Изобретение относиться к постшенноновским каналам преобразования дискретной информации любого функционального назначения, включая связь, телеметрию, локацию и другие применения.The invention relates to post-Shannon channels for converting discrete information of any functional purpose, including communication, telemetry, location and other applications.
Предлагаемый способ не имеет аналогов, по причине отсутствия актуальных постшенноновских каналов, только для которых он и предназначен, и может быть использован в них с получением заявленного эффекта.The proposed method has no analogues, due to the lack of relevant post-Shannon channels, for which it is intended, and can be used in them to obtain the claimed effect.
Задачей настоящего изобретения является разработка способа обработки в приемном устройстве (ПРМ) сигнально-шумовой смеси (СШС), перед ее поступлением на квантователь (аналого-цифровой преобразователь, АЦП), позволяющего обойти принципиальную зависимость между разрядностью используемого актуального АЦП и его разрешающей способностью, что позволяет уменьшить разрядность используемых актуальных АЦП, при всех прочих равных требованиях к нему и снизить требуемую вычислительную мощность цифрового спектроанализатора-детектора.The objective of the present invention is to develop a method of processing in a receiving device (PFP) a signal-to-noise mixture (BSS), before it arrives at a quantizer (analog-to-digital converter, ADC), allowing to bypass the fundamental relationship between the capacity of the actual ADC used and its resolution, which it allows to reduce the bit depth of the actual ADCs used, with all other equal requirements to it, and to reduce the required computing power of the digital spectrum analyzer-detector.
Технический результат настоящего изобретения заключается в возможности применения АЦП меньшей разрядности, при всех прочих равных требованиях к устройству преобразования СШС, обрабатываемой по предлагаемому способу, а при отсутствии актуальных квантователей с требуемыми характеристиками, в случаях СШС с сверхнизкими значениями отношения сигнал-шум (ОСШ), в возможности выполнять оцифровывание отсчетов, с принципиально любыми, сколь угодно малыми, значениями ОСШ.The technical result of the present invention consists in the possibility of using an ADC of lower bit depth, all other things being equal, the requirements for the BSS conversion device processed by the proposed method, and in the absence of relevant quantizers with the required characteristics, in the cases of BSS with ultra-low signal-to-noise (SNR) the ability to digitize samples, with essentially any, arbitrarily small, SNR values.
Решение поставленной задачи достигают путем редуцирования по модулю в ПРМ СШС, перед ее дискретизацией и квантованием, до уровня не менее уровня потенциально содержащегося в ней сигнала, которую затем, усиливают до уровня, находящегося в пределах динамического диапазона АЦП, при этом, редуцирование исходной СШС осуществляют путем вычитания из нее вспомогательного сигнала с перестраиваемым уровнем, таким, чтобы остаток удовлетворял, приведенному выше, условию редуцирования.The solution to this problem is achieved by modulo reduction in the PWM of the BSS, before its discretization and quantization, to a level not less than the level of the potential signal contained in it, which is then amplified to a level within the dynamic range of the ADC, while the reduction of the original BSS is carried out by subtracting from it an auxiliary signal with a tunable level such that the remainder satisfies the reduction condition given above.
При необходимости, процедуру «редуцирование-усиление» циклически повторяют, беря в каждом последующем цикле, в качестве исходной СШС, редуцированную и усиленную СШС, сформированную в предыдущем цикле. Описанную выше двухпроцессорную процедуру можно рассматривать как ограничение снизу пьедестала, представленного составляющей шума в СШС, при усилении уровня составляющей сигнала, потенциально присутствующего в ней, при этом, очевидно, информация, потенциально заложенная в СШС, сохраняется, что является обратным тому, что имеет место для шенноновских каналов. Таким образом, в конце каждого цикла обработки, ОСШ СШС и ее отсчетов увеличивается. Указанную процедуру повторяют столько раз, сколько требуется для гарантированного обнаружения потенциально присутствующего информационного сигнала в данной СШС, которое производится путем детектирования последовательности отсчетов СШС, и соответственно, потенциально присутствующих в них сигнальных чипов, образующих один бит информации, в цифровом квазиспектроанализаторе, по методу MUSUC.If necessary, the “reduction-amplification” procedure is cyclically repeated, taking in each subsequent cycle, as the original SSH, the reduced and reinforced SSh formed in the previous cycle. The two-processor procedure described above can be considered as a limitation from the bottom of the pedestal, which is the noise component in the CWB, with an increase in the level of the signal component that is potentially present in it, while, obviously, the information potentially stored in the CWB is stored, which is the opposite of what takes place for the Shannon channels. Thus, at the end of each processing cycle, the SNR of the secondary school and its samples increases. This procedure is repeated as many times as required to guarantee the detection of a potentially present information signal in a given CWS, which is performed by detecting a sequence of CWS samples and, accordingly, potential signal chips that form one bit of information in them in a digital quasispectroanalyzer using the MUSUC method.
Возможность реализации предлагаемого способа обработки отсчетов СШС, перед их подачей на АЦП, в постшенноновских каналах преобразования дискретной информации, показана ниже, на следующем, не снижающим общности рассмотрения, условном примере. Пусть имеется n-ый отсчет необработанной, по предлагаемому способу, СШС, имеющий исходный уровень (Un)исх, в котором уровень чипа сигнала составляет 10^(-5) часть, что соответствует значению (ОСШ) n=10^(-5)=минус 100 дБ. Выберем, по тем или иным причинам, уровень вспомогательного сигнала для редуцирования СШС и соответственно для любых ее отсчетов, равным Uвсп=0,999, в тех же условных единицах, что и для уровня сигнального чипа. Уровень остатка при вычитании, равен Uост=(Un)исх-Uвсп=(1+10^(-5))-0,999=0,00101, при неизменном значении уровня сигнала. Усилим остаток до исходного уровня (Un)исх (коэффициент усиления 1,00001/0,00101=990), при этом уровень чипа сигнала возрастает до 10^(-5)*990=0,99*10^(-2) (приблизительно в 1000 раз), а ОСШ (как отсчетов, так и самой СШС) увеличивается до 0,99*10^(-2)/1=0,0099=минус 40 дБ, вместо исходных минус 100 дБ. Далее, при необходимости увеличить уровень сигнального чипа, с целью дальнейшего снижения требования к разрядности АЦП, при всех прочих равных требованиях к нему, процедуру «редуцирование-усиление» можно повторить со значениями Uвсп = от 0,9 до приблизительно (в меньшую сторону) 0,99. Предложенный способ обработки СШС в приемном устройстве постшенноновских каналов, перед их оцифровыванием и квантованием, во-первых, позволяет снизить требования ко всем основным параметрам и характеристикам применяемых АЦП, при всех прочих равных требованиях к устройствам преобразования СШС. Во-вторых, при отсутствии актуальных АЦП для реализации поставленной задачи обнаружения сигнала (случай сверхнизких ОСШ) рассматриваемый способ является единственно возможным, позволяющим ее решить, как теоретически (принципиально), так и практически, учитывая наличие большого арсенала актуальных средств для реализации предлагаемого способа обработки СШС, таких как, разностные усилители, включая усилители и другие функциональные устройства на перспективных баллистических транзисторах ТГц-диапазона, источники опорного напряжения, резисторные матрицы и другие.The possibility of implementing the proposed method for processing SSH samples, before they are fed to the ADC, in the post-Shannon channels for converting discrete information, is shown below, in the following, not reducing the generality of consideration, conditional example. Suppose that there is an nth count of the unprocessed, according to the proposed method, SSW having the initial level (Un) ref, in which the signal chip level is 10 ^ (- 5) part, which corresponds to the value (SNR) n = 10 ^ (- 5) = minus 100 dB. Let us choose, for one reason or another, the level of the auxiliary signal for the reduction of the BSS and, accordingly, for any of its samples, equal to Ubsp = 0.999, in the same arbitrary units as for the signal chip level. The residue level when subtracting, is equal to Uost = (Un) ref-Uext = (1 + 10 ^ (- 5)) - 0.999 = 0.00101, at a constant signal level. We increase the remainder to the initial level (Un) ref (gain 1.00001 / 0.00101 = 990), while the signal chip level increases to 10 ^ (- 5) * 990 = 0.99 * 10 ^ (- 2) ( approximately 1000 times), and the SNR (both samples and the SNS itself) increases to 0.99 * 10 ^ (- 2) / 1 = 0.0099 = minus 40 dB, instead of the original minus 100 dB. Further, if necessary, increase the level of the signal chip, in order to further reduce the requirement for ADC bit, with all other equal requirements for it, the “reduction-gain” procedure can be repeated with the values of Usp = from 0.9 to approximately (down) 0 , 99. The proposed method for processing the BSS in the receiver of post-Shannon channels, before they are digitized and quantized, firstly, reduces the requirements for all the main parameters and characteristics of the ADCs used, with all other things being equal, the requirements for the BSS conversion devices. Secondly, in the absence of relevant ADCs for the implementation of the task of signal detection (the case of ultra-low SNR), the considered method is the only possible one that allows it to be solved both theoretically (in principle) and practically, given the large arsenal of relevant tools for implementing the proposed processing method SHS, such as difference amplifiers, including amplifiers and other functional devices based on promising THz ballistic transistors, reference voltage sources, zistor matrixes and others.