RU2753382C1 - Method for transmitting information using ultraviolet range - Google Patents
Method for transmitting information using ultraviolet range Download PDFInfo
- Publication number
- RU2753382C1 RU2753382C1 RU2020132214A RU2020132214A RU2753382C1 RU 2753382 C1 RU2753382 C1 RU 2753382C1 RU 2020132214 A RU2020132214 A RU 2020132214A RU 2020132214 A RU2020132214 A RU 2020132214A RU 2753382 C1 RU2753382 C1 RU 2753382C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- sequence
- channel
- receiver
- random
- pseudo
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
Abstract
Description
Изобретение относится к области связи, а именно к беспроводной связи и может быть использовано для передачи закодированной цифровой информации между абонентскими устройствами в том числе в режиме «радиомолчания».The invention relates to the field of communication, namely to wireless communication and can be used to transfer encoded digital information between subscriber devices, including in the "radio silence" mode.
Известны способы использования света в качестве среды для скрытой передачи информации. Одно из решений, описывающих скрытую систему связи с использованием света в качестве средства передачи, было раскрыто в патенте США № 2858421 от 28.10.1958г. В данном решении использовали электрическую газоразрядную трубку с разряженным газом, радиочастотное или импульсное возбуждение газа, причем сигнал возбуждения модулировался с помощью обычной амплитудной, частотной или других методов модуляции.There are known methods of using light as a medium for the covert transmission of information. One solution describing a covert communication system using light as a transmission medium was disclosed in US Pat. No. 2,858,421 dated 10/28/1958. In this solution, an electric discharge tube with a rarefied gas, radio frequency or pulsed excitation of the gas was used, and the excitation signal was modulated using conventional amplitude, frequency, or other modulation methods.
Недостатком данной системы является использование газоразрядных трубок с импульсным возбуждением газа, которые не могли обеспечить стабильную работу в плане включения/выключения на высоких частотах (более 10 МГц) и требуемой интенсивностью излучения светового потока для обеспечения дальности работы системы связи. The disadvantage of this system is the use of gas discharge tubes with pulsed gas excitation, which could not provide stable operation in terms of switching on / off at high frequencies (more than 10 MHz) and the required intensity of the luminous flux to ensure the range of the communication system.
Наиболее близким техническим решением, принятым за прототип, является способ, включающий передачу информации с помощью ультрафиолетового света, причем для модуляции интенсивности световой волны применяют электрооптический модулятор света на эффекте Поккельса. [Hatton J. James, Janusas Saulius //Патент США №5307194A. Дата публикации: 26.04.1994]. Согласно способу для передачи информации используют источник ультрафиолетового света (далее УФ), представляющий ртутную дуговую лампу и модулятор света, работающий на основе ячейки Поккельса. Для модуляции УФ света использование частотной или импульсной модуляции является предпочтительным, поскольку оно значительно уменьшает помехи от внешних источников ультрафиолетового излучения, таких как солнце, молнии и т.д.The closest technical solution adopted for the prototype is a method involving the transmission of information using ultraviolet light, and an electro-optical light modulator based on the Pockels effect is used to modulate the intensity of the light wave. [Hatton J. James, Janusas Saulius // US Patent No. 5307194A. Date of publication: 04/26/1994]. According to the method for transmitting information, a source of ultraviolet light (hereinafter UV) is used, which is a mercury arc lamp and a light modulator based on a Pockels cell. For modulating UV light, the use of frequency or pulse modulation is preferred because it significantly reduces interference from external sources of ultraviolet radiation such as the sun, lightning, etc.
Однако использование электрооптического модулятора света на эффекте Поккельса накладывает ограничения на быстродействие системы, так как данному модулятору свойственна малая инерционность, позволяющая модулировать свет до частот порядка 10МГц (частота несущей). При этом следует отметить, что верхняя граница частоты модуляции чаще всего определяется ёмкостью самого модулятора (изолятор и его обкладки) и в реальности оказывается на несколько порядков ниже, т.е. до частоты 100кГц, что эквивалентно скорости передачи информации примерно 0,01 Мбит/сек.However, the use of an electro-optic light modulator based on the Pockels effect imposes restrictions on the speed of the system, since this modulator is characterized by low inertia, which makes it possible to modulate light to frequencies of the order of 10 MHz (carrier frequency). It should be noted that the upper limit of the modulation frequency is most often determined by the capacitance of the modulator itself (insulator and its plates) and in reality turns out to be several orders of magnitude lower, i.e. up to a frequency of 100 kHz, which is equivalent to an information transfer rate of about 0.01 Mbit / s.
Задачей предлагаемого изобретения является создание способа, обеспечивающего высокоскоростную передачу цифровой информации между абонентскими устройствами с использованием ультрафиолетового диапазона.The objective of the present invention is to create a method that provides high-speed transmission of digital information between subscriber units using the ultraviolet range.
Технический результат заключается в возможности повышения скорости передачи информации с использованием ультрафиолетового диапазона в несколько раз, по сравнению с сигналом, сформированным с использованием электрооптического модулятора света на эффекте Поккельса, за счет одновременной передачи информации по двум независимым каналам и частотно-импульсной модуляции полученного многоуровневого сигнала, поступающего на источник УФ излучения, в качестве которого используют светодиод УФ-диапазона.The technical result consists in the possibility of increasing the speed of information transmission using the ultraviolet range several times, compared with the signal generated using an electro-optical light modulator based on the Pockels effect, due to the simultaneous transmission of information through two independent channels and pulse-frequency modulation of the obtained multi-level signal, coming to the source of UV radiation, which is used as a UV light-emitting diode.
Поставленная задача достигается тем, что в способ передачи информации с использованием ультрафиолетового диапазона, включающий передачу информации посредством генерации ультрафиолетового света с использованием источника ультрафиолетового света, модуляцию передаваемого сигнала в передатчике, внесены следующие новые признаки:The task is achieved by the fact that the following new features are introduced into the method of transmitting information using the ultraviolet range, including the transfer of information by generating ultraviolet light using a source of ultraviolet light, modulating the transmitted signal in the transmitter:
- в качестве источника ультрафиолетового света для генерации ультрафиолетового излучения используют светодиод УФ-диапазона;- UV light-emitting diode is used as a source of ultraviolet light for generating ultraviolet radiation;
- передаваемые данные в виде информационной последовательности бит, распределяют между двумя каналами передачи, формируя тем самым канальные последовательности;- the transmitted data in the form of an informational sequence of bits is distributed between two transmission channels, thereby forming channel sequences;
- в первом канале элементу канальной последовательности, принимающей значение «1» ставят в соответствие заранее сформированную в сдвиговом регистре псевдослучайную М-последовательность №1, а элементу канальной последовательности, принимающей значение «0», ставят в соответствие заранее сформированную в сдвиговом регистре псевдослучайную М-последовательность №2. Во втором канале элементу канальной последовательности, принимающей значение «1» ставят в соответствие заранее сформированную в сдвиговом регистре псевдослучайную М-последовательность №3, а элементу канальной последовательности, принимающей значение «0», ставят в соответствие заранее сформированную в сдвиговом регистре псевдослучайную М-последовательность №4. Длительность псевдослучайных М-последовательностей №1-№4 составляет N*τ, где N - количество элементов в М-последовательности, а τ – длительность одного её элемента. При этом М-последовательности из разных каналов и для разных элементов передаваемых данных не повторяются;- in the first channel, a pseudo-random M-
- осуществляют суммирование полученной в первом канале M-последовательности №1 или M-последовательности №2, и полученной во втором канале M-последовательности №3 или M-последовательности №4, получая тем самым групповой многоуровневый сигнал длительностью N*τ; - carry out the summation obtained in the first channel M-
- осуществляют частотно-импульсную модуляцию группового многоуровневого сигнала в модуляторе, при этом длительность импульсов выбирают исходя из того, что чем выше дальность передачи, тем больше длительность передаваемых импульсов информации с использованием ультрафиолетового диапазона;- carry out pulse-frequency modulation of the group multilevel signal in the modulator, while the pulse duration is selected on the basis that the higher the transmission distance, the longer the duration of the transmitted information pulses using the ultraviolet range;
- выполняют преобразование модулированного группового сигнала в драйвере УФ-диода в последовательность импульсов тока, управляющих освещенностью УФ-диода, который излучает в направлении приемника световой поток в ультрафиолетовом диапазоне, интенсивность которого соответствует форме модулированного группового сигнала;- converting the modulated group signal in the UV diode driver into a sequence of current pulses that control the illumination of the UV diode, which emits a luminous flux in the ultraviolet range towards the receiver, the intensity of which corresponds to the shape of the modulated group signal;
- указанный световой поток в ультрафиолетовом диапазоне поступает на фотодиод приемника, затем в усилитель мощности и далее поступает на аналогово-цифровой преобразователь, после которого результат оцифровки записывают в регистр памяти приемника;- the specified luminous flux in the ultraviolet range enters the photodiode of the receiver, then into the power amplifier and then goes to the analog-to-digital converter, after which the result of digitization is written into the memory register of the receiver;
- из регистра памяти приемника сигнал поступает на блок-разделитель, в котором осуществляют разделение сигнала на четыре одинаковых параллельных сигнала - по два на каждый канал приемника соответственно;- from the memory register of the receiver, the signal is fed to the separator block, in which the signal is divided into four identical parallel signals - two for each receiver channel, respectively;
- для первого канала приемника заранее формируют в линейном сдвиговом регистре псевдослучайные М-последовательность №1 и М-последовательность №2, а для второго канала приемника заранее формируют в линейном сдвиговом регистре псевдослучайные М-последовательность №3 и М-последовательность №4. При этом соответствующие М-последовательности на приемнике должны быть идентичны соответствующим М-последовательностям на передатчике;- for the first channel of the receiver, pseudo-random M-
- из блока-разделителя два одинаковых сигнала, предназначенных для первого канала приемника одновременно направляют на соответствующие им умножители первого канала приемника, причем каждому поступающему сигналу предназначен свой умножитель, где производят перемножение сигнала с соответствующей М-последовательностью. Другие два одинаковых сигнала, предназначенные для второго канала приемника поступают на соответствующие им умножители второго канала приемника, причем каждому поступающему сигналу предназначен свой умножитель, где производят перемножение сигнала с соответствующей М-последовательностью;- from the separator block, two identical signals intended for the first receiver channel are simultaneously directed to the corresponding multipliers of the first receiver channel, and each incoming signal has its own multiplier, where the signal is multiplied with the corresponding M-sequence. The other two identical signals intended for the second channel of the receiver are fed to the corresponding multipliers of the second channel of the receiver, and each incoming signal has its own multiplier, where the signal is multiplied with the corresponding M-sequence;
- с выходов умножителей первого канала приемника сигналы одновременно поступают на входы блока обработки первого канала приемника, в котором происходит интегрирование и распознавание поступающего сигнала, затем с выхода блока обработки первого канала приемника распознанный информационный символ «1» или «0» поступает на блок информационной последовательности;- from the outputs of the multipliers of the first channel of the receiver, the signals are simultaneously fed to the inputs of the processing unit of the first channel of the receiver, in which the incoming signal is integrated and recognized, then from the output of the processing unit of the first channel of the receiver, the recognized information symbol "1" or "0" is fed to the block of information sequence ;
- с выходов умножителей второго канала приемника сигналы одновременно поступают на входы блока обработки второго канала приемника, в котором также происходит интегрирование и распознавание поступающего сигнала, затем с выхода блока обработки второго канала приемника распознанный информационный символ «1» или «0» поступает на блок информационной последовательности;- from the outputs of the multipliers of the second channel of the receiver, the signals are simultaneously fed to the inputs of the processing unit of the second channel of the receiver, in which the incoming signal is also integrated and recognized, then from the output of the processing unit of the second channel of the receiver the recognized information symbol "1" or "0" is fed to the information sequences;
- распознанные информационные символы сохраняют в памяти блока информационной последовательности.- the recognized information symbols are stored in the memory of the information sequence block.
Критериям «новизна» и «изобретательский уровень» предложенный способ передачи информации с использованием ультрафиолетового диапазона соответствует благодаря наличию следующих признаков:The proposed method for transmitting information using the ultraviolet range meets the criteria of "novelty" and "inventive step" due to the presence of the following features:
- осуществляют одновременную передачу информации по двум независимым каналам, для чего формируют две канальные последовательности в виде информационной последовательности бит, которые распределяют между двумя каналами передатчика;- carry out the simultaneous transmission of information through two independent channels, for which two channel sequences are formed in the form of an information sequence of bits, which are distributed between two transmitter channels;
- в первом канале элементу канальной последовательности, принимающему значение «1» ставят в соответствие заранее сформированную псевдослучайную М-последовательность №1, а элементу канальной последовательности, принимающему значение «0», ставят в соответствие заранее сформированную псевдослучайную М-последовательность №2. Во втором канале элементу канальной последовательности, принимающему значение «1» ставят в соответствие заранее сформированную псевдослучайную М-последовательность №3, а элементу канальной последовательности, принимающему значение «0», ставят в соответствие заранее сформированную псевдослучайную М-последовательность №4. Длительность псевдослучайных М-последовательностей №1-№4 составляет N*τ, где N - количество элементов в М-последовательности, а τ – длительность одного её элемента, который может принимать значение от 0,22 до 2,2 мкс. При этом М-последовательности из разных каналов и для разных элементов передаваемых данных не повторяются;- in the first channel, a pre-generated pseudo-random M-
- осуществляют суммирование полученной в первом канале M-последовательности №1 или M-последовательности №2, и полученной во втором канале M-последовательности №3 или M-последовательности №4, получая тем самым групповой многоуровневый сигнал длительностью N*τ; - carry out the summation obtained in the first channel M-
- осуществляют частотно-импульсную модуляцию группового многоуровневого сигнала в модуляторе, при этом длительность импульсов выбирают исходя из того, что чем выше дальность передачи, тем больше длительность передаваемых импульсов информации с использованием ультрафиолетового диапазона;- carry out pulse-frequency modulation of the group multilevel signal in the modulator, while the pulse duration is selected on the basis that the higher the transmission distance, the longer the duration of the transmitted information pulses using the ultraviolet range;
- преобразование модулированного группового сигнала в высокочастотном драйвере УФ-диода, в последовательность импульсов тока, управляющих освещенностью УФ-диода. - conversion of the modulated group signal in the high-frequency UV-diode driver into a sequence of current pulses that control the illumination of the UV-diode.
Перечисленные признаки в совокупности из уровня техники не известны, так же, как и влияние наличия этих признаков на повышение скорости передачи информации с использованием ультрафиолетового диапазона более чем в 10 раз, по сравнению с сигналом, сформированным с использованием электрооптического модулятора света на эффекте Поккельса, за счет одновременной передачи информации по двум независимым каналам и частотно-импульсной модуляции полученного группового многоуровневого сигнала, поступающего на источник УФ излучения, в качестве которого используют светодиод. The listed features in the aggregate are not known from the prior art, as well as the influence of the presence of these features on an increase in the speed of information transmission using the ultraviolet range by more than 10 times, compared with a signal generated using an electro-optical light modulator based on the Pockels effect, for due to the simultaneous transmission of information through two independent channels and the frequency-pulse modulation of the received group multilevel signal arriving at the UV radiation source, which is used as a light-emitting diode.
Сущность изобретения поясняется изображениями, представленными на фигурах:The essence of the invention is illustrated by the images shown in the figures:
Фиг.1 – Схема осуществления передачи информации с использованием ультрафиолетового диапазона.Fig. 1 - A diagram of the implementation of information transmission using the ultraviolet range.
Фиг.2 – Временная диаграмма группового многоуровневого сигнала (красный цвет) и временная диаграмма модулированного группового сигнала (синий цвет), полученного на передатчике.Fig. 2 is a timing diagram of a baseband multi-level signal (red) and a timing diagram of a modulated baseband signal (blue) received at the transmitter.
Фиг.3 – Временная диаграмма сигнала с выхода фотодиода приемника.Fig. 3 - Timing diagram of the signal from the output of the photodiode of the receiver.
Фиг.4 - Схема приема и обработки информации, полученной в ультрафиолетовом диапазоне.4 - Scheme of receiving and processing information obtained in the ultraviolet range.
Фиг.5 – Таблица, в которой представлены значения скорости передачи информации по предложенному способу при различных параметрах длительности одного элемента М-последовательности, состоящей из 7 элементов.Fig. 5 - Table, which presents the values of the information transmission rate according to the proposed method with different parameters of the duration of one element of the M-sequence, consisting of 7 elements.
Способ осуществляют следующим образом:The method is carried out as follows:
1. Как показано на фигуре 1 для передачи информации с помощью ультрафиолетового света для первого канала передатчика формируют с помощью линейного сдвигающего регистра 1, состоящего из k триггеров, две различные псевдослучайные M-последовательность №1 и M-последовательность №2, состоящих из N элементов, причем N=2k-1, длительностью N*τ, где τ – длительность одного элемента M-последовательности, принимающего значение 0 или 1. Сформированные кодовые М-последовательности хранятся в памяти линейного сдвигающего регистра 1. 1. As shown in figure 1, to transmit information using ultraviolet light for the first channel of the transmitter, using a
2. Для второго канала передатчика формируют с помощью линейного сдвигающего регистра 2, состоящего из k триггеров, две различных псевдослучайные M-последовательность №3 и M-последовательность №4, состоящих из N элементов, и отличающиеся от сформированных кодовых М-последовательностей №1 и №2 порядком расстановки символов 0 и 1. Сформированные кодовые М-последовательности хранятся в памяти линейного сдвигающего регистра 2.2. For the second channel of the transmitter, using a
3. Рекомендуемое значение параметра N формируемых псевдослучайных M-последовательностей №1-№4 равно 7 или 15 или 31. В случае, когда N принимает значение меньше 7 возникает высокий уровень взаимокорреляции между каналами передачи, что ухудшает качество передачи информации. В случае, когда N принимает значение больше 31 возникает необходимость в высокой частоте дискретизации сигнала, что приводит к снижению стабильности работы системы в целом и ее удорожанию. Рекомендуемое значение параметра τ от 0,22 до 2,2 мкс. В случае, когда τ принимает значение меньше 0,22 мкс, возникает необходимость в высокой частоте дискретизации сигнала, что приводит к снижению стабильности работы системы в целом и ее удорожанию. В случае, когда τ принимает значение больше 2,2 мкс, скорость передачи информации становится недостаточной для использования таких систем.3. The recommended value of the parameter N of the generated pseudo-random M-sequences # 1-# 4 is 7 or 15 or 31. In the case when N takes a value less than 7, a high level of mutual correlation occurs between transmission channels, which degrades the quality of information transmission. In the case when N takes a value greater than 31, there is a need for a high sampling rate of the signal, which leads to a decrease in the stability of the system as a whole and its rise in cost. The recommended value of the parameter τ is from 0.22 to 2.2 μs. In the case when τ takes a value less than 0.22 μs, there is a need for a high sampling frequency of the signal, which leads to a decrease in the stability of the system as a whole and to its rise in cost. In the case when τ takes on a value greater than 2.2 μs, the information transfer rate becomes insufficient for the use of such systems.
4. Передаваемые данные в виде информационной последовательности бит, распределяют между двумя указанными каналами передатчика, формируя тем самым две канальные последовательности;4. The transmitted data in the form of an information sequence of bits is distributed between the two indicated channels of the transmitter, thereby forming two channel sequences;
5. Канальная последовательность для первого канала передатчика поэлементно поступает на блок обработки 3, в котором производят анализ поступившего элемента и, если его значение «0», тогда выходной сигнал из блока обработки 3 представляет собой M-последовательность №1, в случае если поступивший элемент имеет значение «1», тогда выходной сигнал из блока обработки 3 представляет собой M-последовательность №2. 5. The channel sequence for the first channel of the transmitter is sent element by element to the
6. Канальная последовательность для второго канала передатчика поэлементно поступает на блок обработки 4, в котором производят анализ поступившего элемента и если его значение «0» тогда выходной сигнал из блока обработки 4 представляет собой M-последовательность №3, в случае если поступивший элемент имеет значение «1», тогда выходной сигнал из блока обработки 4 представляет собой M-последовательность №4. 6. The channel sequence for the second channel of the transmitter is sent element by element to the
7. Выходной сигнал из блока обработки 3 складывают с выходным сигналом из блока обработки 4 в сумматоре 5, получая тем самым групповой многоуровневый сигнал, который записывают в память сумматора 5.7. The output signal from the
8. Сигнал из сумматора 5 поступает на вход модулятора 6, в котором осуществляют частотно-импульсную модуляцию группового многоуровневого сигнала, получая таким образом модулированный групповой сигнал.8. The signal from the
9. С выхода модулятора 6 модулированный групповой сигнал поступает в блок высокочастотного драйвера УФ-диода 7, в котором посредством элементов электрической схемы осуществляют его преобразование в последовательность импульсов тока, имеющих форму, идентичную входному модулированному групповому сигналу.9. From the output of the
10. Последовательность импульсов тока подают на УФ-диод 8, который излучает в направлении приемника световой поток в ультрафиолетовом диапазоне, интенсивность которого соответствует форме модулированного группового сигнала. 10. A sequence of current pulses is fed to the
11. Передаваемый в пространство указанный световой поток в УФ диапазоне поступает на фотодиод 9 (фиг.4.), в котором осуществляют преобразование в аналоговый электрический сигнал, поступающий далее на усилитель мощности 10.11. Transmitted into space, the specified luminous flux in the UV range enters the photodiode 9 (Fig. 4), which is converted into an analog electrical signal, which is then fed to the power amplifier 10.
12. Усиленный сигнал с выхода усилителя мощности 10 поступает на вход аналогово-цифрового преобразователя 11, в котором производят его оцифровку и запись в регистр памяти 12;12. The amplified signal from the output of the power amplifier 10 is fed to the input of the analog-to-digital converter 11, in which it is digitized and written into the memory register 12;
13. Из регистра памяти 12 сигнал поступает в блок-разделитель 13, в котором его разделяют на четыре одинаковых параллельных сигнала - по два на каждый канал приемника соответственно;13. From the memory register 12, the signal enters the
13. Для первого канала приемника заранее формируют в линейном сдвиговом регистре 14 псевдослучайные М-последовательность №1 и М-последовательность №2, идентичные соответствующим М-последовательностям первого канала передатчика. Для второго канала приемника заранее формируют в линейном сдвиговом регистре 15 псевдослучайные М-последовательность №3 и М-последовательность №4, идентичные соответствующим М-последовательностям второго канала передатчика.13. For the first channel of the receiver, pseudo-random M-
14. Из блока-разделителя 13 два одинаковых сигнала, предназначенные для первого канала приемника одновременно поступают на соответствующие им умножители 16 первого канала приемника, причем каждому поступающему сигналу предназначен свой умножитель. Другие два одинаковых сигнала из блока-разделителя 13, предназначенные для второго канала приемника поступают на соответствующие им умножители 17 второго канала приемника, причем каждому поступающему сигналу предназначен свой умножитель, где производят перемножение сигнала с соответствующей М-последовательностью.14. From the
15. С выходов умножителей 16 первого канала приемника сигналы одновременно поступают на соответствующие входы блока обработки 18 первого канала приемника, в котором осуществляют интегрирование и распознавание поступающего сигнала.15. From the outputs of the
16. С выхода блока обработки 18 первого канала приемника распознанный информационный символ «1» или «0» поступает на блок информационной последовательности, где его сохраняют.16. From the output of the
17. С выходов умножителей 17 второго канала приемника сигналы одновременно поступают на соответствующие входы блока обработки 19 второго канала приемника, в котором также происходит интегрирование и распознавание поступающего сигнала.17. From the outputs of the
18. С выхода блока обработки 19 второго канала приемника распознанный информационный символ «1» или «0» поступает на блок информационной последовательности, где его сохраняют.18. From the output of the
Конкретный примерSpecific example
Для первого канала передатчика формируют с помощью линейного сдвигающего регистра 1 состоящего из 3-х триггеров, две различных бинарных кодовых M-последовательности №1 и M-последовательность №2, состоящих из N элементов, где N равно 7, т.к. N=2k-1, τ - длительность одного элемента M-последовательности, имеющего значение 0 или 1, равно 0,36 мкс, M-последовательность №1 представлена в виде комбинации символов 1110110, а М-последовательность №2 представлена в виде комбинации символов 1100010. Сформированные кодовые М-последовательности хранят в памяти линейного сдвигающего регистра 1. For the first transmitter channel, two different binary code M-
Для второго канала передатчика формируют с помощью линейного сдвигающего регистра 2 состоящего из 3-х триггеров, две различных кодовые M-последовательность №3 и M-последовательность №4, состоящих также из 7 элементов. M-последовательность №3 представлена в виде комбинации символов 0010100 и M-последовательность №4 представлена в виде комбинации символов 0101110. Сформированные кодовые М-последовательности хранятся в памяти линейного сдвигающего регистра 2. При этом значение τ идентично первому каналу передатчика.For the second channel of the transmitter, two different code sequences M-
Формируют две канальные последовательности, для чего передаваемые данные в виде информационной последовательности бит, распределяют между двумя каналами передатчика.Two channel sequences are formed, for which the transmitted data in the form of an information bit sequence is distributed between two transmitter channels.
Канальная последовательность для первого канала передатчика поэлементно поступает на блок обработки 3, в котором производят анализ поступившего элемента. Например, если его значение «0» тогда выходной сигнал из блока обработки 3 представляет собой M-последовательность №1, если его значение «1» тогда выходной сигнал из блока обработки 3 представляет собой M-последовательность №2. The channel sequence for the first channel of the transmitter is sent element by element to the
Канальная последовательность для второго канала передатчика поэлементно поступает на блок обработки 4, в котором анализируется поступивший элемент. Например, если его значение «1» тогда выходной сигнал из блока обработки 4 представляет собой M-последовательность №4, если его значение «0» тогда выходной сигнал из блока обработки 4 представляет собой M-последовательность №3. The channel sequence for the second channel of the transmitter is sent element by element to the
Выходной сигнал из блока обработки 3 складывают с выходным сигналом из блока обработки 4 в сумматоре 5, получая тем самым групповой многоуровневый сигнал, представленный на фиг.2 красным цветом, который сохраняют в памяти сумматора 5.The output signal from the
Сигнал из сумматора 5 поступает на вход модулятора 6, в котором осуществляют частотно-импульсную модуляцию группового многоуровневого сигнала, получая таким образом модулированный групповой сигнал, который представлен на фиг.2 синим цветом.The signal from the
С выхода модулятора 6 модулированный групповой сигнал поступает в блок высокочастотного драйвера УФ-диода 7, в котором посредством элементов электрической схемы осуществляют его преобразование в последовательность импульсов тока, имеющих форму идентичную входному модулированному групповому сигналу.From the output of the
Последовательность импульсов тока подают на УФ-диод 8, который излучает в направлении приемника световой поток в ультрафиолетовом диапазоне, интенсивность которого соответствует форме модулированного группового сигнала. A sequence of current pulses is fed to the
Передаваемый в пространство указанный световой поток в УФ диапазоне поступает на фотодиод 9 приемника, в котором производят его преобразование в аналоговый электрический сигнал, представленный на фиг.3 синим цветом, далее аналоговый электрический сигнал поступает на усилитель мощности 10.The specified luminous flux in the UV range transmitted into space enters the
Сигнал с выхода усилителя мощности 10 поступает на вход аналогово-цифрового преобразователя 11, в котором производят его оцифровку и запись в регистр памяти 12.The signal from the output of the power amplifier 10 is fed to the input of the analog-to-digital converter 11, in which it is digitized and written into the memory register 12.
Из регистра памяти 12 сигнал поступает в блок-разделитель 13, в котором его разделяют на четыре одинаковых параллельных сигнала - по два на каждый канал приемника соответственно;From the memory register 12, the signal enters the
Для первого канала приемника заранее формируют в линейном сдвиговом регистре 14 псевдослучайные М-последовательность №1 и М-последовательность №2, а для второго канала приемника заранее формируют в линейном сдвиговом регистре 15 псевдослучайные М-последовательность №3 и М-последовательность №4 При этом соответствующие М-последовательности на приемнике должны быть идентичны соответствующим М-последовательностям на передатчике.For the first channel of the receiver, pseudo-random M-
Из блока-разделителя 13 два одинаковых сигнала, предназначенных для первого канала приемника, одновременно поступают на соответствующие им умножители 16 первого канала приемника, причем каждому поступающему сигналу предназначен свой умножитель, где производят перемножение сигнала с соответствующей М-последовательностью. Другие два одинаковых сигнала, предназначенные для второго канала приемника поступают на соответствующие им умножители 17 второго канала приемника, причем каждому поступающему сигналу предназначен свой умножитель где производят перемножение сигнала с соответствующей М-последовательностью.From the
С выходов умножителей 16 первого канала приемника сигналы одновременно поступают на соответствующие входы блока обработки 18 первого канала приемника, в котором производят интегрирование и распознавание поступающего сигнала.From the outputs of the
С выхода блока обработки 18 первого канала приемника распознанный информационный символ «1» или «0» поступает на блок информационной последовательности, где его сохраняют.From the output of the
С выходов умножителей 17 второго канала приемника сигналы одновременно поступают на соответствующие входы блока обработки 19 второго канала приемника, в котором также производят интегрирование и распознавание поступающего сигнала.From the outputs of the
С выхода блока обработки 19 второго канала приемника распознанный информационный символ «1» или «0» поступает на блок информационной последовательности, где его сохраняют.From the output of the
В таблице на фигуре 5 представлены данные о скорости передачи информации в зависимости от длительности одного элемента М-последовательности в диапазоне от 0,22 мкс до 2,2 мкс, из которой видно, что в приведенном примере для М-последовательности, состоящей из 7 элементов при длительности одного элемента 0,36 мкс, получили скорость передачи данных примерно 0,6 Мбит в сек.The table in figure 5 shows data on the information transfer rate depending on the duration of one element of the M-sequence in the range from 0.22 μs to 2.2 μs, from which it can be seen that in the given example for the M-sequence consisting of 7 elements with a duration of one element of 0.36 μs, a data transfer rate of approximately 0.6 Mbit per second was obtained.
При осуществлении способа, когда М-последовательность состояла из 15 элементов при длительности одного элемента М-последовательности в диапазоне от 0,22 мкс до 2,2 мкс были получены следующие данные: скорость передачи информации примерно 0,6 Мбитсек для τ равном 0,22 мкс, примерно 0,06 Мбитсек для τ равном 2,2 мкс.When implementing the method, when the M-sequence consisted of 15 elements with the duration of one element of the M-sequence in the range from 0.22 μs to 2.2 μs, the following data were obtained: the information transfer rate is about 0.6 Mbitsec for τ equal to 0.22 μs, approximately 0.06 Mbitsec for τ equal to 2.2 μs.
При осуществлении способа, когда М-последовательность состояла из 31 элемента при длительности одного элемента М-последовательности в диапазоне от 0,22 мкс до 2,2 мкс были получены следующие данные: скорость передачи информации примерно 0,3 Мбитсек для τ равном 0,22 мкс, примерно 0,02 Мбитсек для τ равном 2,2 мкс.When implementing the method, when the M-sequence consisted of 31 elements with the duration of one element of the M-sequence in the range from 0.22 μs to 2.2 μs, the following data were obtained: the information transfer rate is about 0.3 Mbitsec for τ equal to 0.22 μs, approximately 0.02 Mbitsec for τ equal to 2.2 μs.
Следовательно, совокупность вышеперечисленных признаков позволяет обеспечить высокоскоростную передачу цифровой информации между абонентскими устройствами с использованием ультрафиолетового диапазона за счет одновременной передачи информации по двум независимым каналам и частотно-импульсной модуляции УФ диода что подтверждается данными таблицы представленной на фигуре 5.Consequently, the combination of the above features allows for high-speed transmission of digital information between subscriber devices using the ultraviolet range due to the simultaneous transmission of information through two independent channels and pulse-frequency modulation of the UV diode, which is confirmed by the data in the table shown in figure 5.
В результате использования предложенного технического решения благодаря применению двух независимых каналов передачи и частотно-импульсной модуляции группового многоуровневого сигнала, удается передавать информацию с помощью света УФ диапазона в несколько раз быстрее чем в прототипе, что позволяет пропорционально увеличить спектральную эффективность данных систем связи без потерь в качестве передачи информации.As a result of using the proposed technical solution, thanks to the use of two independent transmission channels and frequency-pulse modulation of a group multi-level signal, it is possible to transmit information using UV light several times faster than in the prototype, which allows proportionally increase the spectral efficiency of these communication systems without loss of quality. transmission of information.
Claims (5)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020132214A RU2753382C1 (en) | 2020-09-30 | 2020-09-30 | Method for transmitting information using ultraviolet range |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020132214A RU2753382C1 (en) | 2020-09-30 | 2020-09-30 | Method for transmitting information using ultraviolet range |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2753382C1 true RU2753382C1 (en) | 2021-08-13 |
Family
ID=77349378
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2020132214A RU2753382C1 (en) | 2020-09-30 | 2020-09-30 | Method for transmitting information using ultraviolet range |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2753382C1 (en) |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2300843C2 (en) * | 2005-06-14 | 2007-06-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие Омский научно-исследовательский институт приборостроения | Method for transferring multiple-parameter adapted digital messages |
| RU2305373C2 (en) * | 2001-07-13 | 2007-08-27 | Редвэйв Текнолоджи Лимитед | System and method for organizing broadband mass information transfer network |
| WO2017072789A1 (en) * | 2015-10-30 | 2017-05-04 | Sp Advanced Engineering Materials Pvt. Ltd. | Glass laminates and a process for manufacturing thereof |
| WO2018144337A1 (en) * | 2017-02-03 | 2018-08-09 | Idac Holdings, Inc. | Broadcast channel transmission and demodulation |
| RU2684640C1 (en) * | 2015-11-23 | 2019-04-11 | Хуавей Текнолоджиз Ко., Лтд. | Method and device for data transmission in wireless lan |
| RU2687267C2 (en) * | 2014-12-11 | 2019-05-13 | Конинклейке Филипс Н.В. | Optimization of images with extended dynamic range for specific displays |
-
2020
- 2020-09-30 RU RU2020132214A patent/RU2753382C1/en active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2305373C2 (en) * | 2001-07-13 | 2007-08-27 | Редвэйв Текнолоджи Лимитед | System and method for organizing broadband mass information transfer network |
| RU2300843C2 (en) * | 2005-06-14 | 2007-06-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие Омский научно-исследовательский институт приборостроения | Method for transferring multiple-parameter adapted digital messages |
| RU2687267C2 (en) * | 2014-12-11 | 2019-05-13 | Конинклейке Филипс Н.В. | Optimization of images with extended dynamic range for specific displays |
| WO2017072789A1 (en) * | 2015-10-30 | 2017-05-04 | Sp Advanced Engineering Materials Pvt. Ltd. | Glass laminates and a process for manufacturing thereof |
| RU2684640C1 (en) * | 2015-11-23 | 2019-04-11 | Хуавей Текнолоджиз Ко., Лтд. | Method and device for data transmission in wireless lan |
| WO2018144337A1 (en) * | 2017-02-03 | 2018-08-09 | Idac Holdings, Inc. | Broadcast channel transmission and demodulation |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CA1107822A (en) | System and method of modulation and demodulation for optical fibre digital transmission | |
| US8208818B2 (en) | Optical free space transmission system using visible light and infrared light | |
| CN102224692B (en) | Visible ray communication system and method for transmitting signal | |
| US7187715B2 (en) | Systems and methods for providing adaptive pulse position modulated code division multiple access for ultra-wideband communication links | |
| US7082153B2 (en) | Variable spacing pulse position modulation for ultra-wideband communication links | |
| US8666259B2 (en) | Data transmitting and receiving apparatus and method for visible light communication | |
| US7664160B2 (en) | Transmitting device, receiving device, and communication system | |
| KR0173101B1 (en) | Walsh-quadrature phase shift keying chip modulating apparatus for direct sequence spread spectrum communication | |
| US20040001534A1 (en) | Spread spectrum communication system with automatic rate detection | |
| US7933311B2 (en) | Data transmission using repeated sets of spreading sequences | |
| US20070297487A1 (en) | Modulating Circuit, Transmitting Apparatus Using the Same, Receiving Apparatus and Communication System | |
| KR100654935B1 (en) | Wireless led communication system using ook or psk modem | |
| RU2753382C1 (en) | Method for transmitting information using ultraviolet range | |
| SE9900410L (en) | Bårvågsändringsapparat | |
| KR100643745B1 (en) | Wire and wireless communication system based ook-cdma and method thereof | |
| CN104079353A (en) | Visible light communication method and system based on color modulation | |
| CN104935357B (en) | Ultra-wideband communication apparatus and method | |
| Yamga et al. | Low complexity clipped frequency shift keying (FSK) for visible light communications | |
| US7242663B2 (en) | Multi-channel spread spectrum communications system | |
| EP0903871A2 (en) | Spread spectrum signal generating device and method | |
| Kowalczyk | 2× 2 MIMO VLC optical transmission system based on LEDs in a double role | |
| US20020126645A1 (en) | Polarity-alternated pulse width CDMA and method for measuring distance using the same | |
| Belkheir et al. | Performance analysis of RZ-PPM coding in optical wireless systems | |
| Wijesinghe et al. | PAPR Reduction and Multiuser Access using OFDMA for LiFi | |
| Satyanarayana | Color Phase Modulation For Li-Fi Communication |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| QB4A | Licence on use of patent |
Free format text: LICENCE FORMERLY AGREED ON 20211130 Effective date: 20211130 |