 are used: fн + Δf1 ("1") or fн - Δf1 ("0"), and to mark the bits transmitted by the second slot, frequencies are used with an increment of Δf2: fн + Δf2 ("1") or fн - Δf2 ("0").

Кроме того, каждый радиосигнал любого из слотов может иметь несколько значений начальных фаз. В свою очередь, наличие нескольких S начальных фаз Δϕn у каждого из сигналов создает дополнительные виртуальные слоты, которые позволяют расширить алфавит передаваемых сообщений, что позволяет повысить быстродействие системы передачи цифровой информации в радиоканале.In addition, each radio signal of any of the slots can have several values of the initial phases. In turn, the presence of several S initial phases Δϕ n for each of the signals creates additional virtual slots that allow you to expand the alphabet of transmitted messages, which allows you to increase the speed of the digital information transmission system in the radio channel.

В данном способе информационными параметрами являются частоты f и фазы ϕ сигналов, амплитуда слотов таковой не является, что дает основание утверждать, что способ обладает повышенной помехоустойчивостью. Постоянство амплитуд обоих слотов, кроме того, снижает требования к линейности усилительных трактов передатчика и приемника, что упрощает и удешевляет конструкцию.In this method, the information parameters are the frequencies f and the phases ϕ of the signals, the amplitude of the slots is not such, which gives reason to assert that the method has increased noise immunity. The constancy of the amplitudes of both slots, in addition, reduces the requirements for the linearity of the amplifying paths of the transmitter and receiver, which simplifies and reduces the cost of the design.

Способ кодирования цифровой информации поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлена структурная схема устройства; на фиг. 2 показан дибит, т.е. следующие друг за другом два радиоимпульса (слота), образующие один информационный сигнал; на фиг.3. представлены примеры частотных масок первого и второго слотов; на фиг. 4…6 показан принцип предлагаемого частотного кодирования логических битов "1" и "0" для различных вариантов порядка следования слотов друг за другом, а также значений переносимых ими битов; на фиг. 7 показана структура информационного дибита, состоящего из двух слотов одинаковой амплитуды, длительностью τ каждый.The method of encoding digital information is illustrated by the drawings, where in Fig. 1 shows a block diagram of the device; in fig. 2 shows dibit, i.e. two radio pulses (slots) following one after another, forming one information signal; in Fig.3. examples of frequency masks of the first and second slots are presented; in fig. 4 ... 6 shows the principle of the proposed frequency coding of logical bits "1" and "0" for various options for the order of the slots one after another, as well as the values of the bits they carry; in fig. 7 shows the structure of an informational dibit, which consists of two slots of the same amplitude, each with a duration of τ.

Способ кодирования цифровой информации в радиоканале заключается в том, что цифровые сигналы излучают в виде радиоволн через антенный блок, который выполнен в виде одной антенны. При этом цифровой сигнал излучают в виде двухэлементного сигнала, состоящего из последовательно следующих друг за другом двух радиоимпульсов или двух слотов n=2 синусоидальной формы. Каждый из синусоидальных сигналов может иметь несколько сдвигов S начальных фаз Δϕn, что позволяет формировать дополнительные "виртуальные" слоты. В свою очередь, каждый из слотов может находиться в одном из трех m=3 состояний, а именно, либо «0», либо «1», либо являться пустым слотом в случае отсутствия излучения сигнала. При этом информационные биты «1» и «0» для их идентификации передают на разных частотах путем увеличения или соответственно уменьшения несущей частоты на фиксированное значение Δf. Указанные отклонения частоты для первого и второго слотов различны, а именно, в первом слоте отклонения составляют величину Δf1, а во втором - Δf2, что и является маркировочным признаком номеров слотов. Наличие маркировки слотов дает возможность менять их местами и отслеживать последовательность их излучения в эфир, а следовательно, формировать алфавит передаваемых сообщений в виде множества В, объем которого вычисляют по формуле:The method of encoding digital information in a radio channel is that digital signals are emitted in the form of radio waves through an antenna unit, which is made in the form of a single antenna. In this case, the digital signal is emitted in the form of a two-element signal consisting of two radio pulses successively following one another or two slots n=2 of a sinusoidal shape. Each of the sinusoidal signals can have several shifts S of the initial phases Δϕ n that allows you to create additional "virtual" slots. In turn, each of the slots can be in one of three m=3 states, namely, either "0" or "1", or be an empty slot in the absence of signal emission. In this case, the information bits "1" and "0" for their identification are transmitted at different frequencies by increasing or, respectively, decreasing the carrier frequency by a fixed value Δf. The specified frequency deviations for the first and second slots are different, namely, in the first slot, the deviations are Δf1, and in the second - Δf2, which is the marking feature of the slot numbers. The presence of slot marking makes it possible to swap them and track the sequence of their emission on the air, and therefore, to form an alphabet of transmitted messages in the form of a set B, the volume of which is calculated by the formula:

В=n!mn,B=n!m n ,

где m=3 - число состояний каждого из двух элементов дибита;where m=3 is the number of states of each of the two elements of the dibit;

n - количество элементов дибита, в том числе виртуальных.n is the number of dibit elements, including virtual ones.

Устройство, реализующее предлагаемый способ, содержит источник 1 цифровой информации, логическое устройство 2, блок 3 генераторов гармонических колебаний, блок 4 электронных ключей, блок 5 задержек начальных фаз, сумматор 6 сигналов, графическое изображение излучаемого в эфир дибита 7, излучающую антенну А (см. фиг. 1).The device implementing the proposed method contains a source 1 of digital information, a logical device 2, a block of generators of harmonic oscillations 3, a block of 4 electronic keys, a block of delays of the initial phases 5, an adder 6 signals, a graphic image of a dibit radiated on the air 7, a radiating antenna A (see Fig. 1).

Прежде всего отметим, что данный способ предполагает, что за один тактовый интервал происходит излучение в эфир не одного импульса, а двухэлементного комплекса из двух сдвоенных импульсов - дибита (см. фиг. 2).First of all, we note that this method assumes that during one clock interval, not one pulse is emitted into the ether, but a two-element complex of two double pulses - a dibit (see Fig. 2).

В данном способе применена частотная модуляция как для того, чтобы маркировать слоты и тем самым отличать первый слот от второго, так и отличать друг от друга информационные биты «1» и «0».In this method, frequency modulation is used both to mark the slots and thereby distinguish the first slot from the second, and to distinguish the information bits "1" and "0" from each other.

На фиг. 3 показаны частотные маски обоих слотов. Маркировка слотов осуществляется при помощи бинарной частотной манипуляции, а именно, первому слоту соответствует меньшее смещение частоты несущей "+/-Δf1" (для примера указаны 25 кГц), а второму слоту - большее смещение "+/-Δf2" (для примера указаны 50 кГц).In FIG. 3 shows the frequency masks of both slots. Slot marking is carried out using binary frequency shift keying, namely, the first slot corresponds to a smaller carrier frequency offset "+/-Δf1" (for example, 25 kHz are indicated), and the second slot corresponds to a larger offset "+/-Δf2" (for example, 50 kHz).

Иными словами, слоты отличаются друг от друга величиной дискретного отклонения частоты от частоты несущей, а логические "0" и "1" - знаком этого отклонения: "1" кодируется положительным отклонением частоты fн + Δf, а "0" - отрицательным fн - Δf.In other words, the slots differ from each other by the value of the discrete frequency deviation from the carrier frequency, and the logical "0" and "1" - by the sign of this deviation: "1" is encoded by a positive frequency deviation fн + Δf, and "0" - negative fн - Δf .

На фиг. 4…6 показан принцип и приведены примеры предлагаемого в способе частотного кодирования дибита, а именно, показан принцип кодирования логических "1" и "0" для различных вариантов порядка следования слотов дибита друг за другом, а также значений переносимых ими информационных сигналов ("0 м или "1").In FIG. 4 ... 6 shows the principle and examples of the dibit frequency encoding proposed in the method, namely, the principle of encoding logical "1" and "0" for various options for the order of the dibit slots one after another, as well as the values of the information signals they carry ("0 m or "1").

Так, на фиг. 4 показан случай, когда первый слот занимает первую позицию в дибите, и его информационный бит имеет значение "1", а второй - вторую позицию и значение "0".So, in Fig. 4 shows the case where the first slot occupies the first position in the dibit and its information bit has the value "1", and the second slot occupies the second position and the value "0".

На фиг. 5 показан случай, когда второй слот занимает первую позицию, и его информационный бит имеет значение "1", а изначально первый слот занимает вторую позицию и имеет значение бита - "0".In FIG. 5 shows the case where the second slot occupies the first position and its information bit has the value "1", and initially the first slot occupies the second position and the bit value is "0".

На фиг. 6 показан случай, когда второй слот занимает первую позицию и имеет значение "0", а первый - вторую позицию и имеет значение информационного бита "1".In FIG. 6 shows the case where the second slot occupies the first position and has a value of "0", and the first slot occupies the second position and has an information bit value of "1".

Устройство (см. фиг. 1), реализующее способ, работает следующим образом.The device (see Fig. 1), which implements the method, operates as follows.

Цифровая информация от источника 1 цифровой информации в виде двоичной цифровой последовательности, соответствующей определенному десятичному числу, поступает на логическое устройство 2. Логическое устройство 2, анализируя полученную двоичную последовательность, определяет, согласно матрице соответствия, какие именно частоты из блока 3 частот, а также ключи из блока 4 ключей, должны быть активированы, для формирования дибита, соответствующего передаваемому в данный момент числу. Окончательное формирование дибита происходит в сумматоре 6, на который в заданной логическим устройством 2 последовательности, поступают соответствующие частоты с заданными сдвигами фаз, величины которых также устанавливаются согласно матрице соответствий логическим устройством 2.Digital information from the source 1 of digital information in the form of a binary digital sequence corresponding to a certain decimal number enters the logical device 2. The logical device 2, analyzing the received binary sequence, determines, according to the correspondence matrix, which frequencies from the frequency block 3, as well as the keys from the block of 4 keys must be activated to form a dibit corresponding to the currently transmitted number. The final formation of the dibit occurs in the adder 6, which, in the sequence specified by the logic device 2, receives the corresponding frequencies with specified phase shifts, the values of which are also set according to the matrix of correspondences by the logic device 2.

На выходе сумматора 6 формируется информационный комплекс - дибит, т.е. сигнал в виде двух последовательно следующих друг за другом радиоимпульсов одинаковой амплитуды и длительности, но каждый из них со своим спектром частот, имеющих различные начальные фазы. Далее данный комплекс подлежит излучению через антенну А в эфир.At the output of the adder 6, an information complex is formed - dibit, i.e. a signal in the form of two consecutive radio pulses of the same amplitude and duration, but each of them with its own frequency spectrum, having different initial phases. Further, this complex is subject to radiation through antenna A into the air.

Таким образом, создается возможность обеспечить взаимно - однозначное соответствие между цифровым сигналом, подлежащим передаче, а также комбинацией из двух следующих друг за другом радиоимпульсов, имеющих одинаковые амплитуды, но имеющих разные частотные и фазовые спектры. Именно эти два параметра - частотный, а также фазовый состав импульсов и последовательность их следования позволяет создать большой объем алфавита передаваемых сообщений, а значит повысить быстродействие радиоканала.Thus, it is possible to provide a one-to-one correspondence between the digital signal to be transmitted, as well as a combination of two successive radio pulses having the same amplitude, but having different frequency and phase spectra. It is these two parameters - the frequency, as well as the phase composition of the pulses and their sequence that allows you to create a large amount of the alphabet of transmitted messages, and therefore increase the speed of the radio channel.

Согласно правилам комбинаторики, число комбинаций, которые можно реализовать при помощи дибита, т.е. комплекса, состоящего из двух элементов n=2, каждый из которых может находиться в одном из трех состояний m=3, будет определяться по формуле:According to the rules of combinatorics, the number of combinations that can be realized using a dibit, i.e. a complex consisting of two elements n=2, each of which can be in one of three states m=3, will be determined by the formula:

B=n!mn=2!*32=18=24,17.B=n!m n =2!*3 2 =18=2 4.17 .

Очевидно, что алфавит, который может реализовать предложенная структура весьма незначителен - всего 18 знаков, что соответствует степени числа "2", равной 4,17.Obviously, the alphabet that the proposed structure can implement is very small - only 18 characters, which corresponds to the power of the number "2" equal to 4.17.

Проблему расширения алфавита сообщений можно решить путем создания так называемых виртуальных секторов (слотов, элементов).The problem of expanding the message alphabet can be solved by creating so-called virtual sectors (slots, elements).

Графически это поясняет фиг. 7. Здесь показан принцип создания виртуальных слотов за счет смещения начальных фаз Δϕ1…Δϕn излучаемых сигналов.This is illustrated graphically in Fig. 7. This shows the principle of creating virtual slots by shifting the initial phases Δϕ 1 …Δϕ n of the emitted signals.

Для этого достаточно создать возможность сообщать каждому из радиоимпульсов некоторое количество S сдвигов фаз величиной Δϕn.. Общее количество секторов определяется как произведение количества физических секторов на количество сдвигов фаз S, которые применяются в данной конкретной схеме.To do this, it is enough to create the opportunity to report to each of the radio pulses a certain number S of phase shifts with a value of Δϕ n. . The total number of sectors is defined as the product of the number of physical sectors and the number of phase shifts S that are applied in this particular scheme.

При этом идентификация слотов и значений информационных битов осуществляется по-прежнему путем частотной манипуляции. Три состояния слота обозначаются так:In this case, the identification of slots and values of information bits is still carried out by frequency shift keying. The three slot states are denoted as follows:

• для первого слота «1» - это f + Δf1, «0» - это f - Δf1, третье состояние - отсутствие сигнала.• for the first slot "1" is f + Δf1, "0" is f - Δf1, the third state is no signal.

• для второго слота «1» - это f + Δf2, «0» - это f - Δf2, третье состояние - отсутствие сигнала.• for the second slot "1" is f + Δf2, "0" is f - Δf2, the third state is no signal.

Параметрами излучаемых сигналов, позволяющие их использовать в комбинаторных расчетах, являются частоты и фазы двух слотов, как единого информационного сигнала, а также последовательность их следования друг за другом во времени.The parameters of the emitted signals, which allow them to be used in combinatorial calculations, are the frequencies and phases of two slots as a single information signal, as well as the sequence of their following one after another in time.

Рассмотрим, к примеру, вариант для трех (s=3) и четырех (s=4) сдвигов фаз соответственно.Consider, for example, the option for three (s=3) and four (s=4) phase shifts, respectively.

В первом случае по-прежнему m=3, но n=2*3=6, и тогда формула приобретает вид:In the first case, still m=3, but n=2*3=6, and then the formula becomes:

В=6!*36=524 880=219.B=6!*3 6 =524 880=2 19 .

В втором случае m=3, как и прежде, а n=2*4=8, и тогда получаем:In the second case, m=3, as before, and n=2*4=8, and then we get:

В=8!*38=264 539 520=228.B=8!*3 8 =264 539 520=2 28 .

Такой подход существенно расширяет алфавит передаваемых сообщений, а следовательно, и скорость передачи цифровой информации. Наглядно это демонстрирует существенное возрастание степени числа "2", сопутствующее увеличению числа возможных комбинаций передаваемых параметров.This approach significantly expands the alphabet of transmitted messages, and, consequently, the speed of transmission of digital information. This clearly demonstrates a significant increase in the degree of the number "2", accompanying an increase in the number of possible combinations of transmitted parameters.

Таким образом, изобретение позволяет повысить быстродействие и помехоустойчивость радиоканала при упрощении антенной системы и конструкции приемо-передающего трактов каналообразующей аппаратуры.Thus, the invention makes it possible to increase the speed and noise immunity of the radio channel while simplifying the antenna system and the design of the receiving-transmitting paths of the channel-forming equipment.

Claims (4)

Способ кодирования цифровой информации в радиоканале, заключающийся в том, что цифровые сигналы излучают в виде радиоволн через антенный блок, отличающийся тем, что антенный блок выполнен в виде одной антенны, а цифровой сигнал излучают в виде двухэлементного сигнала, состоящего из двух последовательно следующих друг за другом радиоимпульсов - двух слотов n=2 синусоидальной формы, каждый из которых может иметь несколько сдвигов S начальных фаз Δϕn, с возможностью формирования дополнительных виртуальных слотов, при этом каждый из слотов может находиться в одном из трех m=3 состояний, а именно либо «0», либо «1», либо являться пустым слотом в случае отсутствия излучения сигнала, причем информационные биты «1» и «0» для их идентификации передают на разных частотах, отличных от центральной несущей частоты путем увеличения или соответственно уменьшения несущей частоты на фиксированное значение Δf, при этом указанные отклонения от несущей частоты для первого и второго слотов различны, а именно в первом слоте отклонения составляют величину Δf1, а во втором - Δf2, что принимают за маркировочный признак номеров слотов с возможностью отслеживать последовательность их излучения в эфир и формировать алфавит передаваемых сообщений в виде множества В, объем которого вычисляют по формуле:A method for encoding digital information in a radio channel, which consists in the fact that digital signals are emitted in the form of radio waves through an antenna unit, characterized in that the antenna unit is made in the form of a single antenna, and the digital signal is emitted in the form of a two-element signal consisting of two consecutive the other radio pulses - two slots n=2 of a sinusoidal shape, each of which can have several shifts S of the initial phases Δϕ n , with the possibility of forming additional virtual slots, while each of the slots can be in one of three m=3 states, namely, either "0", or "1", or be an empty slot in the absence of signal emission, and the information bits "1" and "0" for their identification are transmitted at different frequencies different from the central carrier frequency by increasing or decreasing the carrier frequency, respectively. fixed value Δf, while the specified deviations from the carrier frequency for the first and second slots are different, and they Specifically, in the first slot, the deviations are Δf1, and in the second - Δf2, which is taken as a marking feature of slot numbers with the ability to track the sequence of their emission on the air and form an alphabet of transmitted messages in the form of a set B, the volume of which is calculated by the formula: В=n!mn,B=n!m n , где m=3 - число состояний каждого из двух элементов дибита;where m=3 is the number of states of each of the two elements of the dibit; n - количество элементов дибита, в том числе виртуальных.n is the number of dibit elements, including virtual ones.
RU2021114761A 2021-05-25 2021-05-25 Method for encoding digital information in a radio channel RU2770420C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021114761A RU2770420C1 (en) 2021-05-25 2021-05-25 Method for encoding digital information in a radio channel

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021114761A RU2770420C1 (en) 2021-05-25 2021-05-25 Method for encoding digital information in a radio channel

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2770420C1 true RU2770420C1 (en) 2022-04-18

Family

ID=81212660

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2021114761A RU2770420C1 (en) 2021-05-25 2021-05-25 Method for encoding digital information in a radio channel

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2770420C1 (en)

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4084137A (en) * 1976-08-24 1978-04-11 Communications Satellite Corporation Multidimensional code communication systems
US5365550A (en) * 1991-07-18 1994-11-15 Pulse Electronics, Inc. Initial synchronization and tracking circuits for spread spectrum receivers
US5930303A (en) * 1996-11-04 1999-07-27 Walker; Harold Digital modulation employing single sideband with suppressed carrier
RU2480933C2 (en) * 2008-08-20 2013-04-27 Квэлкомм Инкорпорейтед Muros modulation using linear baseband combinations with linear gaussian pulse shaping for two users on one timeslot used by non-darp and darp remote stations
RU2704742C1 (en) * 2019-02-28 2019-10-30 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский автомобильно-дорожный государственный технический университет (МАДИ)" Digital information encoding and transmission method
US10516420B1 (en) * 2018-06-12 2019-12-24 Mitsubishi Electric Research Laboratories, Inc. High speed digital bit generator for optical frontal interface
RU2730422C1 (en) * 2020-01-14 2020-08-21 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский автомобильно-дорожный государственный технический университет (МАДИ) Method of spatial coding and transmission of digital information
RU2757486C1 (en) * 2020-11-20 2021-10-18 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский автомобильно-дорожный государственный технический университет (МАДИ)" Method for encoding and transmitting digital information

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4084137A (en) * 1976-08-24 1978-04-11 Communications Satellite Corporation Multidimensional code communication systems
US5365550A (en) * 1991-07-18 1994-11-15 Pulse Electronics, Inc. Initial synchronization and tracking circuits for spread spectrum receivers
US5930303A (en) * 1996-11-04 1999-07-27 Walker; Harold Digital modulation employing single sideband with suppressed carrier
RU2480933C2 (en) * 2008-08-20 2013-04-27 Квэлкомм Инкорпорейтед Muros modulation using linear baseband combinations with linear gaussian pulse shaping for two users on one timeslot used by non-darp and darp remote stations
US10516420B1 (en) * 2018-06-12 2019-12-24 Mitsubishi Electric Research Laboratories, Inc. High speed digital bit generator for optical frontal interface
RU2704742C1 (en) * 2019-02-28 2019-10-30 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский автомобильно-дорожный государственный технический университет (МАДИ)" Digital information encoding and transmission method
RU2730422C1 (en) * 2020-01-14 2020-08-21 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский автомобильно-дорожный государственный технический университет (МАДИ) Method of spatial coding and transmission of digital information
RU2757486C1 (en) * 2020-11-20 2021-10-18 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский автомобильно-дорожный государственный технический университет (МАДИ)" Method for encoding and transmitting digital information

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ZHANG L., CHEN M.Z., TANG W., Dai J.Y., MIAO L., ZHOU X.Y., JIN S., CHENG Q., CUI T.J. A wireless communication scheme based on space- and frequency-division multiplexing using digital metasurfaces. Nat Electron 4, 218-227 (2021). https://doi.org/10.1038/s41928-021-00554-4. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102857280A (en) Four-dimensional antenna array based secret communication system and method thereof
CN106797358B (en) Phase modulation on-off keying for millimeter wave spectrum control
US10735230B2 (en) Wireless communication device, transmitter and methods therein
RU2009135046A (en) EFFECTIVE RISING FEEDBACK IN A WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM
US8879582B2 (en) Transmitter and transmission method
US11038571B2 (en) Communication node and method for generating beamformed signals by backscattering
US6047018A (en) Multi-carrier communication method and device
RU2730422C1 (en) Method of spatial coding and transmission of digital information
WO2009114518A2 (en) Systems and methods for polling for dynamic slot reservation
CN109039975A (en) A kind of code shifting key modulation method and its demodulation method that phase shift is repeated several times
RU2766556C1 (en) Transmission and reception of data symbols
JP2020177019A5 (en)
RU2738350C1 (en) Digital information wireless transmission method
RU2704742C1 (en) Digital information encoding and transmission method
RU2770420C1 (en) Method for encoding digital information in a radio channel
US20230179239A1 (en) Communication node and method for generating modulated signals by backscattering
US7065157B2 (en) GMSK modulation techniques
Zeng et al. Design of a chaotic index modulation aided frequency diverse array scheme for directional modulation
US11758407B2 (en) Construction method of TFDMA random self-organizing ad hoc network
RU2757486C1 (en) Method for encoding and transmitting digital information
Babu et al. GMSK modulator for GSM system, an economical implementation on FPGA
RU2772872C1 (en) Method for encoding data in a radio channel
RU2764257C1 (en) Method for encoding and transmitting digital information
RU2774840C1 (en) Method for digital radio signal modulation
RU2758348C1 (en) Method for encoding and transmission of data on radio channels