RU2714606C2 - Data transmission system by orthogonal codes - Google Patents
Data transmission system by orthogonal codes Download PDFInfo
- Publication number
- RU2714606C2 RU2714606C2 RU2018118893A RU2018118893A RU2714606C2 RU 2714606 C2 RU2714606 C2 RU 2714606C2 RU 2018118893 A RU2018118893 A RU 2018118893A RU 2018118893 A RU2018118893 A RU 2018118893A RU 2714606 C2 RU2714606 C2 RU 2714606C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- output
- input
- shift register
- inputs
- outputs
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
- H04L23/00—Apparatus or local circuits for systems other than those covered by groups H04L15/00 - H04L21/00
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
- H04L23/00—Apparatus or local circuits for systems other than those covered by groups H04L15/00 - H04L21/00
- H04L23/02—Apparatus or local circuits for systems other than those covered by groups H04L15/00 - H04L21/00 adapted for orthogonal signalling
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Digital Transmission Methods That Use Modulated Carrier Waves (AREA)
- Dc Digital Transmission (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области техники радиосвязи и может быть использовано в системах передачи данных с ограниченной полосой пропускания для повышения их помехоустойчивости за счет параллельной передачи данных ортогональными кодами.The invention relates to the field of radio communication technology and can be used in data transmission systems with a limited bandwidth to increase their noise immunity due to the parallel transmission of data by orthogonal codes.
Из уровня техники известна система передачи данных с множественным доступом и кодовым разделением каналов связи, передающая сторона которой состоит из: информационных модуляторов, первый вход которых соединен с источником информации, а второй - с генератором несущей частоты; устройств умножения, первый вход которых соединен с выходом информационных модуляторов, а второй - с выходом генератора кодовой последовательности; суммирующего устройства, входы которого соединены с выходами устройств умножения. Приемная сторона системы передачи с множественным доступом и кодовым разделением каналов связи состоит из: устройства умножения, первый вход которого соединен с выходом суммирующего устройства, а второй - с генератором кодовой последовательности; информационного демодулятора, вход которого соединен с выходом устройства умножения [Скляр, Бернард. Цифровая связь. Теоретические основы и практическое применение. Изд. 2-е, испр.: Пер. с англ. - М.: Издательский дом «Вильяме», 2007. - с. 783].The prior art data transmission system with multiple access and code division of communication channels, the transmitting side of which consists of: information modulators, the first input of which is connected to the information source, and the second to the carrier frequency generator; multiplication devices, the first input of which is connected to the output of information modulators, and the second to the output of the code sequence generator; a summing device whose inputs are connected to the outputs of the multiplication devices. The receiving side of a transmission system with multiple access and code division of communication channels consists of: a multiplication device, the first input of which is connected to the output of the summing device, and the second to the code sequence generator; information demodulator, the input of which is connected to the output of the multiplication device [Sklyar, Bernard. Digital communication. Theoretical foundations and practical application. Ed. 2nd, rev .: Per. from English - M .: Publishing house "Williams", 2007. - p. 783].
Недостаток указанной системы передачи данных состоит в том, что на практике кодовые адресные последовательности не всегда идеально ортогональны между собой. Взаимная корреляция кодовых адресных последовательностей ограничивает максимальное число одновременно работающих пользователей, приводит к увеличению вероятности битовой ошибки и, следовательно, ухудшению качества связи.The disadvantage of this data transmission system is that in practice, code address sequences are not always perfectly orthogonal to each other. Cross-correlation of code address sequences limits the maximum number of concurrent users, leads to an increase in the probability of a bit error and, consequently, to a deterioration in communication quality.
Наиболее близким к заявляемому известным техническим решением является система передачи данных, состоящая из: параллельного кодера ортогональных кодов, входы которого соединены с источником данных; линейного сумматора, входы которого соединены с выходами параллельного кодера; фильтра, вход которого соединен с выходом линейного сумматора; устройства умножения, первый вход которого соединен с выходом фильтра, а второй - с выходом генератора гармонических колебаний; выход устройства умножения соединен с линией связи. [Кузнецов, B.C., Кузнецов, В.В. Нерешенные проблемы в области передачи информации и связи. - М.: Горячая линия - Телеком, 2016. - с. 11].Closest to the claimed known technical solution is a data transmission system consisting of: a parallel encoder of orthogonal codes, the inputs of which are connected to a data source; a linear adder whose inputs are connected to the outputs of the parallel encoder; a filter whose input is connected to the output of the linear adder; a multiplication device, the first input of which is connected to the output of the filter, and the second to the output of the harmonic oscillator; the output of the multiplication device is connected to the communication line. [Kuznetsov, B.C., Kuznetsov, V.V. Unresolved problems in the field of information transfer and communication. - M .: Hot line - Telecom, 2016. - p. eleven].
Недостатки прототипа проявляются в том, что не определен состав технических средств, обеспечивающих минимизацию битовой ошибки, следовательно, повышение помехоустойчивости, а также невозможен ввод данных в последовательном двоичном коде.The disadvantages of the prototype are manifested in the fact that the composition of the technical means ensuring the minimization of the bit error is not defined, therefore, the noise immunity is increased, and data input in the serial binary code is also impossible.
Технической задачей изобретения является минимизация битовой ошибки, следовательно, повышение помехоустойчивости, а также реализация возможности ввода данных в последовательном двоичном коде за счет расширения состава технических средств системы.An object of the invention is to minimize bit errors, therefore, improving noise immunity, as well as the implementation of the ability to enter data in a serial binary code by expanding the composition of the technical means of the system.
Технический результат изобретения достигается благодаря тому, что уменьшается вероятность битовой ошибки в принятом сообщении за счет кодового уплотнения ортогональных двоичных последовательностей типа Уолша-Адамара и их корреляционного декодирования на приемной стороне.The technical result of the invention is achieved due to the fact that the probability of a bit error in the received message is reduced due to code compression of orthogonal binary sequences of the Walsh-Hadamard type and their correlation decoding at the receiving side.
Сущность изобретения заключается в том, что, кроме известных элементов системы, а именно: суммирующего устройства, формирующего фильтра, вход которого соединен с выходом суммирующего устройства, амплитудно-импульсного модулятора, первый вход которого соединен с выходом формирующего фильтра, второй вход - с выходом генератора несущих колебаний, а выход соединен с входом радиолинии, в нее введены: регистр сдвига передатчика, М сумматоров по модулю два, формирователь ортогональных двоичных последовательностей, М формирователей полярного кода, демодулятор радиосигнала, М корреляционных декодеров, формирователь ортогональных двоичных последовательностей в полярном коде, регистр сдвига приемника, причем вход регистра сдвига передатчика соединен с выходом источника двоичных данных в последовательном коде, первые входы сумматоров по модулю два соединены с выходами регистра сдвига передатчика, вторые входы - с выходами формирователя ортогональных двоичных последовательностей, входы М формирователей полярного кода соединены с выходами сумматоров по модулю два, а выходы М формирователей полярного кода соединены с входами суммирующего устройства, вход демодулятора радиосигнала соединен с выходом радиолинии, первые входы М корреляционных декодеров соединены с выходами демодулятора сигнала, вторые входы - с выходами формирователя ортогональных двоичных последовательностей в полярном коде; входы регистра сдвига приемника соединены с выходами корреляционных декодеров, а выход регистра сдвига приемника соединен с входом получателя данных..The essence of the invention lies in the fact that, in addition to known elements of the system, namely: a summing device, a shaping filter, the input of which is connected to the output of the summing device, an amplitude-pulse modulator, the first input of which is connected to the output of the forming filter, the second input to the output of the generator carrier oscillations, and the output is connected to the input of the radio line, the following are entered into it: transmitter shift register, M adders modulo two, orthogonal binary sequence former, M polarizer formers an ode, a radio signal demodulator, M correlation decoders, an orthogonal binary sequence generator in a polar code, a receiver shift register, the input of the shift register register being connected to the output of the binary data source in the serial code, the first inputs of adders modulo two connected to the outputs of the transmitter shift register, second the inputs are with the outputs of the generator of orthogonal binary sequences, the inputs of the M formers of the polar code are connected to the outputs of the adders modulo two, and the outputs of M f the polar code decoders are connected to the inputs of the summing device, the input of the radio signal demodulator is connected to the output of the radio line, the first inputs of the correlation decoders M are connected to the outputs of the signal demodulator, the second inputs to the outputs of the orthogonal binary sequence generator in the polar code; the inputs of the receiver shift register are connected to the outputs of the correlation decoders, and the output of the receiver shift register is connected to the input of the data receiver ..
На фиг. 1 представлена структурная схема системы передачи данных ортогональными кодами, на фиг. 2 представлена таблица зависимостей вероятностей .In FIG. 1 is a structural diagram of a data transmission system with orthogonal codes; FIG. 2 presents a table of probability dependencies .
В структурной схеме системы передачи данных ортогональными кодами, представленной на фиг. 1, введены следующие обозначения:In the block diagram of the orthogonal code data transmission system shown in FIG. 1, the following notation is introduced:
1 - регистр сдвига передатчика;1 - transmitter shift register;
2 - сумматор по модулю два;2 - adder modulo two;
3 - формирователи полярного кода;3 - shapers of the polar code;
4 - суммирующее устройство;4 - summing device;
5 - формирующий фильтр;5 - forming filter;
6 - амплитудно-импульсный модулятор;6 - pulse-amplitude modulator;
7 - радиолиния;7 - radio link;
8 - демодулятор радиосигнала;8 - a radio signal demodulator;
9 - корреляционные декодеры;9 - correlation decoders;
10 - регистр сдвига приемника;10 - receiver shift register;
11 - формирователь ортогональных двоичных последовательностей;11 - shaper orthogonal binary sequences;
12 - генератор несущих колебаний;12 - generator of carrier vibrations;
13 - формирователь ортогональных двоичных последовательностей в полярном коде.13 - generator of orthogonal binary sequences in the polar code.
При этом вход регистра сдвига 1 соединен с выходом источника двоичных данных в последовательном коде. Выходы регистра сдвига 1 формируют параллельный двоичный код и соединены с первыми входами сумматоров по модулю два 2, на вторые входы которых поступают ортогональные двоичные последовательности . Выходы сумматоров по модулю два соединены с входами формирователей полярного кода 3, выходы которых соединены с входами суммирующего устройства 4, выход которого соединен с формирующим фильтром 5, выход которого соединен с первым входом амплитудно-импульсного модулятора 6, а на второй вход амплитудно-импульсного модулятора 6 подается несущее колебание Umsinω0t. Выход амплитудно-импульсного модулятора 6 соединен со входом радиолинии 7, выход которой соединен с входом демодулятора радиосигнала 8, выход которого соединен с первыми входами корреляционных декодеров 9, на вторые входы которых поступают ортогональные двоичные последовательности в полярном коде, выходы корреляционных декодеров 9 формируют параллельный двоичный код сообщения и соединены с входами регистра сдвига 10, выход которого соединен с входом получателя данных в последовательном двоичном коде.In this case, the input of the
Система передачи данных ортогональными кодами работает следующим образом. Входные данные от источника в последовательном двоичном коде поступают на вход регистра сдвига 1, который имеет М разрядов. По заполнении всех М разрядов регистра сдвига 1 на его выходе образуется М -разрядный параллельный двоичный код, символы которого поступают на первые входы сумматоров по модулю два и преобразуют ортогональные последовательности :The data transmission system with orthogonal codes works as follows. Input data from a source in serial binary code is fed to the input of
- при поступлении единичного символа с выхода регистра сдвига 1 на выходе сумматора по модулю два 2 формируется инверсная последовательность ;- when a single character arrives from the output of
- при поступлении нулевого символа с выхода регистра сдвига 1 на выходе сумматора 2 формируется ортогональная последовательность двоичных символов , т.е. в неизменном виде.- when a null character arrives from the output of
Выходные двоичные символы (униполярный код) с выходов сумматоров по модулю два 2 поступают на вход формирователя полярного кода 3, где преобразуются в последовательность импульсов с положительной амплитудой (+1) для входных единичных символов и отрицательной амплитудой (-1) для входных нулевых символов, которые поступают на входы суммирующего устройства 4, на выходе которого формируется безызбыточный многоуровневый групповой сигнал, который переносит М бит данных. Формирующий фильтр 5 «сглаживает» многоуровневый групповой сигнал, что позволяет сузить ширину частотного спектра группового сигнала, и выдает групповой сигнал на вход амплитудно-импульсного модулятора 6, который переносит спектр группового сигнала в область несущей частоты Umsinω0t, используемой в радиолинии 7. Демодулятор радиосигнала 8 выделяет на своем выходе принятый с возможными искажениями переданный групповой сигнал и отдает его на первые входы корреляционных декодеров 9, на вторые входы которых поступают ортогональные последовательности в полярном коде. На выходах корреляционных декодеров формируются двоичные символы сообщения в параллельном коде, который с помощью регистра сдвига 10 преобразуются в последовательный двоичный код для получателя данных.The output binary symbols (unipolar code) from the outputs of the adders modulo two 2 go to the input of the generator of the
Техническая реализация введенных блоков общеизвестна и описана в известной научной литературе [Скляр, Бернард. Цифровая связь. Теоретические основы и практическое применение. Изд. 2-е, испр: Пер. с англ. - М.: Издательский дом «Вильяме», 2007. - 1164 с].The technical implementation of the introduced blocks is well known and described in the well-known scientific literature [Sklyar, Bernard. Digital communication. Theoretical foundations and practical application. Ed. 2nd, rev: Trans. from English - M.: Publishing House "Williams", 2007. - 1164 s].
Достигнутый заявленный технический результат, а именно -повышение помехоустойчивости (уменьшение вероятности битовой ошибки в принятом сообщении на выходе регистра сдвига 10) получен за счет оптимального (корреляционного) декодирования ортогональных кодовых комбинаций.Achieved claimed technical result, namely, an increase in noise immunity (reducing the probability of a bit error in a received message at the output of shift register 10) was obtained due to the optimal (correlation) decoding of orthogonal code combinations.
Вероятность битовой ошибки в принятом сообщении определена в ходе компьютерного эксперимента.The probability of a bit error in a received message is determined during a computer experiment.
В таблице на фиг. 2 представлены значения вероятности битовой ошибки Pb в зависимости от отношения спектральной плотности мощности сигнала к спектральной плотности мощности аддитивного белого гауссова шума на бит для различных значений М при амплитудно-импульсной модуляции.In the table of FIG. 2 shows the values of the probability of a bit error P b depending on the ratio of the spectral power density of the signal to the spectral power density of the additive white Gaussian noise per bit for different values of M with pulse amplitude modulation.
Сравнивая полученные значения вероятностей при М=const, можно сделать следующие выводы:Comparing the obtained probability values when M = const, we can draw the following conclusions:
- энергетический выигрыш в заявленной системе передачи данных ортогональными кодами составляет при М=32, Pb=5⋅10-7 значение, равное 3,75 дБ; при М=32, Pb=2,43⋅10-5 значение выигрыша равно 5,25 дБ по сравнению с лучшими ортогональными кодами Рида-Соломона для последовательной передачи данных [Скляр, Бернард. Цифровая связь. Теоретические основы и практическое применение. Изд. 2-е, испр: Пер. с англ. -М.: Издательский дом «Вильяме», 2007. - с. 463, рис. 8.2];- the energy gain in the claimed data transmission system with orthogonal codes is at M = 32, P b = 5⋅10 -7 a value equal to 3.75 dB; at M = 32, P b = 2.43 · 10 -5 , the gain is 5.25 dB compared to the best orthogonal Reed-Solomon codes for serial data transmission [Sklyar, Bernard. Digital communication. Theoretical foundations and practical application. Ed. 2nd, rev: Trans. from English -M.: Publishing House "Williams", 2007. - p. 463, fig. 8.2];
- при увеличении значения М, которое равно длине ортогонального кода, и фиксированном значении вероятность Pb уменьшается, приближаясь к теоретическому пределу К. Шеннона, что приводит к увеличению помехоустойчивости.- when increasing the value of M, which is equal to the length of the orthogonal code, and a fixed value probability P b decreases, approaching the theoretical limit of C. Shannon, which leads to an increase in noise immunity.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018118893A RU2714606C2 (en) | 2018-05-22 | 2018-05-22 | Data transmission system by orthogonal codes |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018118893A RU2714606C2 (en) | 2018-05-22 | 2018-05-22 | Data transmission system by orthogonal codes |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2018118893A RU2018118893A (en) | 2019-11-22 |
RU2018118893A3 RU2018118893A3 (en) | 2019-11-29 |
RU2714606C2 true RU2714606C2 (en) | 2020-02-18 |
Family
ID=68652442
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2018118893A RU2714606C2 (en) | 2018-05-22 | 2018-05-22 | Data transmission system by orthogonal codes |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2714606C2 (en) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1105928A1 (en) * | 1983-02-07 | 1984-07-30 | Предприятие П/Я Г-4149 | Device for transmitting and receiving discrete-type messages |
RU2214683C2 (en) * | 1999-02-13 | 2003-10-20 | Самсунг Электроникс Ко., Лтд. | Facility and method of distribution of orthogonal codes in code-division multiple access communication system displaying structure of channels with variable speed of transmission of data |
US20090186625A1 (en) * | 2006-09-30 | 2009-07-23 | Huawei Technologies Co., Ltd. | Method and apparatus for sequence distributing and sequence processing in communication system |
-
2018
- 2018-05-22 RU RU2018118893A patent/RU2714606C2/en active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1105928A1 (en) * | 1983-02-07 | 1984-07-30 | Предприятие П/Я Г-4149 | Device for transmitting and receiving discrete-type messages |
RU2214683C2 (en) * | 1999-02-13 | 2003-10-20 | Самсунг Электроникс Ко., Лтд. | Facility and method of distribution of orthogonal codes in code-division multiple access communication system displaying structure of channels with variable speed of transmission of data |
US20090186625A1 (en) * | 2006-09-30 | 2009-07-23 | Huawei Technologies Co., Ltd. | Method and apparatus for sequence distributing and sequence processing in communication system |
Non-Patent Citations (3)
Title |
---|
Кузнецов B.C. и др. Нерешенные проблемы в области передачи информации и связи. М.: Горячая линия - Телеком, 2016, с. 11. * |
Скляр Бернард. Цифровая связь. Теоретические основы и практическое применение. Изд. 2-е, испр.: Пер. с англ. - М.: Издательский дом "Вильяме", 2007, с. 783. * |
Скляр Бернард. Цифровая связь. Теоретические основы и практическое применение. Изд. 2-е, испр.: Пер. с англ. - М.: Издательский дом "Вильяме", 2007, с. 783. Кузнецов B.C. и др. Нерешенные проблемы в области передачи информации и связи. М.: Горячая линия - Телеком, 2016, с. 11. * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2018118893A (en) | 2019-11-22 |
RU2018118893A3 (en) | 2019-11-29 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN107113169B (en) | Permanent secure communications from short-term secure encrypted quantum communications | |
US5311176A (en) | Method and apparatus for generating Walsh codes | |
JP3224541B2 (en) | Data signal multiplexing method and apparatus | |
KR100429528B1 (en) | Method and apparatus for digital communications | |
US7684497B2 (en) | Method and apparatus for generating M-ary CPM waveforms from a superposition of PAM waveforms | |
CN109039975B (en) | Code shift keying modulation method for repeatedly shifting phase for multiple times and demodulation method thereof | |
US6411645B1 (en) | Modulation apparatus of multicarrier direct sequence spread spectrum communication system | |
US20180227154A1 (en) | Method and Device for Phase Modulation of a Carrier Wave and Application to the Detection of Multi-Level Phase-Encoded Digital Signals | |
WO2017039558A1 (en) | Method and apparatus for simplified generation of continuous phase modulation, cpm, waveforms | |
US10771304B2 (en) | Devices and methods using the hermetic transform for transmitting and receiving signals using multi-channel signaling | |
US11245434B2 (en) | Low power long-range radio | |
RU2714606C2 (en) | Data transmission system by orthogonal codes | |
CN109076051B (en) | System and method for spread spectrum and joint orthogonal multi-stream spreading | |
Torres-Figueroa et al. | Experimental evaluation of a modular coding scheme for physical layer security | |
EP1592157A1 (en) | Methods and apparatus for code division multiple access communication using code book that provides reduced peak-to-average power ratio | |
US3377625A (en) | Digital communication system | |
JP2012100305A (en) | Carrier suppression type modulator with encoded modulation signal | |
KR20140048055A (en) | Method for transmitting and receiving data in wireless communication and apparatus for the same | |
US20210320695A1 (en) | Base station and modulation method supporting lattice-partition-based non-orthogonal multiple access | |
US6421336B1 (en) | Variable rate orthogonally coded reverse link structure | |
US8369376B2 (en) | Bit error rate reduction in chaotic communications | |
KR100602520B1 (en) | Encoding method and devices to obtain constant amplitude transmission symbols in digital transmission scheme based on multi-code transmission architecture using block orthogonal extended transorthogonal codes | |
RU2262201C1 (en) | Method for forming of signal in mobile communication system with temporal separation of channels | |
RU2822453C1 (en) | Method for noise-immune transmission of sixteen-position signals based on single-sideband modulation | |
CN118353580B (en) | Short data packet communication method and system without preamble sequence |