RU2591007C1 - Method of encoding information and device for implementation thereof - Google Patents

Method of encoding information and device for implementation thereof Download PDF

Info

Publication number
RU2591007C1
RU2591007C1 RU2014151686/08A RU2014151686A RU2591007C1 RU 2591007 C1 RU2591007 C1 RU 2591007C1 RU 2014151686/08 A RU2014151686/08 A RU 2014151686/08A RU 2014151686 A RU2014151686 A RU 2014151686A RU 2591007 C1 RU2591007 C1 RU 2591007C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
information
wave
information signal
signal
sequence
Prior art date
Application number
RU2014151686/08A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Иван Владимирович Малыгин
Original Assignee
Иван Владимирович Малыгин
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 Иван Владимирович Малыгин filed Critical Иван Владимирович Малыгин
Priority to RU2014151686/08A priority Critical patent/RU2591007C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2591007C1 publication Critical patent/RU2591007C1/en

Links

Images

Landscapes

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

Abstract

FIELD: radio engineering.
SUBSTANCE: invention relates to radio engineering and specifically to wireless digital communication, and can be used for encoding information in digital cellular, personal and mobile systems. Method is based on modulation of input information signal and comprises steps of digitising and scrambling signal, processing obtained data as follows: encoding obtained unit of information signal of upper half-wave sinusoidal carrier, and a logic zero - lower half-wave, wherein number of zeros and number of units in output sequence is almost equal to each other, and their distribution on sequence is equiprobable.
EFFECT: technical result consists in narrow spectral width of signals of transmitted information, high transmission speed.
1 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к радиотехнике, а именно к беспроводной цифровой связи и может быть использовано в области цифровых сотовых, персональных и подвижных систем.The invention relates to radio engineering, namely to wireless digital communications and can be used in the field of digital cellular, personal and mobile systems.

Общей проблемой этих систем является уменьшение ширины спектра сигналов, а следовательно, увеличение скорости передачи.A common problem with these systems is to reduce the width of the spectrum of the signals, and consequently, increase the transmission speed.

Общеизвестны виды модуляции информационных сигналов: амплитудная, частотная, фазовая и др.Well-known types of modulation of information signals: amplitude, frequency, phase, etc.

Наиболее близким аналогом является способ модуляции, при котором значительно вырастает скорость передачи, см. книгу К. Феер, "Беспроводная цифровая связь". М.: Радио и Связь, 2000, с. 470 и 478? рис. 11.3.4. В этой системе предложено сглаживание передаваемых импульсных сигналов ("заваливание" их верхушек).The closest analogue is the modulation method, in which the transmission speed increases significantly, see the book by K. Feer, "Wireless Digital Communication". M .: Radio and Communication, 2000, p. 470 and 478? fig. 11.3.4. In this system, smoothing of the transmitted pulsed signals is proposed (“overwhelming” their tops).

Недостаток: это половинчатое решение, т.к. лог. 1 кодируется самими импульсами, а лог. 0 расстоянием между импульсами, что не даст желаемого быстродействия, т.к. спектральная плотность передаваемых сигналов остается достаточно широкой.Disadvantage: this is a half solution, because the log. 1 is encoded by the pulses themselves, and the log. 0 distance between pulses, which will not give the desired speed, tk. the spectral density of the transmitted signals remains wide enough.

Технической задачей изобретения является сужение ширины спектра сигналов передаваемой информации, а следовательно? повышение скорости передачи, т.е. повышение качества кодирования.An object of the invention is the narrowing of the width of the spectrum of the signals of the transmitted information, and therefore? increase in transmission rate, i.e. improving the quality of coding.

Технический результат достигается тем, что применяют новый вид модуляции: синусоидальная, при которой логическая единица информационного сигнала кодируется положительной полуволной синусоидальной несущей, а логический ноль - нижней полуволной.The technical result is achieved by using a new type of modulation: sinusoidal, in which the logical unit of the information signal is encoded by a positive half-wave sinusoidal carrier, and a logical zero by the lower half-wave.

Такой системы кодирования до настоящего времени не существует.Such a coding system to date does not exist.

Для решения поставленной задачи предлагается способ кодирования информации, основанный на модуляции входного информационного сигнала, который сигнал оцифровывают, скремблируют, обрабатывают полученную информационную последовательность следующим образом: кодируют полученную единицу информационного сигнала верхней полуволной синусоидальной несущей, а логический ноль - нижней полуволной, причем количество нулей и количество единиц в выходной последовательности практически равны между собой, а их распределение по последовательности равновероятно; при этом устройство содержит в своем составе входную информационную шину, устройство управления, скремблер, ЦАП, ФНЧ и усилитель мощности, нагруженный на антенну радиоканала, со следующим соединениями: шина входного информационного сигнала соединена с первым входом устройства управления, выход скремблера - со вторым его входом, выходы устройства управления - с входа ЦАПа, выход которого через ФНЧ и усилитель мощности, соединенный с антенной радиоканала.To solve this problem, we propose a method of encoding information based on the modulation of the input information signal, which the signal is digitized, scrambled, and processed the received information sequence as follows: encode the received unit of the information signal of the upper half-wave sinusoidal carrier, and the logical zero - the lower half-wave, and the number of zeros and the number of units in the output sequence are almost equal to each other, and their distribution by sequence with equal probability; the device comprises an input information bus, a control device, a scrambler, DAC, low-pass filter and a power amplifier loaded on the radio channel antenna with the following connections: the input information signal bus is connected to the first input of the control device, the output of the scrambler is connected to its second input The outputs of the control device are from the input of the DAC, whose output is through the low-pass filter and a power amplifier connected to the antenna of the radio channel.

На фиг. 1 представлена электрическая структурная схема устройства, на фиг. 2 - вид синусоидальной синтезированной несущей, а на фиг. 3 - спектр одного периода этой несущей.In FIG. 1 is an electrical block diagram of a device; FIG. 2 is a view of a sinusoidal synthesized carrier, and FIG. 3 - spectrum of one period of this carrier.

На фиг. 1 приняты следующие обозначения: 1 - устройство управления (УУ), 2 - скремблер, 3 - ЦАП, 4 - ФНЧ, 5 - усилитель мощности (УМ), 6 - источник питания, А - антенна, РК - радиоканал. Фиг. 1 имеет следующие соединения: шина информационного сигнала (инф. сигн.) соединена с входом 1 УУ1, выход скремблера 2 соединен с входом 2 УУ1, выход которого соединен с входами ЦАПа 3, а его выход через ФНЧ 4 и усилитель 5 соединен с антенной А системы. Связи источника питания 6 условно не показаны.In FIG. 1, the following designations are adopted: 1 - control device (UE), 2 - scrambler, 3 - DAC, 4 - low-pass filter, 5 - power amplifier (UM), 6 - power source, A - antenna, RC - radio channel. FIG. 1 has the following connections: the information signal bus (inf. Signal) is connected to input 1 of UU1, the output of scrambler 2 is connected to input 2 of UU1, the output of which is connected to the inputs of DAC 3, and its output through the low-pass filter 4 and amplifier 5 is connected to antenna A system. The connection of the power source 6 is not conventionally shown.

Узлы по фиг. 1 могут быть выполнены на следующих ЭРЭ и ИМС.The nodes of FIG. 1 can be performed on the following ERE and IC.

- УУ1 может быть выполнен на высокоскоростном микропроцессоре, например, фирмы NXP семейства LPC13XX. см. http://www.nxp.ru;- УУ1 can be performed on a high-speed microprocessor, for example, from the NXP company of the LPC13XX family. see http://www.nxp.ru;

- Скремблер 2 - на микросхеме ПЛИС ЕРМ240Т100С5 компании Altera см. http://www.altera.com/literature/lit-max2.jsp;- Scrambler 2 - on a FPGA FPM240T100C5 chip from Altera, see http://www.altera.com/literature/lit-max2.jsp;

- ЦАП 3 на микросхеме МАХ5891 компании MAXIM см. http://gaw.ru/html.cgi/txt/ic/Maxim/dac/16bit/MAX5891.htm;- DAC 3 on the MAXIM microcircuit MAXIM see http://gaw.ru/html.cgi/txt/ic/Maxim/dac/16bit/MAX5891.htm;

- УМ 5 (усилитель мощности) на линейном усилителе типа MGA-53453, см. http://www/avagotech.com;- UM 5 (power amplifier) on a linear amplifier of the MGA-53453 type, see http: //www/avagotech.com;

- ФНЧ 4, например, на основе книги автора А.С. Котоусов и др. "Оптимальная фильтрация сигналов и компенсация помех". М.: "Горячая линия", Телеком, 2008, с. 28-41;- LPF 4, for example, based on the book of the author A.S. Kotousov et al. "Optimal filtering of signals and interference compensation." M .: "Hot line", Telecom, 2008, p. 28-41;

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

Как известно из теоремы Котельникова для представления аналогового сигнала с помощью цифровых отсчетов, необходимо использовать частоту дискретизации, не менее чем в два раза превышающую верхнюю частоту аналогового сигнала, подлежащего цифровой обработке. В реальных технических системах для улучшения формы аналогового сигнала частота дискретизации должна превышать его верхнюю частоту в 3…10 раз. Рабочая частота современных микропроцессорных систем постоянно растет, достигая в настоящее время 3…4 ГГц в обычных персональных компьютерах. Принимая во внимание указанные цифры, можно формировать несущий синусоидальный сигнал непосредственно цифровым способом, управляя цифроаналоговым преобразователем с помощью быстродействующего микропроцессора.As is known from the Kotelnikov theorem for representing an analog signal using digital samples, it is necessary to use a sampling frequency of at least twice the upper frequency of the analog signal to be digitally processed. In real technical systems, to improve the shape of an analog signal, the sampling frequency must exceed its upper frequency by 3 ... 10 times. The operating frequency of modern microprocessor systems is constantly growing, currently reaching 3 ... 4 GHz in ordinary personal computers. Taking into account these figures, it is possible to form a carrier sinusoidal signal directly in a digital way by controlling a digital-to-analog converter using a high-speed microprocessor.

Входной информационный сигнал оцифровывается в АЦП микропроцессора 1, синхронизация которого осуществляется тактовой частотой fт, которая получается из добавления к входному информационному сигналу случайной последовательности в скремблере 2. Далее происходит последовательная обработка каждого бита оцифрованного сигнала: определяется его логический уровень лог. 0 или лог. 1, которая используется в ЦАПе 3 для получения знака полуволны синусоидального сигнала. Сам синусоидальный сигнал программируется в МП1 и в виде параллельного кода поступает на информационные входы ЦАПа 3, на выходе которого образуется синусоидальный сигнал, если два соседних бита оцифрованной информации представляют собой лог. 0 и лог. 1 (или на оборот). Если же два соседних бита представлены в виде "лог. 1", то на выходе ЦАП. 3 имеем две положительные полуволны, если же два "лог. 0", то две отрицательные и т.д. Частота сигналов на выходе ЦАП 3 определяется тактовой частотой fт так же, как и работа МП1.The input information signal is digitized in the ADC of the microprocessor 1, the synchronization of which is carried out by a clock frequency ft, which is obtained by adding a random sequence to the input information signal in the scrambler 2. Then, each bit of the digitized signal is sequentially processed: its logical level is determined log. 0 or log. 1, which is used in the DAC 3 to obtain the half-wave sign of the sinusoidal signal. The sinusoidal signal itself is programmed in MP1 and, in the form of a parallel code, is fed to the information inputs of DAC 3, the output of which is a sinusoidal signal if two adjacent bits of digitized information are a log. 0 and the log. 1 (or per revolution). If two neighboring bits are represented as "log. 1", then the output of the DAC. 3 we have two positive half-waves, if two “log. 0”, then two negative, etc. The frequency of the signals at the output of the DAC 3 is determined by the clock frequency ft in the same way as the operation of MP1.

Знак полуволны на выходе ЦАП 3 определяется или отдельным битом на его информационным входе (старшим знаковым разрядом) или коммутацией знака напряжения на его опорном входе. Полученная каждая полуволна на выходе ЦАПа 3 сглаживается фильтром 4 и через усилитель мощности 5, нагруженный на антенну А, излучается радиоканалом РК.The half-wave sign at the output of the DAC 3 is determined either by a single bit at its information input (the most significant digit) or by switching the voltage sign at its reference input. Each half-wave obtained at the output of the DAC 3 is smoothed out by the filter 4 and, through the power amplifier 5, loaded onto the antenna A, is radiated by the radio channel of the Republic of Kazakhstan.

Предлагаемое построение схемы позволяет получить новую кодировку информационного сигнала, которая повышает надежность синхронизации и уменьшает уровень помех, излучаемых на соседние линии передачи данных, также защищает передаваемую информацию от несанкционированного доступа.The proposed design of the circuit allows you to get a new encoding of the information signal, which increases the reliability of synchronization and reduces the level of interference emitted to adjacent data lines, also protects the transmitted information from unauthorized access.

Claims (1)

Способ кодирования информации, основанный на модуляции входного информационного сигнала, отличающийся тем, что входной информационный сигнал оцифровывают, скремблируют, обрабатывают полученную информационную последовательность следующим образом: кодируют полученную единицу информационного сигнала верхней полуволной синусоидальной несущей, а логический ноль - нижней полуволной, причем количество нулей и количество единиц в выходной последовательности практически равны между собой, а их распределение по последовательности равновероятно. A method of encoding information based on the modulation of the input information signal, characterized in that the input information signal is digitized, scrambled, processed, the received information sequence as follows: encode the received unit of the information signal of the upper half-wave sinusoidal carrier, and the logical zero - lower half-wave, and the number of zeros and the number of units in the output sequence are almost equal to each other, and their distribution over the sequence is equal okay.
RU2014151686/08A 2014-12-19 2014-12-19 Method of encoding information and device for implementation thereof RU2591007C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014151686/08A RU2591007C1 (en) 2014-12-19 2014-12-19 Method of encoding information and device for implementation thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014151686/08A RU2591007C1 (en) 2014-12-19 2014-12-19 Method of encoding information and device for implementation thereof

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2591007C1 true RU2591007C1 (en) 2016-07-10

Family

ID=56372246

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2014151686/08A RU2591007C1 (en) 2014-12-19 2014-12-19 Method of encoding information and device for implementation thereof

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2591007C1 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59132253A (en) * 1982-12-07 1984-07-30 ディール,ジョセフ Signal encoded information transmitting system by amplitude value of half wave or period of sinusoidal ac wave
US4996503A (en) * 1990-06-21 1991-02-26 William Hotine Phase modulator circuit for encoding two binary digits per cycle of sine wave carrier
RU2123764C1 (en) * 1997-10-20 1998-12-20 Военная академия связи Method and device for analog signal scrambling
RU2214678C1 (en) * 2003-01-05 2003-10-20 Общество с ограниченной ответственностью "Альтоника" Process of noise-immune coding and decoding
RU2431923C2 (en) * 2006-07-24 2011-10-20 Квэлкомм Инкорпорейтед Code interleaving for walsh codes

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59132253A (en) * 1982-12-07 1984-07-30 ディール,ジョセフ Signal encoded information transmitting system by amplitude value of half wave or period of sinusoidal ac wave
US4996503A (en) * 1990-06-21 1991-02-26 William Hotine Phase modulator circuit for encoding two binary digits per cycle of sine wave carrier
RU2123764C1 (en) * 1997-10-20 1998-12-20 Военная академия связи Method and device for analog signal scrambling
RU2214678C1 (en) * 2003-01-05 2003-10-20 Общество с ограниченной ответственностью "Альтоника" Process of noise-immune coding and decoding
RU2431923C2 (en) * 2006-07-24 2011-10-20 Квэлкомм Инкорпорейтед Code interleaving for walsh codes

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Li et al. A 21-GS/s single-bit second-order delta–sigma modulator for FPGAs
RU2495497C2 (en) Signal processing device and method of communicating with implantable medical device
US9172392B2 (en) Transmitter noise shaping
JP2016524426A (en) Window processing for high-speed analog-to-digital conversion
JP6271764B2 (en) Signal modulation for radio frequency communications
JP6228108B2 (en) Wireless communication system
EP3701693B1 (en) Receiver for high spectral efficiency data communications system using encoded sinusoidal waveforms
TWI265679B (en) Interference-rejection coding method for an optical wireless communication system and the optical wireless communication system thereof
Zhao et al. Wavelet transform for spectrum sensing in Cognitive Radio networks
Vosoughi et al. Baseband signal compression in wireless base stations
Cordeiro et al. Agile all-digital RF transceiver implemented in FPGA
RU2591007C1 (en) Method of encoding information and device for implementation thereof
US9065472B1 (en) Multi-function reconfigurable delta sigma DAC
Wang et al. Broadband photonic RF channelization based on optical sampling pulse shaping
US20140015701A1 (en) Method and apparatus for performing modulation of a radio frequency signal
RU2628427C2 (en) Digital signals demodulator with quadrature amplitude manipulation
Sahu et al. Frequency hopping spread spectrum signalling using code quadratic FSK technique for multichannel
Roverato et al. RX-band noise reduction in all-digital transmitters with configurable spectral shaping of quantization and mismatch errors
Prata et al. All-digital transceivers—Recent advances and trends
Kosari et al. A MURS band digital quadrature transmitter with class-B I/Q cell sharing for long range IoT applications
CN104143986B (en) A kind of Delta Sigma modulator and its method for realizing modulation
KR20110040656A (en) Digital rf converter and rf converting method thereof
RU2562965C1 (en) Method of transmitting data via optical link and device therefor
US9154182B2 (en) Generating pseudo-random frequency signals
Pritsker et al. Digital integrated monobit dithering in FPGA

Legal Events

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

Effective date: 20171220