RU2571390C1 - Способ передачи дискретной информации по гидроакустическому каналу связи в условиях многолучевого распространения сигнала - Google Patents
Способ передачи дискретной информации по гидроакустическому каналу связи в условиях многолучевого распространения сигнала Download PDFInfo
- Publication number
- RU2571390C1 RU2571390C1 RU2014131663/08A RU2014131663A RU2571390C1 RU 2571390 C1 RU2571390 C1 RU 2571390C1 RU 2014131663/08 A RU2014131663/08 A RU 2014131663/08A RU 2014131663 A RU2014131663 A RU 2014131663A RU 2571390 C1 RU2571390 C1 RU 2571390C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- signal
- information
- sequence
- clock signal
- information signal
- Prior art date
Links
Landscapes
- Noise Elimination (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области гидроакустической связи. Технический результат - повышение помехоустойчивости передачи информации. На передающей стороне осуществляют формирование синхросигнала и исходного информационного сигнала, имеющих малый коэффициент взаимной корреляции, на приемной стороне осуществляют вычисление спектральных отсчетов комплексной огибающей принятого синхросигнала и комплексной огибающей посылки принятого информационного сигнала, на передающей стороне из выбранного объема ансамбля информационных сигналов, содержащего m циклических сдвигов исходного информационного сигнала, формируют передаваемый сигнал, состоящий из К информационных кадров, содержащих одну посылку синхросигнала и L посылок информационных сигналов, на приемной стороне для каждой посылки принятого информационного сигнала формируют вспомогательную последовательность, осуществляют поэлементное умножение вспомогательной последовательности на комплексно-сопряженную последовательность, выполняют обратное дискретное преобразование Фурье полученной последовательности для вычисления комплексной огибающей автокорреляционной функции синхросигнала, сдвинутой во времени на m тактов, в огибающей производят поиск позиции максимальной компоненты и отождествляют найденную позицию с цифровым кодом m, передаваемым информационным сигналом в кадре. 1 ил.
Description
Изобретение относится к области гидроакустической связи и может быть использовано, в частности, при построении систем передачи телеметрической информации подводных аппаратов, гидроакустических навигационных систем.
При передаче сигналов по гидроакустическому каналу основными факторами, ограничивающими эффективность работы систем связи, являются многолучевое распространение сигналов и случайная изменчивость параметров среды в каждом из путей распространения. Многолучевость вызывает интерференцию сигналов в точке приема, которая является одним из основных препятствий для повышения достоверности и скорости передачи информации [Финк Л.М. Теория передачи дискретных сообщений. М.: Советское радио, 1970]. Для передачи информации в таких условиях используются сложные шумоподобные сигналы, обладающие большой базой - большим по сравнению с единицей значением произведения длительности посылки сигнала на ширину полосы занимаемых им частот, а на приемной стороне применяется корреляционная обработка, позволяющая осуществить прием сигналов с разнесением по времени их прихода и перевести многолучевость из разряда мешающих явлений в разряд явлений, способствующих повышению достоверности приема информации [Петрович Н.Т., Размахнин М.К. Системы связи с шумоподобными сигналами. М.: Советское радио, 1989].
Известны способы [Финк Л.М. Теория передачи дискретных сообщений. М.: Советское радио, 1970; Курьянов Б.Ф., Пенкин М.М. Цифровая акустическая связь в мелком море для океанологических применений // Акустический журнал. 2010. Т. 56. №2. С. 245-255], в которых используются сложные шумоподобные сигналы с большой базой, обеспечивающие наибольшую помехоустойчивость среди различных методов корреляционной обработки сигналов, основанные на взаимно-корреляционном приеме с когерентно-весовым сложением сигналов, приходящих в точку приема по различным лучам. При этом на приемной стороне оценивается импульсная характеристика канала: количество лучевых компонент в принимаемом сигнале, их временные задержки, уровни, начальные фазы, а также величины коэффициента доплеровских искажений. Основным недостатком данных способов является их высокая вычислительная сложность, поскольку для обеспечения высокой достоверности приема информации приемник должен постоянно отслеживать изменения указанных параметров канала, так как в реальных условиях они непрерывно изменяются во времени.
Известны способы [Захаров Ю.В., Коданев В.П. Экспериментальные исследования акустической системы передачи информации с шумоподобными сигналами // Акустический журнал. 1994. Т. 40. №5. С. 799-808; Финк Л.М. Теория передачи дискретных сообщений. М.: Советское радио, 1970], осуществляющие взаимно-корреляционный прием, в которых для уменьшения вычислительных и аппаратных затрат используют упрощенные методы обработки: прием по первому или наиболее мощному приходящему сигналу, либо некогерентное сложение сигналов, распространяющихся по различным лучам. Основным недостатком данных способов является снижение помехоустойчивости по сравнению с взаимно-корреляционным приемом с когерентно-весовым сложением лучевых составляющих принимаемого сигнала.
Известны способы [Ланге Ф. Корреляционная электроника. Л.: Судпромгиз, 1963; Петрович Н.Т., Размахнин М.К. Системы связи с шумоподобными сигналами. М.: Советское радио, 1989; Окунев Ю.Б., Яковлев Л.А. Широкополосные системы связи с составными сигналами. М.: Связь, 1968], в которых уменьшение вычислительных затрат при приеме сигнала достигается применением автокорреляционного приема. Основными недостатками данных способов является их низкая помехоустойчивость по сравнению с взаимно-корреляционным приемом.
Известен способ автокорреляционного приема шумоподобных сигналов, заключающийся в перемножении принимаемого сигнала с опорным сигналом и интегрировании полученного произведения, отличающийся тем, что опорный сигнал формируют путем задержки принимаемого сигнала на время, не большее тактового периода, принимаемый и опорный сигналы сдвигают по фазе на 90°, перемножают между собой, интегрируют полученное произведение, проинтегрированные напряжения возводят в квадрат, суммируют их, извлекают из суммарного напряжения квадратный корень, ограничивают по амплитуде сверху полученное низкочастотное напряжение, формируя короткие отрицательные импульсы, используют их для формирования модулирующей функции в прямом или обратном коде (см. описание изобретения к патенту РФ №2309550, МПК H04L 27/22, публикация 27.10.2007). Основным недостатком данного способа является его неустойчивость к условиям многолучевого распространения.
Наиболее близким способом, который выбран в качестве прототипа, является способ передачи информации с помощью шумоподобных сигналов, включающий модуляцию несущего колебания шумоподобным сигналом на передающей стороне, передачу модулированного сигнала через линию связи, нахождение автокорреляционной функции Y(τ) сигнала на приемной стороне и принятие решения о значении передаваемого символа путем сравнительного анализа значений Y(τ), вычисленных для различных τ, причем в качестве модулирующего шумоподобного сигнала используют периодическую псевдошумовую последовательность, каждый символ
алфавита кодируют периодическим шумоподобным сигналом со своим отличным от других периодом повторения Ti, а на приемной стороне находят значения автокорреляционной функции Y(τ) входного сигнала при задержке τ, отличающийся тем, что на приемной стороне дополнительно находят значения автокорреляционной функции принятого сигнала при задержках t=2Ti, 3Ti,…nTi, затем суммируют соответствующие значения автокорреляционной функции входного сигнала
и присваивают принятому символу то значение
, для которого результат обработки сигнала S(Ti) оказался максимальным (см. описание изобретения к патенту РФ №2435323, МПК H04L 27/00, публикация 27.11.2011). Основным недостатком данного способа является низкая скорость передачи информации.
Задачами заявляемого изобретения являются:
- повышение помехоустойчивости передачи информации путем использования преимуществ сложных шумоподобных сигналов с большой базой;
- снижение аппаратных и вычислительных затрат путем применения автокорреляционного приема.
Сущность заявляемого изобретения заключается в следующем.
Способ передачи дискретной информации по гидроакустическому каналу связи в условиях многолучевого распространения сигнала, включающий на передающей стороне формирование методом ортогонального частотного разделения каналов синхросигнала и исходного информационного сигнала таким образом, что каждый из них, представляет собой частотный сигнал, обладающий большой базой, сгенерированный по формирующей кодовой последовательности
в качестве которой используется последовательность максимальной длины, элементы которой принимают одно из двух возможных значений +1 или -1 и однозначно связаны со значениями начальных фаз φ(k) соответствующих гармонических составляющих частотного сигнала, причем формирующие кодовые последовательности для синхросигнала
и для исходного информационного сигнала
выбираются таким образом, чтобы синхросигнал и информационные сигналы имели малый коэффициент взаимной корреляции, на приемной стороне вычисление с помощью дискретного преобразования Фурье N спектральных отсчетов
комплексной огибающей принятого синхросигнала и N спектральных отсчетов
комплексной огибающей r-й посылки принятого информационного сигнала, отличающийся тем, что на передающей стороне ансамбль информационных сигналов выбирают объемом M=(N+1), содержащим m циклических сдвигов исходного информационного сигнала, определяемых цифровым кодом предаваемой информации, формируют передаваемый сигнал, состоящий из К информационных кадров, содержащих одну посылку синхросигнала и следующих за ней без временных пауз L посылок информационных сигналов, на приемной стороне для каждой r-й посылки принятого информационного сигнала формируют вспомогательную последовательность
осуществляют поэлементное умножение вспомогательной последовательности
на комплексно-сопряженную последовательность
, выполняют обратное дискретное преобразование Фурье полученной последовательности для вычисления комплексной огибающей автокорреляционной функции синхросигнала
, сдвинутой во времени на m тактов, в огибающей
производят поиск позиции максимальной компоненты и отождествляют найденную позицию с цифровым кодом m, передаваемым r-м информационным сигналом в кадре.
Сущность заявляемого изобретения поясняется на фиг. 1, где показана временная структура информационных кадров:
СС - посылки синхросигнала; ИС - посылки информационных сигналов; L - количество информационных посылок в кадре.
Заявляемый способ осуществляют следующим образом. На передающей стороне методом ортогонального частотного разделения каналов, например с использованием дискретного преобразования Фурье, формируют синхросигнал и исходный информационный сигнал таким образом, что каждый из них представляет собой составной частотный сигнал
где А - амплитудный множитель, ωc=2πfc, где fc - частота средней гармонической составляющей сигнала, ω1=2π/Tc, Tc - длительность сигнала, φ(k),
- начальные фазы гармонических составляющих сигнала, принимающие одно из двух возможных значений (0, π), N - нечетное количество гармонических составляющих сигнала, заключенных в полосе частот ΔFc=N/Tc, которому соответствует аналитический сигнал
где
- формирующая кодовая последовательность, в качестве которой используют последовательность максимальной длины, элементы которой принимают одно из двух возможных значений +1 или -1 и однозначно связаны со значениями начальных фаз φ(k) соответствующих гармонических составляющих
=exp[jφ(k)], причем синхросигналу соответствует формирующая кодовая последовательность
а исходному информационному сигналу -
,
и
выбираются таким образом, чтобы синхросигнал и информационные сигналы имели малый коэффициент взаимной корреляции, при этом ансамбль информационных сигналов объемом M=(N+1) содержит m циклических сдвигов исходного информационного сигнала, определяемых цифровым кодом предаваемой информации, а формируемый для передачи сигнал состоит из К информационных кадров, каждый из которых содержит одну посылку синхросигнала и следующих за ним L посылок информационных сигналов, передаваемых последовательно без временных пауз, на приемной стороне в принятом информационном кадре выделяют N отсчетов комплексной огибающей синхросигнала, с помощью дискретного преобразования Фурье вычисляют N спектральных отсчетов
этой комплексной огибающей
где К - коэффициент пропорциональности, выделяют N отсчетов комплексной огибающей r-й посылки информационного сигнала в кадре, и с помощью дискретного преобразования Фурье вычисляют N спектральных отсчетов
этой комплексной огибающей
где exp(-j2πmf) характеризует изменение спектральных отсчетов r-й посылки информационного сигнала в результате циклического сдвига исходного информационного сигнала на передаче, формируют вспомогательную последовательность
путем поэлементного умножения спектральных отсчетов комплексной огибающей r-й посылки информационного сигнала
и элементов формирующих кодовых последовательностей исходного информационного сигнала
и синхросигнала
осуществляют поэлементное умножение вспомогательной последовательности
на комплексно-сопряженную последовательность
, над полученной последовательностью выполняют процедуру обратного дискретного преобразования Фурье
результатом которой является комплексная огибающая автокорреляционной функции синхросигнала, сдвинутой во времени на m тактов, в огибающей
производят поиск позиции максимальной компоненты и отождествляют найденную позицию с цифровым кодом m, передаваемым r-м информационным сигналом в кадре.
Заявленное изобретение позволяет сократить аппаратные и вычислительные ресурсы при организации связи в условиях многолучевого распространения сигнала в гидроакустическом канале связи, используя при этом преимущества шумоподобных сигналов с большой базой, обеспечивающей повышение помехоустойчивости передачи информации.
Claims (1)
- Способ передачи дискретной информации по гидроакустическому каналу связи в условиях многолучевого распространения сигнала, включающий на передающей стороне формирование методом ортогонального частотного разделения каналов синхросигнала и исходного информационного сигнала таким образом, что каждый из них представляет собой частотный сигнал, обладающий большой базой, сгенерированный по формирующей кодовой последовательности
осуществляют поэлементное умножение вспомогательной последовательности
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014131663/08A RU2571390C1 (ru) | 2014-07-31 | 2014-07-31 | Способ передачи дискретной информации по гидроакустическому каналу связи в условиях многолучевого распространения сигнала |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014131663/08A RU2571390C1 (ru) | 2014-07-31 | 2014-07-31 | Способ передачи дискретной информации по гидроакустическому каналу связи в условиях многолучевого распространения сигнала |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2571390C1 true RU2571390C1 (ru) | 2015-12-20 |
Family
ID=54871343
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2014131663/08A RU2571390C1 (ru) | 2014-07-31 | 2014-07-31 | Способ передачи дискретной информации по гидроакустическому каналу связи в условиях многолучевого распространения сигнала |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2571390C1 (ru) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2720888C2 (ru) * | 2018-04-12 | 2020-05-13 | Российская Федерация, От Имени Которой Выступает Министерство Промышленности И Торговли Российской Федерации | Способ передачи информации в многоканальной системе гидроакустической связи |
RU2723108C1 (ru) * | 2019-11-19 | 2020-06-08 | Акционерное общество "Концерн "Созвездие" | Способ передачи сигналов с модуляцией фазовым сдвигом по каналу связи с многолучевым распространением |
RU2809757C2 (ru) * | 2021-12-08 | 2023-12-15 | Павел Александрович Молчанов | Способ высокоскоростной передачи и приема информации в гидроакустическом многолучевом канале связи |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4085536A (en) * | 1976-12-13 | 1978-04-25 | Wood Jr Everett J | Automatic fishing device |
US5291459A (en) * | 1993-05-07 | 1994-03-01 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Signal processor having multiple distributed data buffers |
US5412620A (en) * | 1993-03-24 | 1995-05-02 | Micrilor, Inc. | Hydroacoustic communications system robust to multipath |
RU2118052C1 (ru) * | 1996-07-25 | 1998-08-20 | Андрей Константинович Морозов | Способ и устройство (варианты) передачи информации в многолучевом канале |
RU2435323C2 (ru) * | 2010-01-11 | 2011-11-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тамбовский государственный технический университет" (ГОУ ВПО ТГТУ) | Способ передачи информации с помощью шумоподобных сигналов |
-
2014
- 2014-07-31 RU RU2014131663/08A patent/RU2571390C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4085536A (en) * | 1976-12-13 | 1978-04-25 | Wood Jr Everett J | Automatic fishing device |
US5412620A (en) * | 1993-03-24 | 1995-05-02 | Micrilor, Inc. | Hydroacoustic communications system robust to multipath |
US5291459A (en) * | 1993-05-07 | 1994-03-01 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Signal processor having multiple distributed data buffers |
RU2118052C1 (ru) * | 1996-07-25 | 1998-08-20 | Андрей Константинович Морозов | Способ и устройство (варианты) передачи информации в многолучевом канале |
RU2435323C2 (ru) * | 2010-01-11 | 2011-11-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тамбовский государственный технический университет" (ГОУ ВПО ТГТУ) | Способ передачи информации с помощью шумоподобных сигналов |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2720888C2 (ru) * | 2018-04-12 | 2020-05-13 | Российская Федерация, От Имени Которой Выступает Министерство Промышленности И Торговли Российской Федерации | Способ передачи информации в многоканальной системе гидроакустической связи |
RU2723108C1 (ru) * | 2019-11-19 | 2020-06-08 | Акционерное общество "Концерн "Созвездие" | Способ передачи сигналов с модуляцией фазовым сдвигом по каналу связи с многолучевым распространением |
RU2809757C2 (ru) * | 2021-12-08 | 2023-12-15 | Павел Александрович Молчанов | Способ высокоскоростной передачи и приема информации в гидроакустическом многолучевом канале связи |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5842143B2 (ja) | レーダ装置 | |
JP5535024B2 (ja) | レーダ装置 | |
US20170276769A1 (en) | Radar apparatus and radar method | |
JP6123974B2 (ja) | レーダ装置 | |
JP2021165760A (ja) | レーダ装置及びレーダ方法 | |
CN105306399B (zh) | 一种雷达通信一体化信号的优化方法 | |
US20220100008A1 (en) | Methods for computation-free wideband spectral correlation and analysis | |
US20120294456A1 (en) | Signal source localization using compressive measurements | |
RU2571390C1 (ru) | Способ передачи дискретной информации по гидроакустическому каналу связи в условиях многолучевого распространения сигнала | |
Gemba et al. | A performance comparison between m-sequences and linear frequency-modulated sweeps for the estimation of travel-time with a moving source | |
JP3872082B2 (ja) | レーザードップラーレーダ装置 | |
JPWO2006082865A1 (ja) | 送受信方法、周期相互相関のない信号系列の生成方法及び通信機 | |
US20130170576A1 (en) | Assembly and Method for Detecting Multiple Level Signals | |
JP2015036628A (ja) | パッシブレーダ装置 | |
DeFerrari et al. | Ideal signals and processing for continuous active sonar | |
JPH02165086A (ja) | レーダ装置 | |
RU2537042C1 (ru) | Способ формирования амплитудно-фазоманипулированного сигнала | |
RU2797027C1 (ru) | Устройство измерения времени прихода и длительности некогерентной последовательности сверхширокополосных квазирадиосигналов произвольной формы | |
RU2642846C2 (ru) | Способ определения координат источника радиоизлучения | |
Kochańska | A new direct-sequence spread spectrum signal detection method for underwater acoustic communications in shallow-water channel | |
RU2483319C2 (ru) | Способ измерения времени прихода сигнала и устройство для его реализации | |
Kebkal et al. | A frequency-modulated-carrier digital communication technique for multipath underwater acoustic channels | |
JP2011217898A (ja) | 超音波診断装置 | |
WO2004086557A3 (fr) | Procede pour determiner des reponses impulsionnelles d’un milieu vis-à-vis de la transmission d’ondes entre differents points | |
RU2616970C1 (ru) | Способ обработки сигнала системы ГЛОНАСС с частотным разделением |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PC41 | Official registration of the transfer of exclusive right |
Effective date: 20171206 |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180801 |