RU2730422C1 - Method of spatial coding and transmission of digital information - Google Patents

Method of spatial coding and transmission of digital information Download PDF

Info

Publication number
RU2730422C1
RU2730422C1 RU2020100851A RU2020100851A RU2730422C1 RU 2730422 C1 RU2730422 C1 RU 2730422C1 RU 2020100851 A RU2020100851 A RU 2020100851A RU 2020100851 A RU2020100851 A RU 2020100851A RU 2730422 C1 RU2730422 C1 RU 2730422C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
antennas
sectors
digital information
sector
digital
Prior art date
Application number
RU2020100851A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Борис Яковлевич Мактас
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский автомобильно-дорожный государственный технический университет (МАДИ)
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 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский автомобильно-дорожный государственный технический университет (МАДИ) filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский автомобильно-дорожный государственный технический университет (МАДИ)
Priority to RU2020100851A priority Critical patent/RU2730422C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2730422C1 publication Critical patent/RU2730422C1/en

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03MCODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
    • H03M1/00Analogue/digital conversion; Digital/analogue conversion
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03MCODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
    • H03M1/00Analogue/digital conversion; Digital/analogue conversion
    • H03M1/66Digital/analogue converters
    • H03M1/68Digital/analogue converters with conversions of different sensitivity, i.e. one conversion relating to the more significant digital bits and another conversion to the less significant bits

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Radio Transmission System (AREA)

Abstract

FIELD: wireless communication equipment.SUBSTANCE: invention relates to wireless communication systems. Method comprises arbitrarily dividing antenna unit of N antennas into m independent sectors, each of which contains n=N/m antennas, where m≥2. Antennas are configured to independently connect to a digital information source. At that, sequence of connection of each of n antennas inside each of independent sectors m depending on the digital code at the output of the control unit in each sector is provided both in ascending order of their numbers inside this sector – in clockwise direction, and in decreasing order – in a counterclockwise direction. This allows obtaining (2)different combinations of connected sectors and simultaneously rotation direction of polarization vector – clockwise or counterclockwise in each sector.EFFECT: technical result consists in improvement of noise immunity and speed of digital information transmission.1 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к системам беспроводной связи, а именно, к технике цифровой связи, и может быть использовано для передачи дискретной информации по каналам связи, использующим многоантенные системы.The invention relates to wireless communication systems, in particular to digital communication technology, and can be used to transmit discrete information over communication channels using multi-antenna systems.

Известно достаточно много способов физического кодирования цифровой информации. Наиболее эффективной в настоящее время считается многопозиционная манипуляция несущей, которая существует в виде двух основных видов: фазовая PSK и квадратурно амплитудная QAM.There are many known methods of physical coding of digital information. Currently, the most effective is multiposition carrier keying, which exists in two main types: phase PSK and quadrature amplitude QAM.

В качестве информативного параметра можно использовать не только амплитуду, частоту или фазу несущей, но и поляризацию радиоволны. Известные способы поляризационной модуляции (манипуляции) сигнала основаны на том, что в них в зависимости от значения полезного сигнала происходит модуляция одного из двух или двух параметров одновременно: ϕ - угла эллиптичности или θ - угла пространственной ориентации эллипса поляризации. Устройства, реализующие данные способы описаны в ряде источников, в частности, см. К.Г. Гусев, А.Д. Филатов, А.П. Сополев. Поляризационная модуляция. - М.: Советское радио, 1974 г., с. 63-161.As an informative parameter, you can use not only the amplitude, frequency or phase of the carrier, but also the polarization of the radio wave. Known methods of polarization modulation (manipulation) of a signal are based on the fact that, depending on the value of the useful signal, one of two or two parameters is modulated simultaneously: ϕ is the angle of ellipticity or θ is the angle of spatial orientation of the polarization ellipse. Devices implementing these methods are described in a number of sources, in particular, see K.G. Gusev, A.D. Filatov, A.P. Sopolev. Polarization modulation. - M .: Soviet radio, 1974, p. 63-161.

Недостатком этих устройств является то, что они достаточно сложны в реализации и не могут обеспечить многопозиционную модуляцию для достаточно больших значений m многопозиционной манипуляции.The disadvantage of these devices is that they are quite complex in implementation and cannot provide multi-position modulation for sufficiently large values of m of multi-position manipulation.

Наиболее близким по технической сущности является принятый в качестве прототипа способ кодирования и передачи цифровой информации, который заключается в том, что цифровые сигналы последовательно излучают через антенный блок, содержащий N радиально расположенных в одной плоскости антенн, которые имеют различную поляризацию излучения, а при излучении каждый из цифровых сигналов направляют на определенную антенну, имеющую некоторый угол наклона к горизонту, а следовательно, определенную поляризацию (см. патент РФ №2704742, МПК Н03М 13/00, опубл.2019 г.).The closest in technical essence is the method adopted as a prototype for encoding and transmitting digital information, which consists in the fact that digital signals are successively emitted through an antenna unit containing N antennas radially located in one plane, which have different radiation polarizations, and when emitted, each digital signals are directed to a specific antenna having a certain angle of inclination to the horizon, and therefore a certain polarization (see RF patent No. 2704742, IPC Н03М 13/00, publ. 2019).

Недостатком способа является относительная сложность его технической реализации, а также недостаточная скорость передачи для малых значений индекса позиционности m и низкая помехоустойчивость при больших значениях m.The disadvantage of this method is the relative complexity of its technical implementation, as well as insufficient transmission rate for small values of the positional index m and low noise immunity for large values of m.

Технической задачей, на решение которой направлено изобретение, является повышение помехоустойчивости и скорости передачи цифровой информации.The technical problem to be solved by the invention is to increase the noise immunity and the speed of digital information transmission.

Решение поставленной технической задачей достигается тем, что в способе кодирования цифровой информации, заключающимся в том, цифровые сигналы излучают в виде радиоволн через антенный блок, содержащий N радиально расположенных в одной плоскости антенн, которые имеют различную поляризацию излучения, для чего антенны располагают в одной вертикальной плоскости и ориентируют под разными углами к горизонту, а при излучении каждый из цифровых сигналов направляют на определенную антенну, имеющую определенный угол наклона к горизонту, а следовательно, определенную поляризацию, отличающийся тем, что антенный блок из N антенн условно разделяют на m независимых секторов, каждый из которых содержит n=N/m антенн, где m ≥ 2, причем антенны каждого из секторов в отдельности или нескольких секторов одновременно при помощи блока управления, на который поступают сигналы от источника цифровой информации, выполнены с возможностью независимого подключения к источнику цифровой информации, при этом последовательность подключения каждой из n антенн внутри каждого из независимых секторов m в зависимости от цифрового кода на выходе блока управления в каждом секторе обеспечена как в порядке возрастания их номеров внутри данного сектора - по часовой стрелке, так и в порядке убывания - против часовой стрелки, позволяя получать (22)m различных комбинаций подключаемых секторов и одновременно направления вращения вектора поляризации - по часовой или против часовой стрелки в каждом секторе, при этом каждая из этих комбинаций согласно принятой матрице соотнесена с определенным десятичным числом из множества (22)m, обеспечивая их взаимно-однозначное соответствие с подлежащим передаче по радиоканалу в данный момент времени этим десятичным числом.The solution to this technical problem is achieved by the fact that in the method of coding digital information, which consists in the fact that digital signals are emitted in the form of radio waves through an antenna unit containing N radially located antennas in one plane, which have different radiation polarizations, for which the antennas are located in one vertical planes and are oriented at different angles to the horizon, and when emitted, each of the digital signals is directed to a certain antenna having a certain angle of inclination to the horizon, and therefore a certain polarization, characterized in that the antenna unit of N antennas is conventionally divided into m independent sectors, each of which contains n = N / m antennas, where m ≥ 2, and the antennas of each of the sectors separately or several sectors simultaneously with the help of the control unit, which receives signals from the digital information source, are made with the possibility of independent connection to the digital information source , while the sequence The connectivity of each of the n antennas inside each of the independent sectors m, depending on the digital code at the output of the control unit in each sector, is provided both in ascending order of their numbers within this sector - clockwise, and in descending order - counterclockwise, allowing receive (2 2 ) m different combinations of connected sectors and simultaneously the direction of rotation of the polarization vector - clockwise or counterclockwise in each sector, while each of these combinations according to the adopted matrix is correlated with a certain decimal number from the set (2 2 ) m , providing their one-to-one correspondence with the decimal number to be transmitted over the radio channel at a given time.

Решение поставленной технической задачи становится возможным благодаря тому, что для передачи различных значений двоичных кодов, появляющихся на выходе источника цифровой информации, к нему подключают (задействуют, активируют) разные комбинации из m секторов антенного блока (их количество может быть от 1 до m) и при этом для разных комбинаций используют разные последовательности подключения антенн внутри задействованных секторов - либо в порядке возрастания, либо в порядке убывания номеров антенн, т.е. различные направления вращения вектора поляризации радиосигнала. Это позволяет повысить скорость и помехоустойчивость радиообмена.The solution of the technical problem posed becomes possible due to the fact that to transmit various values of binary codes appearing at the output of a digital information source, different combinations of m sectors of the antenna unit are connected (activated, activated) to it (their number can be from 1 to m) and At the same time, for different combinations, different antenna connection sequences are used within the sectors involved - either in ascending order or in descending order of antenna numbers, i.e. different directions of rotation of the polarization vector of the radio signal. This improves the speed and noise immunity of radio traffic.

Способ кодирования цифровой информации поясняется чертежами, гдеThe method of encoding digital information is illustrated by drawings, where

на фиг. 1. представлен принцип пространственного дискретно-поляризационного кодирования цифровой информации для числа секторов m=4, принятым в качестве примера;in fig. 1. the principle of spatial discrete-polarization coding of digital information for the number of sectors m = 4 is presented, taken as an example;

на фиг. 2. представлена структурная схема устройства, реализующего предлагаемый способ.in fig. 2. shows a block diagram of a device that implements the proposed method.

На чертежах приняты следующие обозначения:The following designations are adopted in the drawings:

N - количество антенн в антенном блоке;N is the number of antennas in the antenna unit;

m1, m2, m3, m4 - номера секторов антенного блока;m 1 , m 2 , m 3 , m 4 - numbers of sectors of the antenna unit;

11, 22, …n1 - номера антенн 1 сектора;1 1 , 2 2 , ... n 1 - numbers of antennas of 1 sector;

12, 22, …n2 - номера антенн 2 сектора;1 2 , 2 2 , ... n 2 - numbers of sector 2 antennas;

13, 23, …n3 - номера антенн 3 сектора;1 3 , 2 3 , ... n 3 - numbers of the antennas of the 3rd sector;

14, 24, …n4 - номера антенн 4 сектора;1 4 , 2 4 , ... n 4 - numbers of sector 4 antennas;

"+/-" αm1…am4 - углы поворота вектора поляризации радиосигнала - по часовой и против часовой стрелки, соответственно, связанные с положением в пространстве каждой n антенны в пределах каждого из m (m=4) секторов антенного блока."+/-" α m1 ... a m4 - angles of rotation of the polarization vector of the radio signal - clockwise and counterclockwise, respectively, associated with the position in space of each n antenna within each of the m (m = 4) sectors of the antenna unit.

Способ пространственного кодирования цифровой информации при беспроводной передаче информации заключается в том, что цифровые сигналы излучают в виде радиоволн через антенный блок, который содержит радиально расположенные в одной плоскости антенны, число которых равно N. Антенны имеют различную поляризацию излучения, при этом антенны располагают в одной вертикальной плоскости и ориентируют под разными углами к горизонту. В процессе излучения каждый из цифровых сигналов направляют на определенную антенну, имеющую определенный угол наклона к горизонту, а следовательно, определенную поляризацию.The method of spatial coding of digital information during wireless transmission of information consists in the fact that digital signals are emitted in the form of radio waves through an antenna unit, which contains antennas radially located in one plane, the number of which is N. Antennas have different radiation polarizations, while the antennas are located in one vertical plane and oriented at different angles to the horizon. In the process of radiation, each of the digital signals is directed to a specific antenna, which has a certain angle of inclination to the horizon, and therefore, a certain polarization.

Цифровые сигналы излучают в виде радиоволн через антенный блок, который содержит радиально расположенные в одной плоскости антенны, число которых равно N. Антенны имеют различную поляризацию излучения. При этом антенны располагают в одной вертикальной плоскости и ориентируют под разными углами к горизонту. В процессе излучения каждый из цифровых сигналов направляют на определенную антенну, имеющую определенный угол наклона к горизонту, а следовательно, определенную поляризацию.Digital signals are emitted in the form of radio waves through the antenna unit, which contains antennas radially located in one plane, the number of which is N. The antennas have different radiation polarizations. In this case, the antennas are placed in the same vertical plane and oriented at different angles to the horizon. In the process of radiation, each of the digital signals is directed to a specific antenna, which has a certain angle of inclination to the horizon, and therefore, a certain polarization.

Для пространственного кодирования цифровой информации антенный блок, содержащий N радиально расположенных в одной плоскости антенн, условно разделяют на m независимых секторов. При равномерном распределении антенн каждый из секторов содержит n=N/m антенн, где m ≥ 2. При помощи блока управления каждый из указанных секторов, как по отдельности, в этом случае подключается один из m секторов, так и нескольких секторов при m ≥ 2 одновременно могут подключаться к источнику цифровой информации. При этом внутри каждого сектора последовательность подключения к источнику цифровой информации каждой из n антенн может производиться в двух направлениях: как в порядке возрастания их номеров внутри данного сектора, т.е. по часовой стрелке, так и в порядке убывания, т.е. против часовой стрелки, обеспечивая, таким образом, вращение вектора поляризации по часовой или против часовой стрелки.For spatial coding of digital information, an antenna unit containing N antennas radially located in one plane is conventionally divided into m independent sectors. With a uniform distribution of antennas, each of the sectors contains n = N / m antennas, where m ≥ 2. Using the control unit, each of the indicated sectors, separately, in this case, connects one of m sectors, and several sectors for m ≥ 2 can simultaneously connect to a source of digital information. In this case, within each sector, the sequence of connection to the digital information source of each of the n antennas can be performed in two directions: as in the order of increasing their numbers within the given sector, i.e. clockwise and in descending order, i.e. counterclockwise, thus ensuring the rotation of the polarization vector clockwise or counterclockwise.

Такое решение позволяет, в свою очередь, сформировать некоторое количество различных вариантов, иначе - комбинаций, подключения к блоку управления как определенного от 1 до m количества секторов антенного блока, так и одновременно с этим обеспечить выбор одной из двух последовательностей, иначе - направлений подключения антенн внутри данных секторов: по возрастанию номеров антенн от 1 до n или по убыванию их номеров - от n до 1, т.е. в обратном направлении. Всего подобных подключений, как это известно из математики, можно составить (22)m вариантов.This solution allows, in turn, to form a number of different options, otherwise - combinations, to connect to the control unit as a certain number of sectors of the antenna unit from 1 to m, and at the same time ensure the choice of one of two sequences, otherwise - the directions of antenna connection within these sectors: in ascending antenna numbers from 1 to n or in descending order of their numbers - from n to 1, i.e. in the opposite direction. All such connections, as is known from mathematics, can be made up (2 2 ) m variants.

Далее при помощи соответствующих зависимостей, которые могут быть представлены в виде таблиц, формул, матриц и т.п., каждый из возможных вариантов подключения выбранных в данный момент секторов и, соответственно, направления подключения антенн внутри выбранных секторов соотносится с неким десятичным числом, подлежащим передаче по радиоканалу в данный момент времени.Further, using the appropriate dependencies, which can be presented in the form of tables, formulas, matrices, etc., each of the possible options for connecting the currently selected sectors and, accordingly, the direction of connecting antennas within the selected sectors is correlated with a certain decimal number subject to transmission over the radio channel at a given time.

Для вычисления количества возможных комбинаций для указанного способа кодирования цифровой информации следует использовать принципы Булевой алгебры (см. Булевы алгебры. Владимиров Д.А., 1969, М: Наука, 319 с). Известно, что Булевой функцией от m переменных (аргументов) называется любая функция f (х1, xm), причем каждый из ее аргументов xi может принимать одно из двух значений 0 или 1. Тогда множество Pm всех булевых функций (количество вариантов) от m переменных, определяется как Pm=(22)m. В предлагаемом способе в качестве аргумента xi, принимающего, согласно приведенной формуле, одно из двух значений "0" или "1", выбирается одно из направлений вращения вектора поляризации (последовательность подключения антенн) внутри любого из m секторов, на которые "разбивается" антенный блок.To calculate the number of possible combinations for the specified method of coding digital information, you should use the principles of Boolean algebra (see Boolean algebras. Vladimirov DA, 1969, M: Nauka, 319 s). It is known that any function f (x 1 , x m ) is called a Boolean function of m variables (arguments), and each of its arguments x i can take one of two values 0 or 1. Then the set Pm of all Boolean functions (the number of options) from m variables is defined as Pm = (2 2 ) m . In the proposed method, as an argument x i , which, according to the above formula, takes one of the two values "0" or "1", one of the directions of rotation of the polarization vector (antenna connection sequence) is selected within any of the m sectors into which it is "divided" antenna unit.

Применение предложенного способа позволяет избежать достаточно сложных устройств, обеспечивающих многопозиционную манипуляцию (демодуляцию) несущей при беспроводной передаче цифровой информации, а сводится к использованию электронных коммутаторов и элементов дискретной автоматики, что упрощает схемотехнику каналообразующих устройств и обработку цифровых сигналов при радиообмене.The use of the proposed method avoids rather complex devices that provide multi-position manipulation (demodulation) of the carrier during wireless transmission of digital information, but comes down to the use of electronic switches and discrete automation elements, which simplifies the circuitry of channel-forming devices and processing of digital signals during radio exchange.

Устройство, реализующее предлагаемый способ, содержит антенный блок 1 передатчика, блок 2 управления передатчика, источник 3 цифровой информации, антенный блок 4 управления приемника, приемник 6 информации.A device that implements the proposed method comprises an antenna unit 1 of a transmitter, a control unit 2 of a transmitter, a source of digital information 3, an antenna control unit 4 of a receiver, a receiver 6 of information.

Способ пространственного кодирования и передачи цифровой информации реализуется в устройстве следующим образом.The method of spatial coding and transmission of digital information is implemented in the device as follows.

Цифровая информация от источника 3 цифровой информации в виде двоичной цифровой последовательности, соответствующей определенному десятичному числу, поступает на блок 2 управления передатчика. Блок 2 управления передатчика, анализируя полученную двоичную последовательность, согласно матрице соответствия определяет какие именно из секторов m, а также в какой именно последовательности антенны n внутри этих секторов m должны быть подключены (активированы) для передачи данной двоичной последовательности, т.е. данного десятичного числа.Digital information from the source 3 of digital information in the form of a binary digital sequence corresponding to a certain decimal number is supplied to the control unit 2 of the transmitter. The control unit 2 of the transmitter, analyzing the received binary sequence, according to the correspondence matrix determines which of the sectors m, as well as in which sequence of the antenna n within these sectors m should be connected (activated) to transmit this binary sequence, i.e. given decimal number.

Далее, в соответствии с заложенным в его работу алгоритмом, блок 2 запускает входящие в его состав устройства, которые подключают, иными словами активизируют антенны того или иного, в других случаях тех или иных секторов антенного блока 1 передатчика, обеспечивая при этом надлежащую последовательность подключения антенн ni внутри секторов mi - по часовой или против часовой стрелки. Одновременное подключение секторов с различными номерами и различное их количество, а также выбор при этом различной последовательности подключения антенн, иначе направлений вращения вектора поляризации внутри подлежащих активизации секторов m позволяет создать определенное количество комбинаций, соответствующих тому или иному десятичному числу, подлежащему в данный момент времени передаче по каналу связи.Further, in accordance with the algorithm laid down in its operation, unit 2 launches the devices included in its composition, which connect, in other words, activate the antennas of one or another, in other cases, certain sectors of the antenna unit 1 of the transmitter, while ensuring the proper sequence of connecting the antennas n i inside sectors m i - clockwise or counterclockwise. The simultaneous connection of sectors with different numbers and their different number, as well as the choice of a different sequence of antenna connection, otherwise the directions of rotation of the polarization vector inside the sectors m to be activated allows you to create a certain number of combinations corresponding to one or another decimal number to be transmitted at a given time through the communication channel.

Прием и обработка информации происходит аналогично, но в обратной последовательности. Сигнал в виде радиоволны приходит на антенный блок 4 приемника, далее поступает на блок 5 управления приемника, в котором происходит его логическая обработка, и далее - на приемник 6 цифровой информации.Reception and processing of information is similar, but in reverse order. The signal in the form of a radio wave arrives at the antenna unit 4 of the receiver, then enters the control unit 5 of the receiver, in which its logical processing takes place, and then to the receiver 6 of digital information.

Число секторов m может быть 2 и более, т.е. m ≥ 2. Технически это означает, что логические "0" и "1" соотносят с возрастающей или убывающей последовательностью номеров подключения предварительно пронумерованных антенн внутри сектора. При этом число комбинаций, которые можно сформировать, выбирая в различных сочетаниях те или иные сектора антенного блока 1, а также варьируя направления "+/-" an1…an4 вращения вектора поляризации внутри каждого из выбранных секторов, определяется по указанной выше известной формуле Булевой алгебры.The number of sectors m can be 2 or more, i.e. m ≥ 2. Technically, this means that logical "0" and "1" correspond to an ascending or descending sequence of connection numbers of pre-numbered antennas within a sector. In this case, the number of combinations that can be formed by choosing certain sectors of the antenna unit 1 in various combinations, as well as varying the direction "+/-" a n1 ... a n4 of the polarization vector rotation within each of the selected sectors, is determined by the above known formula Boolean algebra.

Таким образом, создается возможность обеспечить взаимно-однозначное соответствие между каждым вариантом подключения источника 3 цифровой информации к антенному блоку 1, получаемым из комбинаций двух параметров, а именно, "Номера и количество активированных секторов" а также "Направление вращения вектора поляризации внутри активированных секторов" и некоторым десятичным числом, подлежащим передаче через радиоканал. Не трудно видеть, что уже при 4-х секторах, т.е. при m=4 количество чисел, которые можно передать составляет 256. А при m=6 их количество составляет 1024. Достижения подобной эффективности кодирования с приемлемой помехоустойчивостью для традиционных технологий квадратурной амплитудной модуляции (QAM) не является простой или тривиальной задачей.Thus, it is possible to provide a one-to-one correspondence between each option for connecting the source 3 of digital information to the antenna unit 1, obtained from combinations of two parameters, namely, "Number and number of activated sectors" and "Direction of rotation of the polarization vector inside the activated sectors" and some decimal number to be transmitted over the radio channel. It is not difficult to see that already with 4 sectors, i.e. with m = 4, the number of numbers that can be transmitted is 256. And with m = 6, their number is 1024. Achieving such coding efficiency with acceptable noise immunity for traditional QAM technologies is not a simple or trivial task.

При этом не требуется абсолютно точной идентификации каждого из цифровых сигналов, приходящих на антенны приемника, что в настоящее время является определяющим критерием для всех известных способов цифрового радиообмена. Существенным преимуществом предлагаемого способа является именно то, что приемнику достаточно распознать в течение тактового периода лишь номера активированных секторов, а также направление вращения вектора поляризации внутри этих секторов, иными словами, определить - какие именно сектора активизированы в данный тактовый период, а также последовательность подключения антенн внутри них. В условиях интенсивного воздействия помех решение подобной задачи является технически более простым по сравнению с задачей точного выделения на фоне помех каждого из цифровых импульсов, а следовательно, и более надежным.This does not require an absolutely accurate identification of each of the digital signals arriving at the receiver antennas, which is currently the determining criterion for all known methods of digital radio exchange. A significant advantage of the proposed method is precisely the fact that the receiver only needs to recognize during the clock period only the numbers of activated sectors, as well as the direction of rotation of the polarization vector within these sectors, in other words, to determine which sectors are activated in a given clock period, as well as the sequence of connecting the antennas inside them. Under conditions of intense interference, the solution of such a problem is technically simpler in comparison with the task of accurately separating each of the digital pulses against the background of noise, and, therefore, more reliable.

Следует подчеркнуть, что поскольку количество антенн, позволяющих определить направление вращения вектора поляризации в каждом из секторов m несколько, а именно n ≥ 2, то можно утверждать, что данный процесс достаточно надежно зарезервирован, и, следовательно, направление вращения вектора поляризации может быть установлено с высокой степенью достоверности.It should be emphasized that since the number of antennas making it possible to determine the direction of rotation of the polarization vector in each of the sectors m is several, namely n ≥ 2, it can be argued that this process is sufficiently reliably reserved, and, therefore, the direction of rotation of the polarization vector can be established with a high degree of reliability.

Пространственное положение активированных секторов также идентифицируется достаточно просто, поскольку определяющим параметром здесь является именно поляризация электромагнитной волны - параметр, который, как известно, при прочих равных условиях наименее подверженный воздействию естественных, а также преднамеренных помех.The spatial position of the activated sectors is also identified quite simply, since the determining parameter here is precisely the polarization of the electromagnetic wave - a parameter that, as is known, with other things being equal, is least susceptible to natural as well as intentional interference.

С учетом того, что направлений вращения вектора поляризации всего 2, а количество секторов m антенного блока вряд ли превысит m=5, что соответствует 1024 комбинациям, а при m=6 это уже 4096 комбинаций, соответственно, техническое решение указанной задачи для современного уровня развития схемотехники, а также алгоритмизации обработки сигналов, принципиальных сложностей вызвать не может.Taking into account the fact that there are only 2 directions of rotation of the polarization vector, and the number of sectors m of the antenna unit is unlikely to exceed m = 5, which corresponds to 1024 combinations, and at m = 6 it is already 4096 combinations, respectively, the technical solution of this problem for the current level of development circuitry, as well as signal processing algorithms, cannot cause fundamental difficulties.

Таким образом, в предлагаемом способе, в алгоритм идентификации полученных сигналов и надежного приема цифровой информации закладывается не достоверный прием индивидуально каждого из переданных цифровых сигналов, как это делается во всех известных способах, а закладываются такие макропараметры, как "направление вращения вектора поляризации" и "номер (а) сектора (ов) антенного блока". Это позволяет существенно снизить влияние, а с учетом динамично изменяющейся поляризации сигнала, практически абстрагироваться от таких понятий, как воздействие помехи на полезный сигнал, а также по-иному рассматривать влияние на устойчивость радиообмена такого фундаментального параметра, как отношение "сигнал/шум". Именно предлагаемый способ кодирования и передачи цифровой информации, позволяющий при передаче цифровой информации оперировать такими интегральными параметрами, как пространственное положение секторов излучения, а также направление вращения вектора поляризации внутри них, а также техническая реализация передачи и приема радиосигнала на их основе, позволяет на принципиально новом уровне решать вопросы повышения помехоустойчивости и скорости радиообмена при передаче цифровой информации.Thus, in the proposed method, the algorithm for identifying the received signals and reliable reception of digital information does not include reliable reception of each of the transmitted digital signals individually, as is done in all known methods, but such macroparameters as "direction of rotation of the polarization vector" and " antenna unit sector (s) number (s) ". This makes it possible to significantly reduce the influence, and, taking into account the dynamically changing signal polarization, to practically abstract from concepts such as the effect of interference on the useful signal, and also to consider in a different way the influence of such a fundamental parameter as the signal-to-noise ratio on the stability of radio traffic. It is the proposed method of coding and transmission of digital information, which allows, when transmitting digital information, to operate with such integral parameters as the spatial position of the radiation sectors, as well as the direction of rotation of the polarization vector inside them, as well as the technical implementation of the transmission and reception of a radio signal based on them, allows a fundamentally new level to solve the issues of increasing noise immunity and speed of radio exchange when transmitting digital information.

Таким образом, изобретение позволяет по сравнению с прототипом повысить помехоустойчивость и скорость передачи цифровой информации.Thus, the invention makes it possible, in comparison with the prototype, to increase the noise immunity and the transmission rate of digital information.

Claims (1)

Способ пространственного кодирования и передачи цифровой информации, заключающийся в том, что цифровые сигналы излучают в виде радиоволн через антенный блок, содержащий N радиально расположенных в одной плоскости антенн, которые имеют различную поляризацию излучения, для чего антенны располагают в одной вертикальной плоскости и ориентируют под разными углами к горизонту, а при излучении каждый из цифровых сигналов направляют на определенную антенну, имеющую определенный угол наклона к горизонту, а следовательно, определенную поляризацию, отличающийся тем, что антенный блок из N антенн условно разделяют на m независимых секторов, каждый из которых содержит n=N/m антенн, где m≥2, причем антенны каждого из секторов в отдельности или нескольких секторов одновременно при помощи блока управления, на который поступают сигналы от источника цифровой информации, выполнены с возможностью независимого подключения к источнику цифровой информации, при этом последовательность подключения каждой из n антенн внутри каждого из независимых секторов m в зависимости от цифрового кода на выходе блока управления в каждом секторе обеспечена как в порядке возрастания их номеров внутри данного сектора - по часовой стрелке, так и в порядке убывания - против часовой стрелки, позволяя получать (22)m различных комбинаций подключаемых секторов и одновременно направления вращения вектора поляризации - по часовой или против часовой стрелки в каждом секторе, при этом каждая из этих комбинаций согласно принятой матрице соотнесена с определенным десятичным числом из множества (22)m, обеспечивая их взаимно-однозначное соответствие с подлежащим передаче по радиоканалу в данный момент времени этим десятичным числом.A method for spatial coding and transmission of digital information, which consists in the fact that digital signals are emitted in the form of radio waves through an antenna unit containing N antennas radially located in one plane, which have different radiation polarizations, for which the antennas are located in the same vertical plane and oriented under different angles to the horizon, and when emitted, each of the digital signals is directed to a certain antenna having a certain angle of inclination to the horizon, and therefore a certain polarization, characterized in that the antenna unit of N antennas is conventionally divided into m independent sectors, each of which contains n = N / m antennas, where m≥2, and the antennas of each of the sectors separately or several sectors simultaneously using the control unit, which receives signals from the digital information source, are made with the possibility of independent connection to the digital information source, while the connection sequence each of n antennas inside each of the independent sectors m, depending on the digital code at the output of the control unit in each sector, is provided both in ascending order of their numbers within this sector - clockwise, and in descending order - counterclockwise, making it possible to obtain (2 2 ) m different combinations of connected sectors and simultaneously the direction of rotation of the polarization vector - clockwise or counterclockwise in each sector, while each of these combinations, according to the adopted matrix, is correlated with a certain decimal number from the set (2 2 ) m , ensuring their one-to-one correspondence with this decimal number to be transmitted over the radio channel at a given time.
RU2020100851A 2020-01-14 2020-01-14 Method of spatial coding and transmission of digital information RU2730422C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020100851A RU2730422C1 (en) 2020-01-14 2020-01-14 Method of spatial coding and transmission of digital information

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020100851A RU2730422C1 (en) 2020-01-14 2020-01-14 Method of spatial coding and transmission of digital information

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2730422C1 true RU2730422C1 (en) 2020-08-21

Family

ID=72237751

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020100851A RU2730422C1 (en) 2020-01-14 2020-01-14 Method of spatial coding and transmission of digital information

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2730422C1 (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2757486C1 (en) * 2020-11-20 2021-10-18 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский автомобильно-дорожный государственный технический университет (МАДИ)" Method for encoding and transmitting digital information
RU2758348C1 (en) * 2020-12-15 2021-10-28 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский автомобильно-дорожный государственный технический университет (МАДИ)" Method for encoding and transmission of data on radio channels
RU2764257C1 (en) * 2020-10-08 2022-01-14 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский автомобильно-дорожный государственный технический университет (МАДИ) Method for encoding and transmitting digital information
RU2770420C1 (en) * 2021-05-25 2022-04-18 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский автомобильно-дорожный государственный технический университет (МАДИ)" Method for encoding digital information in a radio channel
RU2772872C1 (en) * 2021-05-25 2022-05-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский автомобильно-дорожный государственный технический университет (МАДИ)" Method for encoding data in a radio channel

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050099178A1 (en) * 2003-08-13 2005-05-12 Scott King Magnetic resonance experiments by spatial encoding using the RF transmission coil
US20120322385A1 (en) * 2011-06-20 2012-12-20 Lockheed Martin Corporation Multi-element magnetic receiver for interference suppression and signal enhancement
RU2014133415A (en) * 2012-01-14 2016-03-10 Квэлкомм Инкорпорейтед CODING SETS OF PARAMETERS AND TITLES OF NAL UNITS FOR VIDEO ENCODING
RU2704742C1 (en) * 2019-02-28 2019-10-30 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский автомобильно-дорожный государственный технический университет (МАДИ)" Digital information encoding and transmission method

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050099178A1 (en) * 2003-08-13 2005-05-12 Scott King Magnetic resonance experiments by spatial encoding using the RF transmission coil
US20120322385A1 (en) * 2011-06-20 2012-12-20 Lockheed Martin Corporation Multi-element magnetic receiver for interference suppression and signal enhancement
RU2014133415A (en) * 2012-01-14 2016-03-10 Квэлкомм Инкорпорейтед CODING SETS OF PARAMETERS AND TITLES OF NAL UNITS FOR VIDEO ENCODING
RU2704742C1 (en) * 2019-02-28 2019-10-30 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский автомобильно-дорожный государственный технический университет (МАДИ)" Digital information encoding and transmission method

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2764257C1 (en) * 2020-10-08 2022-01-14 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский автомобильно-дорожный государственный технический университет (МАДИ) Method for encoding and transmitting digital information
RU2757486C1 (en) * 2020-11-20 2021-10-18 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский автомобильно-дорожный государственный технический университет (МАДИ)" Method for encoding and transmitting digital information
RU2758348C1 (en) * 2020-12-15 2021-10-28 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский автомобильно-дорожный государственный технический университет (МАДИ)" Method for encoding and transmission of data on radio channels
RU2770420C1 (en) * 2021-05-25 2022-04-18 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский автомобильно-дорожный государственный технический университет (МАДИ)" Method for encoding digital information in a radio channel
RU2772872C1 (en) * 2021-05-25 2022-05-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский автомобильно-дорожный государственный технический университет (МАДИ)" Method for encoding data in a radio channel
RU2774346C1 (en) * 2021-10-20 2022-06-17 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский автомобильно-дорожный государственный технический университет (МАДИ)" Digital modulation method
RU2774840C1 (en) * 2021-10-20 2022-06-23 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский автомобильно-дорожный государственный технический университет (МАДИ)" Method for digital radio signal modulation

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2730422C1 (en) Method of spatial coding and transmission of digital information
Basar Media-based modulation for future wireless systems: A tutorial
CN110177067B (en) Orbital angular momentum index modulation transmission system and method suitable for long-distance transmission
JP6697731B2 (en) Transmitting device, receiving device, and communication method
CN110365616B (en) Multi-user wireless communication system and method based on space-time coding super surface
CN102857280B (en) Four-dimensional antenna array based secret communication system and method thereof
CN108983226A (en) It is a kind of to be structured the formation the MIMO radar communicating integral method of modulation based on antenna
CN105282021A (en) Signal concentrator device
US20060035605A1 (en) Method and apparatus for reducing antenna correlation
CN108599871B (en) Underwater acoustic communication method and system based on orbital angular momentum multiplexing technology
CN110890908B (en) Pre-modulation secret communication system and method based on four-dimensional antenna array
CN101164270A (en) Communication system modulating/demodulating data using antenna patterns and associated methods
CN110493777B (en) Multi-target secret communication system based on four-dimensional antenna array
RU2704742C1 (en) Digital information encoding and transmission method
RU2738350C1 (en) Digital information wireless transmission method
Di Renzo Spatial modulation based on reconfigurable antennas—A new air interface for the IoT
GB2501507A (en) Spatial modulation encoding using an antenna array
KR20160056240A (en) Method and apparatus for transmitting data, and method and apparatus for receiving data
CN102594767A (en) Three-dimensional modulation method combining polarization and amplitudes of signals in communication system
JP2011124991A (en) Wireless communications apparatus and method
Singh et al. Indexed multiple access with reconfigurable intelligent surfaces: The reflection tuning potential
Hodge et al. Media-based modulation with reconfigurable intelligent metasurfaces: Design and performance
EP3400750A1 (en) A system and method for two-way ground and satellite based communication using millimeter waves
CN110289894A (en) A kind of new type of modulation method
CN115834315A (en) High-speed OFDM subcarrier environment backscattering communication method and system