RU2341019C1 - Способ передачи и приема информации в прямом и обратном направлениях - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к технике связи и может быть использовано в качестве способа передачи и приема информации в прямом и обратном направлениях посредством цифровой связи. Технический результат - повышение эффективности использования частотного ресурса, упрощение решения задачи обеспечения ЭМС, например систем ближней радионавигации и сетей связи стандарта GSM-900. Это достигается тем, что на передающих сторонах прямого и обратного направлений источники информации, при необходимости, форматируют, уплотняют бинарные цифровые потоки (БЦП) в блоках уплотнения, например с временным разделением, и модулируют их в высокочастотных модуляторах, преобразуют в потоки сигналов и на приемных сторонах в обратном порядке потоки сигналов демодулируют в высокочастотных демодуляторах, преобразуют потоки сигналов в потоки уплотненных БЦП, разуплотняют их в соответствующих блоках разуплотнения, форматируют, при необходимости, и подают потребителям информации. При необходимости на передающих сторонах суммируют потоки сигналов других групп источников информации, а на приемных сторонах их разделяют в блоках множественного доступа. При этом во введенном только в прямом направлении перед модулятором, в том числе дополнительно, блоке уплотнения упорядочение, одновременно за такт считывают двоичные цифры х_k БЦП, где

, К_n - число источников информации, умножают х_k на положительные числа а_k, которые образуют, например, из быстровозрастающих чисел а'_k посредством применения схемы Меркла-Хэллмана, и суммируют величины a_kx_k с получением потока цифровых символов

. Во введенном соответственно после демодулятора блоке разуплотнения одновременно за такт преобразуют поток цифровых символов S_n в соответствии со схемой Меркла-Хэллмана в поток цифровых символов S'_n и преобразуют S'_n согласно соотношению

, если

, х_i=1, если

, где i=K_n-1, K_n-2, ..., 1, и х_i=0 в других случаях, в БЦП, которые подают упорядоченно, как и при упомянутом считывании, к выходам блока разуплотнения. 1 з.п. ф-лы, 2 ил., 1 табл.

Description

Изобретение относится к технике связи, а точнее - к способам передачи и приема информации (ППИ) в прямом и обратном направлениях посредством цифровой связи. Рост числа операторов и абонентов, в том числе сотовой связи, обостряет проблему рационального использования частотного ресурса, что, в свою очередь, требует дальнейшего развития и совершенствования способов ППИ. Изобретение позволяет увеличить емкость любой существующей системы передачи и приема информации (СППИ) при заданном количестве отведенных для работы полос частот или обеспечить заданную емкость СППИ меньшим количеством полос частот, т.е. сэкономить частотный ресурс и увеличить технико-экономическую эффективность систем связи с учетом всех компонентов, влияющих на их полную стоимость и технические показатели.

Известен способ передачи и приема информации [Радиотехника: Энциклопедия / Под ред. Ю.Л.Мазора и др. - М.: Издательский дом «Додэка-XXI», 2002, с.63-64], признаки которого реализованы, по-существу, во всех соответствующих способах и являющийся аналогом предлагаемому техническому решению. В этом способе информацию источника последовательно преобразуют в сообщение в физико-электрическом преобразователе информации, кодируют его в кодере, в радиопередающем устройстве модулируют несущую частоту закодированным сообщением и посылают сигнал по каналу связи, принимают сигнал в радиоприемном устройстве, демодулируют его, декодируют и производят обратное электрофизическое преобразование сообщения информации в удобный для потребителя вид.

Наиболее близким аналогом (прототипом) настоящего изобретения является способ передачи и приема информации в прямом и обратном направлениях от источников информации к ее потребителям посредством цифровой связи, в котором в прямом направлении информацию каждого l-того, где

из L_k источников информации подают, в том числе при необходимости, через свой блок форматирования, в котором информацию форматируют в цифровой поток, к одному из L_k входов блока уплотнения синхронизированных бинарных цифровых потоков, например с временным разделением, а с одного k-того, где

выхода блока уплотнения цифровой поток, принадлежащий n-той группе источников информации, где

подают на вход модулятора высокочастотного сигнала, снабженного генератором несущей частоты, с выхода этого модулятора поток сигналов передают к передатчику прямого направления, а от него по крайней мере к одному приемнику прямого направления через канал передачи, совместимый с передаваемым высокочастотным сигналом, принятый поток сигналов подают на вход демодулятора высокочастотного сигнала, с выхода демодулятора цифровой поток подают, в том числе при необходимости, через блок разуплотнения с одним k-тым входом и L_k выходами, в котором разуплотняют синхронизированный цифровой поток, и через свои блоки форматирования, в которых цифровые потоки форматируют в информацию, к соответствующим l-тым потребителям информации, при этом в обратном направлении информацию каждого l-того источника информации подают, при необходимости, через свой блок форматирования, в котором информацию форматируют в цифровой поток, к одному из L_k входов блока уплотнения синхронизированных бинарных цифровых потоков, например с временным разделением, а с его k-того выхода на вход модулятора высокочастотного сигнала, снабженного генератором выделенной источнику информации несущей частоты, с выхода этого модулятора поток сигналов передают к передатчику обратного направления, а от него к приемнику обратного направления через канал передачи, совместимый с передаваемым высокочастотным сигналом, принятый поток сигналов подают на вход демодулятора высокочастотного сигнала, с выхода демодулятора цифровой поток подают, в том числе при необходимости, через блок разуплотнения с одним k-тым входом и L_k выходами, в котором разуплотняют синхронизированный цифровой поток, и через свой блок форматирования, в котором цифровой поток форматируют в информацию, к соответствующему l-тому потребителю информации, причем производят синхронизацию функционирования всех указанных блоков, а при необходимости обеспечения множественного доступа, например с кодовым разделением, в системе передачи и приема информации перед передатчиками прямого и обратного направлений умножают модулированный сигнал s_n(t)=A_n(t)cos[ω₀t+ψ_n(t)] на кодовый сигнал g_n(t) в умножителях, причем кодовые функции {g_n(t)} задают взаимно ортогональными или возможно более близкими к ним, и в блоках множественного доступа, имеющих N входов для доступа потоков сигналов g_n(t)s_n(t), в том числе других групп источников информации, их суммируют, а после приемников прямого и обратного направлений в блоках множественного доступа, имеющих N выходов синхронизированных потоков сигналов, в том числе для других групп потребителей информации, принятый сигнал

умножают на каждый n-тый из N кодовых сигналов g_n(t) и выделяют каждый n-тый сигнал

, который подают на вход соответствующего демодулятора сигнала [прототип: Скляр Бернард. Цифровая связь. Теоретические основы и практическое применение. Изд. 2-е испр.: пер. с англ. - М.: Издательский дом «Вильямс», 2004. - 1104 с. (прототип с.32-36, 782-783)].

Недостатком известных способов ППИ и прототипа по сравнению с заявляемым способом является исчерпание ими возможности дальнейшего повышения их технико-экономической эффективности.

Сущность изобретения направлена на повышение технико-экономической эффективности способа ППИ благодаря тому, что в системе передачи и приема информации в прямом направлении перед модулятором высокой частоты сигнал во введенном, в том числе дополнительно, блоке уплотнения k-тых синхронизированных цифровых потоков с K_n входами и одним n-тым выходом упорядочение, например последовательно от 1 до K_n, одновременно за такт считывают двоичные цифры x_k=0,1 синхронизированных бинарных цифровых потоков, умножают x_k на положительные числа a_k, которые образуют, например, из быстровозрастающих чисел

посредством применения схемы Меркла-Хэллмана, и суммируют величины а_kx_k с получением n-того потока цифровых символов

Соответственно во введенном, в том числе дополнительно, после демодулятора блоке разуплотнения одновременно за такт преобразуют n-тый поток цифровых символов S_n в соответствии со схемой Меркла-Хэллмана в поток цифровых символов

и

преобразуют согласно соотношению

если

х_i=1, если

где i=K_n-1, K_n-2, ..., 1, и х_i=0 в других случаях, в K_n синхронизированных бинарных цифровых потоков, которые подают упорядоченно, как при упомянутом считывании, к выходам введенного блока разуплотнения.

Для достижения указанного технического результата в способе передачи и приема информации в прямом и обратном направлениях от источников информации к ее потребителям посредством цифровой связи, в котором в прямом направлении информацию каждого l-того, где

из L_k источников информации подают, в том числе при необходимости, через свой блок форматирования, в котором информацию форматируют в цифровой поток, к одному из L_k входов блока уплотнения синхронизированных бинарных цифровых потоков, например с временным разделением, а с одного k-того, где

выхода блока уплотнения цифровой поток, принадлежащий n-той группе источников информации, где

подают на вход модулятора высокочастотного сигнала, снабженного генератором несущей частоты, с выхода этого модулятора поток сигналов передают к передатчику прямого направления, а от него по крайней мере к одному приемнику прямого направления через канал передачи, совместимый с передаваемым высокочастотным сигналом, принятый поток сигналов подают на вход демодулятора высокочастотного сигнала, с выхода демодулятора цифровой поток подают, в том числе при необходимости, через блок разуплотнения с одним k-тым входом и L_k выходами, в котором разуплотняют синхронизированный цифровой поток, и через свои блоки форматирования, в которых цифровые потоки форматируют в информацию, к соответствующим l-тым потребителям информации, при этом в обратном направлении информацию каждого l-того источника информации подают, при необходимости, через свой блок форматирования, в котором информацию форматируют в цифровой поток, к одному из L_k входов блока уплотнения синхронизированных бинарных цифровых потоков, например с временным разделением, а с его k-того выхода на вход модулятора высокочастотного сигнала, снабженного генератором выделенной источнику информации несущей частоты, с выхода этого модулятора поток сигналов передают к передатчику обратного направления, а от него к приемнику обратного направления через канал передачи, совместимый с передаваемым высокочастотным сигналом, принятый поток сигналов подают на вход демодулятора высокочастотного сигнала, с выхода демодулятора цифровой поток подают, в том числе при необходимости, через блок разуплотнения с одним k-тым входом и L_k выходами, в котором разуплотняют синхронизированный цифровой поток, и через свой блок форматирования, в котором цифровой поток форматируют в информацию, к соответствующему l-тому потребителю информации, причем производят синхронизацию функционирования всех указанных блоков, а при необходимости обеспечения множественного доступа, например с кодовым разделением, в системе передачи и приема информации перед передатчиками прямого и обратного направлений умножают модулированный сигнал s_n(t)=A_n(t)cos[ω₀t+ψ_n(t)] на кодовый сигнал g_n(t) в умножителях, причем кодовые функции {g_n(t)} задают взаимно ортогональными или возможно более близкими к ним, и в блоках множественного доступа, имеющих N входов для доступа потоков сигналов g_n(t)s_n(t), в том числе других групп источников информации, их суммируют, а после приемников прямого и обратного направлений в блоках множественного доступа, имеющих N выходов синхронизированных потоков сигналов, в том числе для других групп потребителей информации, принятый сигнал

умножают на каждый n-тый из N кодовых сигналов g_n(t) и выделяют каждый n-тый сигнал

, который подают на вход соответствующего демодулятора сигнала, в соответствии с настоящим изобретением в системе передачи и приема информации в прямом направлении перед модулятором высокой частоты сигнал во введенном, в том числе дополнительно, блоке уплотнения k-тых синхронизированных цифровых потоков с K_n входами и одним n-тым выходом упорядочение, например последовательно от 1 до K_n, одновременно за такт считывают двоичные цифры x_k=0,1 синхронизированных бинарных цифровых потоков, умножают х_k на положительные числа a_k, которые образуют, например из быстровозрастающих чисел

посредством применения схемы Меркла-Хэллмана, и суммируют величины а_kx_k с получением n-того потока цифровых символов

, соответственно во введенном, в том числе дополнительно, после демодулятора блоке разуплотнения одновременно за такт преобразуют n-тый поток цифровых символов S_n в соответствии со схемой Меркла-Хэллмана в поток цифровых символов

и

преобразуют согласно соотношению

, если

, х_i=1, если

, где i=K_n-1, K_n-2, ..., 1, и х_i=0 в других случаях, в K_n синхронизированных бинарных цифровых потоков, которые подают упорядоченно, как при упомянутом считывании, к выходам введенного блока разуплотнения.

Кроме того, в прямом и обратном направлениях по крайней мере информацию об опорных уровнях цифровых сигналов передают по крайней мере по одному дополнительному каналу передачи.

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 способ ППИ по настоящему изобретению новым и имеющим изобретательский уровень.

В заявляемом способе ППИ по сравнению с общеизвестными из уровня техники во введенном перед модулятором в прямом направлении, в том числе дополнительно, блоке уплотнения упорядочение одновременно за такт считывают двоичные цифры x_k=0,1 синхронизированных бинарных цифровых потоков, умножают х_k на положительные числа а_k, которые образуют, например, из быстровозрастающих чисел

посредством применения схемы Меркла-Хэллмана, и суммируют величины a_kx_k с получением n-того потока цифровых символов

. Соответственно во введенном, в том числе дополнительно, после демодулятора блоке разуплотнения одновременно за такт преобразуют n-тый поток цифровых символов S_n в соответствии со схемой Меркла-Хэллмана в поток цифровых символов

и

преобразуют согласно соотношению

, если

, х_i=1, если

, где i=K_n-1, K_n-2, ..., 1, и х_i=0 в других случаях, в K_n синхронизированных бинарных цифровых потоков, которые подают упорядоченно, как при упомянутом считывании, к выходам введенного блока разуплотнения. Эти действия позволяют с помощью соответствующих программных средств обеспечить повышение технико-экономической эффективности известных систем.

Способ ППИ по настоящему изобретению может быть воплощен в устройстве, блок-схемы которого представлены на фиг 1 (реализация способа-прототипа) и фиг.2 (реализация заявляемого способа).

На чертежах в скобки заключены номера цифровых потоков групп источников информации, поступающих в блоки множественного доступа на передающих сторонах системы и выходящих из блоков множественного доступа на приемных сторонах системы.

Как и в прототипе, в реализующей способ системе передачи и приема информации (фиг.1 и 2) в прямом и обратном направлениях от источников информации 1 (и соответственно 17) к ее потребителям 2 (и соответственно 31) посредством цифровой связи каждый l-тый, где

из L_k источников информации из n-той группы источников информации, где

подключен, в том числе при необходимости, через свой блок форматирования 3 информации в цифровой поток и блок уплотнения 4, например с временным разделением, синхронизированных бинарных цифровых потоков с L_k входами 5 и одним выходом 6 k-того, где

цифрового потока к модулятору высокочастотного сигнала 7, снабженному генератором несущей частоты 8 и соединенному с передатчиком прямого направления 9. Последний функционально связан через канал передачи 10, совместимый с передаваемым высокочастотным сигналом, по крайней мере с одним приемником прямого направления 11, который подключен через демодулятор высокочастотного сигнала 12 и, при необходимости, через блок разуплотнения 13 синхронизированного цифрового потока с одним входом 14 и L_k выходами 15 и свой блок форматирования 16 цифрового потока в информацию к соответствующему потребителю информации 2. При этом в обратном направлении каждый из источников информации 17 подключен, при необходимости, через свой блок форматирования 18 информации в цифровой поток и блок уплотнения 19, например, с временным разделением, синхронизированных бинарных цифровых потоков с L_k входами 20 и выходом 21 к модулятору высокочастотного сигнала 22, снабженному генератором 23 выделенной источнику информации несущей частоты и соединенному с передатчиком обратного направления 24. Последний функционально связан через канал передачи 10, совместимый с передаваемым высокочастотным сигналом, с приемником обратного направления 25, который подключен через демодулятор высокочастотного сигнала 26 и, в том числе при необходимости, через блок разуплотнения 27 синхронизированного цифрового потока с одним входом 28 и L_k выходами 29 и свой блок форматирования 30 цифрового потока в поток информации к соответствующему потребителю информации 31. Все указанные блоки функционально связаны с системой синхронизации 42. При необходимости обеспечения множественного доступа, например с кодовым разделением, перед передатчиками прямого 9 и обратного 24 направлений введены умножители 32 и 37 модулированного сигнала s_n(t)=A_n(t)cos[ω₀t+ψ_n(t)] на кодовый сигнал g_n(t), причем кодовые функции {g_n(t)} взаимно ортогональны или как можно более близки к ним. Соответственно введены блоки множественного доступа 33 и 38, имеющие N входов 34 и 39 для доступа потоков сигналов g_n(t)s_n(t), в том числе других групп источников информации, и их суммирования. После приемников прямого 11 и обратного 25 направлений введены блоки множественного доступа 35 и 40, имеющие, соответственно, N выходов 36 и 41 синхронизированных потоков сигналов, в том числе для других групп потребителей информации, и выполненные с возможностью синхронизированного умножения принятого сигнала

на каждый n-тый из N кодовых сигналов g_n(t) с выделением каждого n-того сигнала

, подаваемого на вход соответствующего демодулятора сигнала 12 или 26.

В системе ППИ (фиг.2) только в прямом направлении перед модулятором высокочастотного сигнала 7 введен, в том числе дополнительно, n-тый блок уплотнения 43 k-тых синхронизированных цифровых потоков с К_n входами 44 и одним выходом 45, выполненный с возможностью производства упорядоченного, например последовательного от 1 до К_n, одновременного за такт считывания двоичных цифр x_k=0,1 синхронизированных бинарных цифровых потоков, умножения x_k на положительные числа а_k, которые образуют, например, из быстровозрастающих чисел

посредством применения схемы Меркла-Хэллмана, и суммирования величин а_kх_k с получением n-того потока цифровых символов

. Соответственно после демодулятора 12 введен, в том числе дополнительно, n-тый блок разуплотнения 46 с одним входом 47 и K_n выходами 48, выполненный с возможностью одновременного за такт преобразования n-того потока цифровых символов S_n в соответствии со схемой Меркла-Хэллмана в поток цифровых символов

и преобразования

согласно соотношению

, если

, х_i=1, если

, где i=K_n-1, K_n-2, ..., 1, и х_i=0 в других случаях, в K_n синхронизированных бинарных цифровых потоков, подаваемых упорядоченно, как при упомянутом считывании, к выходам 48 введенного блока разуплотнения 46.

Сущность способа заключается в следующем. В прямом направлении информацию каждого l-того, где

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

, подают, в том числе при необходимости, через свой блок форматирования 3, в котором информацию форматируют в цифровой поток, к одному из L_k входов 5 n-того блока уплотнения 4 синхронизированных бинарных цифровых потоков (этот блок уплотнения, например с временным разделением, может, при необходимости, присутствовать в действующей системе ППИ). Цифровой поток (k-тый, где

) с выхода 6 блока уплотнения 4 поступает на один из K_n входов 44 блока уплотнения 43. В нем упорядоченно, например последовательно от 1 до K_n, одновременно за такт считывают двоичные цифры x_k=0,1 синхронизированных бинарных цифровых потоков, поступающих через K_n входов 44, умножают х_k на положительные числа а_k, которые образуют, например, из быстровозрастающих чисел

посредством применения схемы Меркла-Хэллмана, и суммируют величины а_kx_k с получением n-того потока цифровых символов

. Схема Меркла-Хэллмана [Mercal R.C. and Nellman М.Е.Hiding Information and Signatures in Trap-Door Knapsacks. IEEE, Trans. Inf. Theory, vol. IT24, September, 1978, pp.525-530] основана на образовании вектора рюкзака, который не является быстровозрастающим. При этом задача о рюкзаке обязательно включает «лазейку», позволяющую авторизованным пользователям решить задачу.

Далее поток цифровых символов S_n подают с выхода 45 на вход высокочастотного модулятора 7, снабженного генератором несущей частоты 8. Этот поток сигналов с выхода модулятора 7 передают через передатчик 9 по крайней мере к одному приемнику 11 через канал передачи 10, совместимый с передаваемым высокочастотным сигналом. Принятый поток сигналов подают на вход n-того демодулятора высокочастотного сигнала 12. Синхронизированный цифровой поток с выхода демодулятора 12 подают на вход 47 по крайней мере одного n-того блока разуплотнения 46. В блоке разуплотнения 46 одновременно за такт преобразуют n-тый поток цифровых символов S_n в соответствии со схемой Меркла-Хэллмана в поток цифровых символов

и

преобразуют согласно соотношению

, если

, х_i=1, если

, где i=K_n-1, K_n-2, ..., 1, и х_i=0 в других случаях, в К_n синхронизированных бинарных цифровых потоков. Эти потоки подают с выходов 48 блока разуплотнения 46, в том числе при необходимости (т.е., если указанные ниже блоки имеются в действующей системе ППИ), к одному входу 14 блока разуплотнения 13 синхронизированного цифрового потока, имеющего L_k выходов 15, и далее - к своим блокам форматирования 16. В блоках 16 l-тые цифровые потоки форматируют в информацию, которую направляют к соответствующим потребителям информации 2.

В обратном направлении информацию каждого из источников 17 подают, при необходимости, через свой блок форматирования 18 информации в цифровой поток к одному из L_k входов 20 блока уплотнения 19 синхронизированных бинарных цифровых потоков (этот блок уплотнения, например, с временным разделением, может, при необходимости, присутствовать в действующей системе ППИ). Цифровой поток с выхода 21 блока уплотнения 19 подают на вход высокочастотного модулятора 22, снабженного генератором 23 несущей частоты, выделенной источнику информации, и далее передают через передатчик 24 по крайней мере одному приемнику обратного направления 25 через канал передачи 10, совместимый с передаваемым высокочастотным сигналом. Принятый поток сигналов подают на вход демодулятора высокочастотного сигнала 26. Синхронизированный цифровой поток с выхода демодулятора 26 подают, в том числе при необходимости (т.е., если указанные ниже блоки имеются в действующей системе ППИ), к одному входу 28 блока разуплотнения 27 синхронизированного цифрового потока, имеющего L_k выходов 29, и далее - к своим блокам форматирования 30. В блоках 30 l-тые цифровые потоки форматируют в информацию, которую направляют к соответствующим потребителям информации 31. При этом производят синхронизацию функционирования всех указанных блоков.

При необходимости обеспечения множественного доступа, например с кодовым разделением, перед передатчиками прямого и обратного направлений 9 и 24 умножают модулированный сигнал s_n(t)=A_n(t)cos[ω₀t+ψ_n(t)] на кодовый сигнал g_n(t) в умножителях 32 и 37 и суммируют синхронизированные потоки сигналов g_n(t)s_n(t), в том числе других групп источников информации, в блоках множественного доступа 33 и 38, имеющих N входов 34 и 39 для доступа, в том числе других групп источников информации. При этом кодовые функции {g_n(t)} должны быть взаимно ортогональны или как можно более близки к ним. После приемников прямого и обратного направлений 11 и 25 разделяют синхронизированные потоки сигналов в соответствующих блоках множественного доступа 35 и 40, имеющих N выходов 36 и 41, в том числе для других групп потребителей информации, и выполненных с возможностью синхронизированного умножения принятого сигнала

на каждый n-тый из N кодовых сигналов g_n(t) с выделением каждого n-того сигнала

, который подают на вход соответствующих демодуляторов сигналов 12 и 26.

На чертежах блоки множественного доступа, имеющиеся в системе блоки уплотнения известного типа и блоки форматирования обозначены пунктирной линией, что означает их использование при необходимости. При отсутствии необходимости множественного доступа сигнал из модуляторов 7 и 22 подают на передатчики 9 и 24, а из приемников 11 и 25 - на демодуляторы 12 и 26 по линиям связи, обозначенным n.

Для повышения надежности работы системы целесообразно передавать информацию об опорных, например единичных, уровнях цифровых сигналов. Ее можно передавать, например, через несколько тактов по основному каналу. Однако в ряде случаев может оказаться целесообразным передавать эту и другую информацию, необходимую для организации работы системы по дополнительному каналу. Поэтому по крайней мере информацию об опорных уровнях цифровых сигналов передают по крайней мере по одному дополнительному каналу передачи.

Во введенном, в том числе дополнительно, блоке уплотнения на каждом такте (т.е. одновременно) упорядоченно считывают информацию, поступающую от K_n источников. Отметим, что каждый информационный канал может нести информацию произвольного вида, например, закодированную любым кодом или смесью кодов. Считанная информация преобразуется в поток цифровых символов. В блоке разуплотнения одновременно за такт поток цифровых символов восстанавливают (разуплотняют) в K_n синхронизированных бинарных цифровых потоков и подают их упорядоченно, как и при считывании в блоке уплотнения, к потребителям в удобном для них виде.

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

Для уплотнения и разуплотнения (восстановления исходной информации) применяются эффективные вычислительные алгоритмы, в том числе известные, что облегчает их аппаратно-программную реализацию.

В данном техническом решении при передаче информации множества источников в прямом направлении используется одна частота, а при передаче информации в обратном направлении каждый источник использует, как в прототипе, выделенную ему частоту. Применительно, например, к сотовой связи данное техническое решение позволяет уменьшить количество частот, необходимых для работы передатчиков базовых станций (БС) сотовой связи, и высвободить значительную часть частот передатчиков БС, в том числе в полосе частот, используемых в системах связи стандарта GSM-900. Это важно для практики, т.к. передатчики БС используют полосу частот, в которой работают авиационные бортовые средства системы ближней радионавигации и посадки, и создают им непреднамеренные радиопомехи. Следовательно, уменьшение количества рабочих частот передатчиков БС, покрывающих территорию страны, позволяет существенно упростить решение задачи обеспечения электромагнитной совместимости, например систем ближней радионавигации и сетей стандарта GSM-900 [Приходько В.В., Панов В.П., Калугин В.Г. Научно-технические аспекты проведения летных исследований для обеспечения ЭМС систем ближней радионавигации и сетей GSM-900. Электросвязь, №1, 2005].

Ниже представлена таблица, иллюстрирующая передачу и прием трех потоков текстовой информации в заявляемом способе.

В таблице в столбцах 1, 4, 7 приведены потоки текстовой информации трех источников:

В столбцах 2, 5, 8 приведены соответствующие текстовой информации бинарные цифровые потоки x₁, x₂, x₃ соответственно. Уплотнение и разуплотнение произведены по правилу, приведенному в упомянутом примере в отличительной части заявляемого изобретения.

Выбраны следующие значения быстровозрастающих чисел:

,

,

. Сумма этих чисел равна 7. Далее выбраны простое число М=11, превосходящее эту сумму, и случайное число W (1<W<M), равное 4. Сформировано W^-1, удовлетворяющее соотношению WW^-1mod M=1, оно равно 3. Значения a_i получены по формуле

и равны а₁=4, a₂=8, a₃=5.

В столбцах 3, 6, 9 приведены произведения а₁x₁, а₂x₂, a₃x₃, соответственно. В столбце 10 приведен передаваемый поток цифровых символов

, полученных в блоке уплотнения 43 путем упорядоченного, последовательно от первого до третьего потока, одновременного за такт считывания двоичных цифр бинарных цифровых потоков и их преобразования в указанный поток цифровых символов.

В столбце 11 приведен преобразованный в соответствии с формулой S'=W^-1S mod М поток цифровых символов S'. В столбцах 12, 14, 16 приведены результаты одновременного за такт преобразования в блоке разуплотнения 46 потока цифровых символов S' в три бинарных цифровых потока, подаваемых упорядоченно, как при упомянутом считывании, на выходы блока разуплотнения и далее распределяемых к соответствующим потребителям информации. В столбцах 13, 15, 17 приведены полученные адресатами потоки текстовой информации. В таблице обозначено: • - точка,

- пробел.

Этот простейший из возможных примеров использования заявляемой СППИ наглядно показывает возможность одновременной передачи и приема трех потоков текстовой информации по одному каналу, что повышает эффективность использования частотного ресурса. Кроме того, изобретение позволяет повысить структурную и информационную скрытность передаваемого цифрового сигнала в дополнение к используемым законам кодирования.

Отметим также, что приведенный пример получения потока цифровых символов и его обратного преобразования в бинарные цифровые потоки эквивалентен решению задачи, основанной на образовании вектора рюкзака, который не является быстровозрастающим (схема Меркла-Хэллмана). При этом, как указывалось, задача о рюкзаке обязательно включает «лазейку», позволяющую авторизованным пользователям решить задачу.

Настоящее изобретение полезно тем, что оно может быть применено на практике для развития и совершенствования любой системы цифровой связи с любой организацией ее работы, например, уже использующей известные методы множественного доступа (с частотным, временным, кодовым, пространственным и поляризационным разделением) и известные методы обработки сигналов, в том числе, например, для всех известных стандартов сотовой связи.

Промышленная применимость.

Настоящее изобретение может быть применено в СППИ, использующих высокочастотные сигналы в любых системах связи. СППИ по данному изобретению позволяет эффективно использовать частотный 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 (2)

1. Способ передачи и приема информации в прямом и обратном направлениях от источников информации к ее потребителям посредством цифровой связи, в котором в прямом направлении информацию каждого l-го, где

, из L_k источников информации подают, в том числе при необходимости, через свой блок форматирования, в котором информацию форматируют, в цифровой поток, к одному из L_k входов блока уплотнения синхронизированных бинарных цифровых потоков, например, с временным разделением, а с одного k-го, где

выхода блока уплотнения цифровой поток, принадлежащий n-й группе источников информации, где

, подают на вход модулятора высокочастотного сигнала, снабженного генератором несущей частоты, с выхода этого модулятора поток сигналов передают к передатчику прямого направления, а от него по крайней мере к одному приемнику прямого направления через канал передачи, совместимый с передаваемым высокочастотным сигналом, принятый поток сигналов подают на вход демодулятора высокочастотного сигнала, с выхода демодулятора цифровой поток подают, в том числе при необходимости, через блок разуплотнения с одним k-м входом и L_k выходами, в котором разуплотняют синхронизированный цифровой поток, и через свои блоки форматирования, в которых цифровые потоки форматируют в информацию, к соответствующим l-м потребителям информации, при этом в обратном направлении информацию каждого l-го источника информации подают при необходимости, через свой блок форматирования, в котором информацию форматируют в цифровой поток, к одному из L_k входов блока уплотнения синхронизированных бинарных цифровых потоков, например, с временным разделением, а с его k-го выхода на вход модулятора высокочастотного сигнала, снабженного генератором выделенной источнику информации несущей частоты, с выхода этого модулятора поток сигналов передают к передатчику обратного направления, а от него - к приемнику обратного направления через канал передачи, совместимый с передаваемым высокочастотным сигналом, принятый поток сигналов подают на вход демодулятора высокочастотного сигнала, с выхода демодулятора цифровой поток подают, в том числе, при необходимости, через блок разуплотнения с одним k-м входом и L_k выходами, в котором разуплотняют синхронизированный цифровой поток, и через свой блок форматирования, в котором цифровой поток форматируют в информацию, к соответствующему l-му потребителю информации, причем производят синхронизацию функционирования всех указанных блоков, а при необходимости обеспечения множественного доступа, например, с кодовым разделением, в системе передачи и приема информации перед передатчиками прямого и обратного направлений умножают модулированный сигнал s_n(t)=A_n(t)cos[ω₀t+ψ_n(t)] на кодовый сигнал g_n(t) в умножителях, причем кодовые функции {g_n(t)} задают взаимно ортогональными или возможно более близкими к ним, и в блоках множественного доступа, имеющих N входов для доступа потоков сигналов g_n(t)s_n(t), в том числе других групп источников информации, их суммируют, а после приемников прямого и обратного направлений в блоках множественного доступа, имеющих N выходов синхронизированных потоков сигналов, в том числе для других групп потребителей информации, принятый сигнал

умножают на каждый n-й из N кодовых сигналов g_n(t) и выделяют каждый n-й сигнал

, который подают на вход соответствующего демодулятора сигнала, отличающийся тем, что в системе передачи и приема информации в прямом направлении сигнал во введенном, в том числе дополнительно, перед модулятором высокой частоты блоке уплотнения k-х синхронизированных цифровых потоков с K_n входами и одним n-м выходом упорядочение, например, последовательно от 1 до K_n, одновременно за такт считывают двоичные цифры х_k=0,1 синхронизированных бинарных цифровых потоков, умножают х_k на положительные числа а_k, которые образуют, например, из быстровозрастающих чисел а'_k посредством применения схемы Меркла-Хэллмана, и суммируют величины a_kx_k с получением n-го потока цифровых символов

, соответственно во введенном, в том числе дополнительно, после демодулятора блоке разуплотнения одновременно за такт преобразуют n-й поток цифровых символов S_n в соответствии со схемой Меркла-Хэллмана в поток цифровых символов S'_n, и S'_n преобразуют согласно соотношению

, если

, х_i=1, если

, где i=K_n-1, K_n-2, ..., 1, и х_i=0 в других случаях, в K_n синхронизированных бинарных цифровых потоков, которые подают упорядоченно, как при упомянутом считывании к выходам введенного блока разуплотнения.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в прямом и обратном направлениях по крайней мере информацию об опорных уровнях цифровых сигналов передают по крайней мере по одному дополнительному каналу передачи.

Images