RU2207737C1 - Способ передачи информации и преобразователь последовательности цифровых отсчетов - Google Patents

Способ передачи информации и преобразователь последовательности цифровых отсчетов Download PDF

Info

Publication number
RU2207737C1
RU2207737C1 RU2001127206A RU2001127206A RU2207737C1 RU 2207737 C1 RU2207737 C1 RU 2207737C1 RU 2001127206 A RU2001127206 A RU 2001127206A RU 2001127206 A RU2001127206 A RU 2001127206A RU 2207737 C1 RU2207737 C1 RU 2207737C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
analog signal
sequence
information
samples
multipliers
Prior art date
Application number
RU2001127206A
Other languages
English (en)
Inventor
И.Б. Дунаев
Леонид Алексеевич Летунов
Original Assignee
Дунаев Игорь Борисович
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 Дунаев Игорь Борисович filed Critical Дунаев Игорь Борисович
Priority to RU2001127206A priority Critical patent/RU2207737C1/ru
Priority to EP02800801A priority patent/EP1453265A4/en
Priority to CNB028183924A priority patent/CN100474849C/zh
Priority to JP2003535427A priority patent/JP3977809B2/ja
Priority to PCT/RU2002/000102 priority patent/WO2003032594A1/ru
Priority to US10/490,092 priority patent/US7212577B2/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2207737C1 publication Critical patent/RU2207737C1/ru

Links

Images

Landscapes

  • Digital Transmission Methods That Use Modulated Carrier Waves (AREA)

Abstract

Изобретение относится к технике передачи и приема информации. Технический результат заключается в уменьшении величины искажений при передаче дискретных цифровых отсчетов информации. Способ заключается в том, что на передающей стороне преобразуют последовательность цифровых отсчетов информации в аналоговый сигнал с помощью функции отсчетов вида sinx(cos(x/n)-1)/2nsin(x/n), где х= 2πFв, Fв - верхняя частота в спектре передаваемого аналогового сигнала, a n - целое число, равное числу используемых частотных составляющих в спектре аналогового сигнала. Сформированный таким образом аналоговый сигнал передают в линию связи. На приемной стороне исходную последовательность цифровых отсчетов восстанавливают с помощью указанной функции отсчетов. Способ передачи информации реализуется с помощью соответствующего преобразователя последовательности цифровых отсчетов информации в аналоговый сигнал. 2 с.п. ф-лы, 3 ил.

Description

Область техники
Изобретение относится к технике передачи и приема информации и может использоваться в системах связи, измерений и т.п.
Существующий уровень техники
При передаче дискретной информации по каналам связи с несущей частотой возникает проблема интерференционных искажений, обусловленная тем, что при передаче по таким каналам связи последовательность дискретных цифровых отсчетов информации преобразуют в аналоговый сигнал с помощью некоторой заданной функции отсчетов, вносящей искажения в передаваемый аналоговый сигнал.
Общеизвестная заданная функция отсчетов вида
Figure 00000002

где х=2πFв,
Fв - верхняя частота в спектре передаваемого аналогового сигнала, имеет прямоугольный спектр на бесконечном интервале времени. Реально передаваемые аналоговые сигналы занимают конечный временной интервал, поэтому результат преобразования цифровых отсчетов информации: результат перемножения заданной функции отсчетов вида
Figure 00000003
на последовательность цифровых отсчетов информации, предварительно преобразованных в прямоугольные (в идеале) сигналы, приводит к существенному расширению идеального прямоугольного спектра. При конечной фильтрации на приемной стороне аналогового сигнала с таким спектром, т. е. при отсечении "хвостов" спектра переданного аналогового сигнала, неизбежно возникают искажения (Гоноровский И. С. Радиотехнические цепи и сигналы. - М.: Сов. радио, 1977, с. 55-58).
Известна попытка исправить эту ситуацию путем нахождения оптимальной заданной функции отсчетов, обеспечивающей минимальные искажения аналогового сигнала на приеме (Котельников В.А. "Импульсы с наименьшей энергией в спектре за пределами заданной полосы" // Радиотехника и электроника, 1997, т. 42, 1, с. 436-441).
Однако в указанной работе такая функция не была найдена.
Известен способ передачи информации, заключающийся в том, что на передающей стороне преобразуют последовательность цифровых отсчетов информации в аналоговый сигнал с помощью заданной функции отсчетов и передают сформированный аналоговый сигнал в линию связи, а на приемной стороне принимают указанный аналоговый сигнал из линии связи и с помощью заданной функции отсчетов восстанавливают из принятого аналогового сигнала последовательность цифровых отсчетов информации (выложенная заявка Японии 10-098497, Н 04 L 27/10, 14.04.1998). Использование в данном способе передачи информации известной заданной функции отсчета
Figure 00000004
в некоторых случаях приводит на приеме после фильтрации к искажению последовательности цифровых отсчетов информации, что в конечном счете может привести к потере части переданной информации.
Задача изобретения и технический результат
Задачей изобретения является разработка способа передачи информации, в котором заданная функции отсчетов для преобразования последовательности цифровых отсчетов информации в аналоговый сигнал уменьшает величину искажений, а также разработка преобразователя последовательности цифровых отсчетов в аналоговый сигнал с помощью предлагаемой заданной функции отсчетов.
Техническим результатом изобретения является уменьшение искажений последовательности цифровых отсчетов информации при фильтрации восстанавливаемых аналоговых сигналов на приемной стороне.
Сущность изобретения
Сущностью способа передачи информации по изобретению является то, что на передающей стороне преобразуют последовательность цифровых отсчетов информации в аналоговый сигнал с помощью заданной функции отсчетов и передают сформированный аналоговый сигнал в линию связи, на приемной стороне принимают указанный аналоговый сигнал из линии связи и с помощью заданной функции отсчетов восстанавливают из аналогового сигнала последовательность цифровых отсчетов информации, а в качестве заданной функции отсчетов используют функцию вида
Figure 00000005

где х=2πFв,
Fв - верхняя частота в спектре передаваемого аналогового сигнала,
n - целое число, большее единицы, равное числу используемых частотных составляющих в спектре аналогового сигнала.
Для решения той же задачи и достижения того же технического результата согласно настоящему изобретению предлагается преобразователь последовательности цифровых отсчетов с помощью заданной функции отсчетов вида
Figure 00000006

где х=2πFв,
Fв - верхняя частота в спектре передаваемого аналогового сигнала,
n - целое число, большее единицы, равное числу используемых частотных составляющих в спектре аналогового сигнала, содержащий восемь последовательно соединенных отдельных блоков преобразования (1), каждый из которых состоит из первого (2) и второго (3) перемножителей, сумматора (5) и квадратурного фазовращателя (4), причем вход квадратурного фазовращателя (4) объединен с информационным входом первого перемножителя (2) и является информационным входом данного блока преобразования, а выход квадратурного фазовращателя (4) соединен с информационным входом второго перемножителя (3), при этом выходы каждого указанного перемножителя подключены к соответствующим первому и второму входам сумматора (5), выход которого является выходом отдельного блока преобразования, при этом опорные входы первых перемножителей (2.1, 2.2) и опорные входы вторых перемножителей (3.1, 3.2) первого и второго блоков преобразования соответственно объединены и являются входами квадратурных опорных колебаний удвоенной частоты дискретизации, опорные входы первых перемножителей (2.3, 2.4) и опорные входы вторых перемножителей (3.3, 3.4) третьего и четвертого блоков преобразования соответственно объединены и являются входами квадратурных опорных колебаний частоты дискретизации, опорные входы первых перемножителей (2.5-2.8) и опорные входы вторых перемножителей (3.5-3.8) пятого-восьмого блоков преобразования соответственно объединены и являются входами квадратурных опорных колебаний половинной частоты дискретизации, информационный вход первого блока преобразования является информационным входом преобразователя последовательности цифровых отсчетов информации, а выход восьмого блока преобразования является выходом преобразователя последовательности цифровых отсчетов информации.
Краткое описание чертежей
Настоящее изобретение поясняется с помощью описания примера его выполнения со ссылками на сопровождающие чертежи.
Фиг.1. Вид заданной функции
Figure 00000007
отсчетов,
где х=2πFв,
Fв - верхняя частота в спектре передаваемого сигнала,
n=16.
Фиг.2. Спектр заданной функции отсчетов по фиг.1.
Фиг.3. Блок-схема преобразователя последовательности цифровых отсчетов с помощью заданной функции отсчетов, приведенной на фиг.1.
Подробное описание изобретения
Для достижения минимальных искажений на приеме последовательности цифровых отсчетов информации после фильтрации заданная функция отсчетов должна быть периодической с периодом, привязанным к периоду повторения последовательности цифровых отсчетов Тс=1/Fв, a спектр этой заданной функции отсчетов должен быть компактным с уровнем побочных составляющих спектра менее 80 дБ.
Искомая заданная функция отсчетов задается выражением
Figure 00000008

где х=2πFв,
Fв - верхняя частота в спектре передаваемого аналогового сигнала,
n - целое число, большее единицы, равное числу используемых частотных составляющих в спектре аналогового сигнала, имеет вид, показанный на фиг.1 (функция показана для n=16). Величину n определяют по формуле n=Т/2Тс, где Т - заданный интервал обработки (период заданной функции отсчетов), в данном случае 10,66667 мс, а Тс=1/Fв - период повторения последовательности цифровых отсчетов информации. Эта заданная функция отсчетов имеет двойной периодический характер: компонента sinх обеспечивает "высокочастотную" периодичность, которая затухает по мере удаления от центрального значения. Однако это затухание продолжается не до бесконечности, т.к. компонента
Figure 00000009
задает более низкочастотную периодичность (с периодом в n раз больше). За счет этого спектр заданной функции отсчетов вида (1), показанный на фиг.2, отличается от спектра известной заданной функции отсчетов вида
Figure 00000010
тем, что он имеет не прямоугольную, а спадающую форму. Благодаря этому, спектр конечного во времени аналогового сигнала, полученного путем перемножения последовательности преобразованных в прямоугольные импульсы цифровых отсчетов информации на заданную функцию отсчетов вида (1), имеет конечную величину и практически не искажается при фильтрации на приемной стороне.
Преобразование последовательности цифровых отсчетов информации в аналоговый сигнал с помощью заданной функции отсчетов вида (1) может быть реализовано как программными, так и аппаратными средствами. Реализация преобразования с помощью программных средств аналогичнa построению цифрового фильтра с импульсной характеристикой.
Блок-схема аппаратной реализации преобразователя последовательности цифровых отсчетов информации прямоугольной формы в аналоговый сигнал с помощью заданной функции отсчетов вида (1) приведена на фиг.3. На этой схеме преобразователь цифровых отсчетов состоит из восьми одинаковых блоков преобразования (1.1-1.8), соединенных последовательно. Каждый блок преобразования включает в себя первый (2.1-2.8) и второй (3.1-3.8) перемножители, квадратурный фазовращатель (4.1-4.8) и сумматор (5.1-5.8). На фиг.3 каждый блок преобразования обозначен ссылочной позицией 1.i, где i указывает порядковый номер данного блока 1 преобразования. Каждый элемент соответствующего блока 1 преобразования также имеет двойное обозначение, где вторая цифра указывает номер того блока преобразования, в который входит данный элемент. В каждом блоке преобразования выход квадратурного фазовращателя 4 соединен с информационным входом второго перемножителя 3, а выходы каждого указанного перемножителя 2 и 3 подключены к соответствующим первому и второму входам сумматора 5. При этом вход квадратурного фазовращателя 4 объединен с информационным входом первого перемножителя 2 и является информационным входом преобразователя последовательности цифровых отсчетов, а выход сумматора 5 является выходом преобразователя последовательности цифровых отсчетов.
Опорные входы первых перемножителей 2.1 и 2.2 и опорные входы вторых перемножителей 3.1 и 3.2 первого и второго блоков 1.1 и 1.2 преобразования соответственно объединены и являются входами 6 и 7 квадратурных опорных колебаний удвоенной частоты дискретизации всего преобразователя цифровых отсчетов, т.е. частоты, соответствующей величине 4х в выражении (1). Опорные входы первых перемножителей 2.3 и 2.4 и опорные входы вторых перемножителей 3.3 и 3.4 третьего и четвертого блоков 1.3 и 1.4 преобразования соответственно объединены и являются входами 8 и 9 квадратурных опорных колебаний частоты дискретизации всего преобразователя последовательности цифровых отсчетов, т. е. частоты, соответствующей величине 2х в выражении (1). Наконец, опорные входы первых перемножителей 2.5, 2.6, 2.7 и 2.8 и опорные входы вторых перемножителей 3.5, 3.6, 3.7 и 3.8 пятого-восьмого блоков 1.5, 1.6, 1.7 и 1.8 преобразования соответственно объединены и являются входами 10 и 11 квадратурных опорных колебаний половинной частоты дискретизации, т.е. частоты, соответствующей величине х в выражении (1). Информационный вход первого блока 1.1 преобразования является информационным входом 12 преобразователя последовательности цифровых отсчетов, а выход восьмого блока 1.8 преобразования является выходом 13 преобразователя последовательности цифровых отсчетов.
Квадратурный фазовращатель 4 в каждом блоке 1 преобразования обеспечивает изменение фазы поступающего на его вход сигнала на величину π/2 (для частоты Fв).
Перед поступлением на вход преобразователя последовательности цифровых отсчетов исходную последовательность дискретных цифровых отсчетов преобразуют с помощью цифроаналогового преобразователя (ЦАП) в последовательность прямоугольных импульсов с амплитудами, равными амплитудам соответствующих цифровых отсчетов информации.
Квадратурные опорные колебания подают на соответствующие входы преобразователя последовательности цифровых отсчетов от внешнего генератора импульсов, на выходах которого формируют квадратурные опорные колебания удвоенной, одинарной и половинной частоты дискретизации.
Поступающую на информационный вход 12 преобразователя последовательности цифровых отсчетов последовательность прямоугольных цифровых отсчетов информации разделяют на две ветви, в одной из которых квадратурный фазовращатель 4 изменяет фазу цифрового отсчета на π/2. Далее прямоугольные (квадратурные) компоненты указанной последовательности цифровых отсчетов поступают на соответствующие перемножители 2 и 3, где осуществляют их перемножение с квадратурными опорными колебаниями, подаваемыми с генератора импульсов. Результат перемножения суммируют сумматором 5 и подают на выход блока 1.1 преобразования. В следующих блоках 1.2-1.8 преобразования происходит последовательная обработка сигнала с предыдущих блоков 1 преобразования. При этом в первых двух блоках 1.1 и 1.2 преобразования квадратурные компоненты входного сигнала перемножаются с колебаниями удвоенной частоты дискретизации, т. е. учетверенной частоты Fв (верхней частоты в спектре передаваемого аналогового сигнала), в двух следующих блоках 1.3 и 1.4 преобразования перемножение осуществляется с колебаниями частоты дискретизации, т.е. удвоенной частоты Fв. В последних четырех блоках 1.5-1.8 перемножение компонент входного сигнала осуществляется с колебаниями половинной частоты дискретизации, или частоты Fв. На выходе восьмого блока 1.8 преобразователя последовательности цифровых отсчетов формируется аналоговый сигнал, представляющий произведение входной последовательности прямоугольных цифровых отсчетов информации на заданную функцию отсчета
Figure 00000011

где х=2πFв,
Fв - верхняя частота в спектре передаваемого аналогового сигнала,
n - число используемых частотных составляющих в спектре аналогового сигнала(в данном примере n=16).
На приемной стороне из принятого аналогового сигнала восстанавливают исходную последовательность цифровых отсчетов информации с использованием цифрового фильтра с импульсной характеристикой, равной заданной функции отсчета на передающей стороне.
Восстановленная по настоящему изобретению на приемной стороне последовательность цифровых отсчетов информации имеет искажения в отсчетных точках (при отсутствии шумов) не хуже 10-4%, по сравнению с известным способом по прототипу, в котором соответствующие искажения составляют 1%.
Промышленная применимость
Данное изобретение может использоваться в технике связи, измерениях и в любых иных приложениях, где необходимо передать или преобразовать информацию с использованием заданной функции отсчетов информации. При этом предложенная заданная функция отсчетов обеспечивает минимальные искажения при передаче дискретных отсчетов по реальным каналам связи с несущей частотой.
Если на вход преобразователя последовательности цифровых отсчетов подать прямоугольные импульсы единичной амплитуды с частотой Fв (верхней частотой в спектре передаваемого аналогового сигнала), то указанный преобразователь будет выполнять функции генератора предложенной заданной функции отсчетов вида
Figure 00000012

и может быть использован в указанном качестве в технике передачи и приема информации.
Хотя настоящее изобретение описано со ссылкой на конкретный пример его реализации, этот пример никоим образом не ограничивает объема патентных притязаний, который определяется прилагаемой формулой изобретения с учетом возможных эквивалентов.

Claims (2)

1. Способ передачи информации, заключающийся в том, что на передающей стороне преобразуют последовательность цифровых отсчетов информации в аналоговый сигнал с помощью заданной функции отсчетов, передают сформированный аналоговый сигнал в линию связи, на приемной стороне принимают указанный аналоговый сигнал из линии связи, с помощью заданной функции отсчетов восстанавливают из аналогового сигнала последовательность цифровых отсчетов информации, отличающийся тем, что в качестве заданной функции отсчетов используют функцию вида
Figure 00000013

где х=2πFв;
Fв - верхняя частота в спектре передаваемого аналогового сигнала;
n - целое число, большее единицы, равное числу используемых частотных составляющих в спектре аналогового сигнала.
2. Преобразователь последовательности цифровых отсчетов, содержащий восемь последовательно соединенных отдельных блоков преобразования (1), каждый из которых состоит из первого (2) и второго (3) перемножителей, сумматора (5) и квадратурного фазовращателя (4), причем вход квадратурного фазовращателя (4) объединен с информационным входом первого перемножителя (2) и является информационным входом данного блока преобразования, а выход квадратурного фазовращателя (4) соединен с информационным входом второго перемножителя (3), при этом выход каждого указанного перемножителя подключен к соответствующим первому и второму входам сумматора (5), выход которого является выходом отдельного блока преобразования, при этом опорные входы первых перемножителей (2.1, 2.2) и опорные входы вторых перемножителей (3.1, 3.2) первого и второго блоков преобразования соответственно объединены и являются входами квадратурных опорных колебаний удвоенной частоты дискретизации, опорные входы первых перемножителей (2.3, 2.4) и опорные входы вторых перемножителей (3.3, 3.4) третьего и четвертого блоков преобразования соответственно объединены и являются входами квадратурных опорных колебаний частоты дискретизации, опорные входы первых перемножителей (2.5-2.8) и опорные входы вторых перемножителей (3.5-3.8) пятого - восьмого блоков преобразования соответственно объединены и являются входами квадратурных опорных колебаний половинной частоты дискретизации, информационный вход первого блока преобразования является информационным входом преобразователя цифровых отсчетов, а выход восьмого блока преобразования является выходом преобразователя последовательности цифровых отсчетов.
RU2001127206A 2001-10-08 2001-10-08 Способ передачи информации и преобразователь последовательности цифровых отсчетов RU2207737C1 (ru)

Priority Applications (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2001127206A RU2207737C1 (ru) 2001-10-08 2001-10-08 Способ передачи информации и преобразователь последовательности цифровых отсчетов
EP02800801A EP1453265A4 (en) 2001-10-08 2002-03-20 METHODS OF TRANSMITTING INFORMATION
CNB028183924A CN100474849C (zh) 2001-10-08 2002-03-20 信息传输方法
JP2003535427A JP3977809B2 (ja) 2001-10-08 2002-03-20 情報伝送方法
PCT/RU2002/000102 WO2003032594A1 (en) 2001-10-08 2002-03-20 Information transfer methods
US10/490,092 US7212577B2 (en) 2001-10-08 2002-03-20 Information transfer methods

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2001127206A RU2207737C1 (ru) 2001-10-08 2001-10-08 Способ передачи информации и преобразователь последовательности цифровых отсчетов

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2207737C1 true RU2207737C1 (ru) 2003-06-27

Family

ID=29210561

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2001127206A RU2207737C1 (ru) 2001-10-08 2001-10-08 Способ передачи информации и преобразователь последовательности цифровых отсчетов

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2207737C1 (ru)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2444066C1 (ru) * 2010-12-17 2012-02-27 Федеральное государственное унитарное предприятие "Специальное научно-производственное объединение "Элерон" (ФГУП "СНПО "Элерон") Способ дискретной передачи информации
RU2798980C1 (ru) * 2022-11-22 2023-06-30 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения" Устройство формирования сигнала однополосной модуляции

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2444066C1 (ru) * 2010-12-17 2012-02-27 Федеральное государственное унитарное предприятие "Специальное научно-производственное объединение "Элерон" (ФГУП "СНПО "Элерон") Способ дискретной передачи информации
RU2798980C1 (ru) * 2022-11-22 2023-06-30 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения" Устройство формирования сигнала однополосной модуляции

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4588979A (en) Analog-to-digital converter
Claasen et al. On stationary linear time-varying systems
KR0130471B1 (ko) Ssb 신호 발생기
US5831879A (en) Digital transmit filter
Freeny et al. Design of digital filters for an all digital frequency division multiplex-time division multiplex translator
CA1115355A (en) Binary transversal filter
KR100616767B1 (ko) 개량형 디지털 중간 대 기저 대역 복조기를 갖는 수신기
JPH10304001A (ja) 変調器及び変調方法
US3971922A (en) Circuit arrangement for digitally processing a given number of channel signals
EP0145056B1 (en) Digital pulse compression filter
US4797844A (en) Digital mixing apparatus which attenuates the sum frequency of the mixed signals
JPH03226135A (ja) スペクトラム拡散通信用相関器
US5777908A (en) Comb filter with a smaller number of delay elements
EP0214649A2 (en) FDM-TDM transmultiplexing system
RU2207737C1 (ru) Способ передачи информации и преобразователь последовательности цифровых отсчетов
US4086536A (en) Single sideband transmitter apparatus
US7212577B2 (en) Information transfer methods
Maruthi et al. implementation of High performance DUC and DDC for Software Defined Radio Applications
KR930012023B1 (ko) 평탄한 엔벨로프 특성을 갖는 bpsk 변조회로
RU2211530C2 (ru) Способ передачи информации
JPH11251969A (ja) 周波数ホッピングスペクトラム拡散方式の受信装置
RU2251212C2 (ru) Способ фазоструктурных преобразований сигналов и устройство для его осуществления
KR0149940B1 (ko) 신호 처리기를 이용한 협대역 간이 무선용 선형화기
JP3441255B2 (ja) 信号発生装置およびこれを用いた送信装置
JPH06104943A (ja) 四相位相変調装置

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20181009