RU2761903C1 - Method for two-dimensional interference-resistant information encoding in spatial parallel radio channels of robotic complexes - Google Patents
Method for two-dimensional interference-resistant information encoding in spatial parallel radio channels of robotic complexes Download PDFInfo
- Publication number
- RU2761903C1 RU2761903C1 RU2021102009A RU2021102009A RU2761903C1 RU 2761903 C1 RU2761903 C1 RU 2761903C1 RU 2021102009 A RU2021102009 A RU 2021102009A RU 2021102009 A RU2021102009 A RU 2021102009A RU 2761903 C1 RU2761903 C1 RU 2761903C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- radio channels
- data
- channels
- radio
- basic
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03M—CODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
- H03M13/00—Coding, decoding or code conversion, for error detection or error correction; Coding theory basic assumptions; Coding bounds; Error probability evaluation methods; Channel models; Simulation or testing of codes
- H03M13/37—Decoding methods or techniques, not specific to the particular type of coding provided for in groups H03M13/03 - H03M13/35
- H03M13/39—Sequence estimation, i.e. using statistical methods for the reconstruction of the original codes
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03M—CODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
- H03M13/00—Coding, decoding or code conversion, for error detection or error correction; Coding theory basic assumptions; Coding bounds; Error probability evaluation methods; Channel models; Simulation or testing of codes
- H03M13/47—Error detection, forward error correction or error protection, not provided for in groups H03M13/01 - H03M13/37
- H03M13/51—Constant weight codes; n-out-of-m codes; Berger codes
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B1/00—Details of transmission systems, not covered by a single one of groups H04B3/00 - H04B13/00; Details of transmission systems not characterised by the medium used for transmission
- H04B1/69—Spread spectrum techniques
- H04B1/713—Spread spectrum techniques using frequency hopping
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
- H04L27/00—Modulated-carrier systems
- H04L27/32—Carrier systems characterised by combinations of two or more of the types covered by groups H04L27/02, H04L27/10, H04L27/18 or H04L27/26
- H04L27/34—Amplitude- and phase-modulated carrier systems, e.g. quadrature-amplitude modulated carrier systems
Abstract
Description
Изобретение относится к области помехоустойчивого кодирования и может быть использовано для кодирования и передачи информации в системах связи робототехнических комплексов.The invention relates to the field of noise-immune coding and can be used for coding and transmission of information in communication systems of robotic complexes.
Уровень техникиState of the art
Проблема повышения помехоустойчивости и пропускной находит всю большую актуальность в условиях экспоненциального роста объема данных в робототехнических комплексах, необходимых для передачи в условиях ограниченной пропускной способности радиоканалов. Одним из направлений решения проблемы повышения помехоустойчивости и пропускной способности является использование технологии MIMO (Multiple input - multiple output) - системы связи с многими входами на передаче и многими выходами на приеме. При реализации данной технологии предполагается использование нескольких антенн на передаче, на входы которых поступают сигналы, необходимые передачи каждому абоненту, и несколько разнесенных в физическом пространстве приемных антенн, что позволяет говорить о параллельных каналах не только по частоте и времени, но и в пространстве. Недостатками данной технологии является то, что увеличение пропускной способности обусловлено увеличением количества передающих и приемных антенн. Операции предварительного помехоустойчивого кодирования в технологии не учитываются. Это делает ее одновременно и универсальной и малоэффективной.The problem of increasing noise immunity and bandwidth is becoming increasingly important in the context of an exponential growth in the amount of data in robotic systems required for transmission in conditions of limited radio channel capacity. One of the ways to solve the problem of increasing noise immunity and throughput is the use of MIMO technology (Multiple input - multiple output) - a communication system with many inputs on transmission and many outputs on reception. When implementing this technology, it is assumed that several antennas are used in transmission, at the inputs of which signals are received, the necessary transmissions for each subscriber, and several receiving antennas spaced apart in physical space, which makes it possible to talk about parallel channels not only in frequency and time, but also in space. The disadvantages of this technology are that the increase in throughput is due to the increase in the number of transmitting and receiving antennas. Operations of preliminary error-correcting coding are not taken into account in the technology. This makes it both versatile and ineffective at the same time.
Другой технологией повышения помехоустойчивости и пропускной способности, является технология расширения спектра [Борисов В.И. Помехозащищенность систем радиосвязи с расширением спектра сигналов методом псевдослучайной перестройки рабочей частоты. М.: Радио и связь, 2000. 384 с.], один из вариантов которой заключается в формировании поднесущих частот в заданном частотном диапазоне и их модуляции сигналами данных. В западной терминологии эта технология называется OFDM (orthogonal frequency division multiplexing). Недостаток OFDM относительно помехоустойчивости устраняется применением метода псевдослучайной перестройки рабочей частоты (ППРЧ). Однако ГДТРЧ, как и OFDM подразумевает параллельную передачу в частотной области всей последовательности данных без ее разделения на группы данных, что не позволяет обеспечить достаточный уровень помехоустойчивости и пропускной способности одновременно.Another technology for increasing noise immunity and bandwidth is the spread spectrum technology [Borisov V.I. Noise immunity of radio communication systems with spreading the spectrum of signals by the method of pseudo-random tuning of the operating frequency. M .: Radio and communication, 2000. 384 p.], One of the variants of which is the formation of subcarriers in a given frequency range and their modulation with data signals. In Western terminology, this technology is called OFDM (orthogonal frequency division multiplexing). The disadvantage of OFDM with respect to noise immunity is eliminated by using the method of pseudo-random tuning of the operating frequency (PFC). However, GDTRCH, like OFDM, implies parallel transmission in the frequency domain of the entire data sequence without dividing it into data groups, which does not allow providing a sufficient level of noise immunity and bandwidth at the same time.
Возникает задача, состоящая в том, чтобы разрабатывать способы предварительного помехоустойчивого кодирования в пространственно-частотной области, а также научно-технические решения по повышению помехоустойчивости и пропускной способности систем передачи данных в робототехнических комплексах в условиях ограниченного ресурса и возрастающего объема данных для передачи. На повышение пропускной способности и помехоустойчивости систем передачи данных в робототехнических комплексах направлено предлагаемое изобретение.The problem arises to develop methods for preliminary noise-immune coding in the spatial-frequency domain, as well as scientific and technical solutions to improve the noise immunity and throughput of data transmission systems in robotic complexes under conditions of a limited resource and an increasing amount of data for transmission. The proposed invention is aimed at increasing the throughput and noise immunity of data transmission systems in robotic complexes.
Описание аналогов способаDescription of analogs of the method
Известен способ для кодирования/декодирования пространственно-временного блочного кода в системе мобильной связи, использующей схему с многими входами и многими выходами [Патент РФ №2341021, 2008 г.] Технический результат данного изобретения направлен на обеспечение с помощью матрицы предварительного кодирования возможности полного разнесения и полной скорости вычислений при минимизации сложности и объема вычислений.There is a known method for encoding / decoding a space-time block code in a mobile communication system using a scheme with multiple inputs and multiple outputs [RF Patent No. 2341021, 2008]. The technical result of this invention is to provide full diversity and full speed of computation while minimizing the complexity and amount of computation.
Недостатком данного изобретения является увеличение количества операций в блоке пространственно-временного кодирования для обработки матрицы предварительного кодирования. При этом в некоторых вариантах предложенного способа часть антенн при передаче сигнала не используется, что увеличивает вероятность возникновения замираний на приемной стороне, снижающих помехоустойчивость и пропускную способность системы связи.The disadvantage of this invention is the increase in the number of operations in the space-time coding unit for processing the precoding matrix. At the same time, in some variants of the proposed method, part of the antennas are not used during signal transmission, which increases the likelihood of fading on the receiving side, which reduces the noise immunity and throughput of the communication system.
Известен способ «Способ и устройство передачи и приема данных с использованием антенной решетки в системе мобильной связи». [Патент РФ №2242087 от 10.12.2004 г.]. Техническим результатом является создание устройства передачи/приема данных, содержащего антенную решетку, и соответствующего способа для повышения общих характеристик системы мобильной связи. В данном изобретении указан способ передачи данных с передатчика, имеющего совокупность первых антенн, в приемник, имеющий совокупность вторых антенн, по многочисленным радиоканалам в системе мобильной связи. В способе определяют состояния радиоканалов, группируют передаваемые данные в группы данных в соответствии с уровнем приоритета и передают высокоприоритетные данные через первые антенны, имеющие сравнительно хорошие состояния каналов, а низкоприоритетные данные через первые антенны, имеющие сравнительно плохие состояния каналов, радиоканалы являются каналами нисходящей линии связи.The known method "Method and device for transmitting and receiving data using an antenna array in a mobile communication system." [RF patent No. 2242087 dated 10.12.2004]. The technical result is to create a device for transmitting / receiving data, containing an antenna array, and a corresponding method to improve the overall characteristics of the mobile communication system. The present invention provides a method for transmitting data from a transmitter having a plurality of first antennas to a receiver having a plurality of second antennas over multiple radio channels in a mobile communication system. In the method, the states of radio channels are determined, the transmitted data is grouped into data groups in accordance with the priority level, and high-priority data is transmitted through the first antennas having relatively good channel states, and the low-priority data through the first antennas having relatively poor channel states, the radio channels are downlink channels ...
Недостатком данного способа является то, что условием назначения приоритета являются тип данных, тип услуги и тип канально-кодированных битов. Это увеличивает сложность определения приоритета, ограничивает пропускную способность системы из-за разделения приоритетных данных на информационные биты и биты четности, независимые ошибки в которых ведут к снижению помехоустойчивости.The disadvantage of this method is that the condition for assigning priority is the data type, the service type and the type of channel-coded bits. This increases the complexity of priority determination, limits the system throughput due to the division of priority data into information bits and parity bits, independent errors in which lead to a decrease in noise immunity.
Известен «Способ передачи-приема данных в системе радиосвязи MIMO-OFDM» [Патент РФ №2351068, 2009 г.]. Достигаемый технический результат - увеличение пропускной способности системы радиосвязи и снижение энергопотребления. Способ характеризуется тем, что формируют поток кодированных данных, перемежают их, разделяют на подпотока данных, формируют последовательностей информационных квадратурномодулированных символов с пилотными и защитными символами, осуществляют обратные дискретные преобразования Фурье с каждой из упомянутых последовательностей, осуществляют квадратурную модуляцию, формируют первую и вторую последовательности шагов квантования, преобразуют в аналоговые сигналы, осуществляют пакетную и посимвольную синхронизацию, осуществляют временное мультиплексирование, совокупности радиосигналов передают по независимым каналам.The known "Method for transmitting and receiving data in a radio communication system MIMO-OFDM" [RF Patent No. 2351068, 2009]. The achieved technical result is an increase in the throughput of the radio communication system and a decrease in energy consumption. The method is characterized by the fact that they form a stream of encoded data, interleave them, divide them into data substream, form sequences of information quadrature modulated symbols with pilot and guard symbols, perform inverse discrete Fourier transforms with each of the mentioned sequences, perform quadrature modulation, form the first and second sequences of quantization steps, convert into analog signals, carry out packet and symbol-by-symbol synchronization, carry out time multiplexing, sets of radio signals transmitted through independent channels.
Недостатком данного способа является недостаточный уровень помехоустойчивости системы радиосвязи из-за невозможности регулировать индекс квадратурной модуляции и оценивать качество независимых каналов.The disadvantage of this method is the insufficient level of noise immunity of the radio communication system due to the impossibility of adjusting the quadrature modulation index and assessing the quality of independent channels.
Известен «Способ передачи дискретной информации в радиолинии с псевдослучайной перестройкой рабочей частоты» [Патент РФ №2205510, 2003 г.]. Достигаемый технический результат заключается в повышении помехозащищенности связи. Сущность изобретения заключается в делении входного сигнала на блоки длиною n бит в соответствии с числом используемых частотных каналов p=2n, формировании двух двоичных векторов псевдослучайной последовательности, перестройке передатчика на несущие частоты в соответствии с кодами, формируемыми в виде двоичных векторов псевдослучайной последовательности, модуляции несущей частоты, излучении, приеме сигнала, демодуляции и декодировании.The known "Method for transmitting discrete information in a radio link with pseudo-random restructuring of the operating frequency" [RF Patent No. 2205510, 2003]. The achieved technical result is to increase the noise immunity of communication. The essence of the invention consists in dividing the input signal into blocks of length n bits in accordance with the number of used frequency channels p = 2 n , generating two binary vectors of the pseudo-random sequence, rebuilding the transmitter to carrier frequencies in accordance with the codes formed in the form of binary vectors of the pseudo-random sequence, modulation carrier frequency, emission, signal reception, demodulation and decoding.
Недостатком указанного способа является снижение пропускной способности, так как при большом числе частотных каналов увеличится время обработки сигнала при демодуляции из-за попарного сложения по модулю двоичных векторов между всеми поднесущими частотами.The disadvantage of this method is a decrease in throughput, since with a large number of frequency channels, the signal processing time during demodulation will increase due to pairwise addition modulo binary vectors between all subcarriers.
Описание ближайшего аналога способа (прототипа)Description of the closest analogue of the method (prototype)
Наиболее близким к предлагаемому изобретению (изобретением-прототипом) является «Способ параллельной многочастотной передачи цифровой информации по параллельным разнесенным радиоканалам с использованием гибридной модуляции данных» [Патент РФ №2562431, 2015 г.]. Достигаемый технический результат - увеличение пропускной способности системы с пакетной передачей данных по параллельным каналам и комбинированием в процессе некогерентной демодуляции квадратов отсчетов поднесущих OFDM сигналов, принятых в каждом из параллельных каналов. Для передачи в пакетном режиме используются статистически взаимно независимые параллельные радиоканалы, по которым информационные сообщения передаются при помощи гибридной двухэтапной модуляции сигналов поднесущих в системе OFDM, на первом этапе данные пакетов базовых сообщений методом многочастотной модуляции модулируют поднесущие OFDM во всех параллельных каналах, а на втором - данные индивидуальных сообщений по закону относительной фазовой модуляции модулируют поднесущие, активизированные на первом этапе, только в своем индивидуальном канале.Closest to the proposed invention (prototype invention) is "Method for parallel multifrequency transmission of digital information over parallel spaced radio channels using hybrid data modulation" [RF Patent No. 2562431, 2015]. The achieved technical result is an increase in the throughput of a system with packet data transmission over parallel channels and combining in the process of incoherent demodulation of squares of samples of OFDM subcarriers of signals received in each of the parallel channels. For transmission in burst mode, statistically mutually independent parallel radio channels are used, through which information messages are transmitted using hybrid two-stage modulation of subcarrier signals in the OFDM system, at the first stage, the data of basic message packets by the method of multifrequency modulation modulate the OFDM subcarriers in all parallel channels, and at the second stage - the data of individual messages according to the law of relative phase modulation modulate the subcarriers, activated at the first stage, only in their individual channel.
Недостатком данного способа является высокая сложность схемы гибридной двухэтапной модуляции сигналов, приводящая к увеличению времени передачи сигналов. Увеличение этапов модуляции при большом количестве поднесущих увеличивает количество ошибок из-за символьной интерференции, что снижает помехоустойчивость системы с пакетной передачей данных. При этом по каждому из параллельных каналов передаются индивидуальные сообщения целиком, что вносит избыточность во временной ресурс системы передачи данных. Тогда как перераспределение групп данных между параллельными каналами с учетом соотнесения каждой группы данных с отдельной поднесущей каждого канала позволит сэкономить пространственный и частотный ресурс системы передачи данных.The disadvantage of this method is the high complexity of the scheme of hybrid two-stage signal modulation, leading to an increase in the signal transmission time. Increasing the modulation steps with a large number of subcarriers increases the number of errors due to symbolic interference, which reduces the noise immunity of a packet data system. In this case, individual messages are transmitted entirely on each of the parallel channels, which introduces redundancy into the time resource of the data transmission system. Whereas the reallocation of data groups between parallel channels, taking into account the correlation of each data group with a separate subcarrier of each channel, will save the spatial and frequency resource of the data transmission system.
Раскрытие изобретенияDisclosure of invention
а) Технический результат, на достижение которого направлено изобретениеa) The technical result, the achievement of which is aimed at the invention
Технический результат предлагаемого изобретения направлен на повышение помехоустойчивости передаваемых данных и пропускной способности в пространственных параллельных радиоканалах робототехнических комплексов.The technical result of the proposed invention is aimed at increasing the noise immunity of the transmitted data and the throughput in spatial parallel radio channels of robotic complexes.
б) Совокупность существенных признаковb) A set of essential features
Для достижения заявленного технического результата в известном способе пакетной передачи цифровой информации, заключающемся в том, что по М параллельным радиоканалам передается М>3 потоков данных, из которых М потоков предназначено для приема М получателями этой информации, при этом в каждом из М каналов передаваемые данные последовательности пакетов отображаются в виде символов.To achieve the claimed technical result in the known method of packet transmission of digital information, which consists in the fact that M> 3 data streams are transmitted over M parallel radio channels, of which M streams are intended for receiving by M recipients of this information, while in each of the M channels the transmitted data packet sequences are displayed as characters.
Дополнительно определяют состояния радиоканалов, передают информацию о состоянии радиоканалов в приемник системы передачи данных робототехнического комплекса, определяют один или несколько радиоканалов с наилучшими состояниями качества относительно других каналов, объявляют их контрольными, а остальные радиоканалы - базовыми, задают временной интервал, равный длине кодового слова, группируют передаваемые данные в группы данных путем того, что разделяют исходные данные на фрагменты по количеству базовых радиоканалов, ранжируют длины фрагментов на основе данных о состоянии радиоканала. На основе данных о состоянии радиоканалов ранжируют длины фрагментов исходных данных по разрядам, как остатки от деления по базовым основаниям системы в остаточных классах, при этом система остаточных классов задается либо в целочисленного алгебраическом кольце главных идеалов, либо полиномами расширенного поля Галуа, определяют базовые основания системы остаточных классов для каждого базового радиоканала. Затем определяют контрольные основания для одного или нескольких контрольных радиоканалов, получают остатки по контрольным основаниям, формируют пространственный вектор данных. Добавляют к фрагментам биты номеров радиоканалов. Формируют в каждый интервал времени существования остатка на основе псевдослучайной последовательности несущие частоты для каждого радиоканала, модулируют фрагментами несущие частоты для каждого радиоканала квадратурной или фазовой модуляцией, индекс которой изменяют в зависимости от числа разрядов представления остатка, получают пространственно-частотную матрицу модулированных сигналов. Далее подают пространственно-частотную матрицу модулированных сигналов на входы диаграммообразующей схемы совокупности антенн в виде многолучевой адаптивной антенной решетки, в которой формируют лучи для базовых и контрольных радиоканалов, управляют параметрами лучей адаптивным процессором. Распределяют элементы пространственно-частотной матрицы по совокупности антенн в соответствии с приоритетом данных, определяемым состоянием всех радиоканалов и длиной остатка, передают модулированные сигналы по лучам на приемники.Additionally, the states of the radio channels are determined, information about the state of the radio channels is transmitted to the receiver of the data transmission system of the robotic complex, one or several radio channels with the best quality states relative to other channels are determined, they are declared control, and the remaining radio channels are basic, a time interval is set equal to the length of the code word, grouping the transmitted data into data groups by dividing the original data into fragments according to the number of basic radio channels, ranking the lengths of the fragments based on the data on the state of the radio channel. On the basis of the data on the state of radio channels, the lengths of the fragments of the initial data are ranked by digits, as residuals from division according to the basic bases of the system in the residual classes, while the system of residual classes is specified either in the integer algebraic ring of principal ideals, or by polynomials of the extended Galois field, the basic bases of the system are determined residual classes for each basic radio channel. Then the control bases for one or several control radio channels are determined, the residuals are obtained on the control bases, and a spatial data vector is formed. Bits of radio channel numbers are added to the fragments. Carrier frequencies for each radio channel are formed in each time interval of the residual based on a pseudo-random sequence, carrier frequencies for each radio channel are modulated with quadrature or phase modulation, the index of which is changed depending on the number of bits of the residual representation, a spatial frequency matrix of modulated signals is obtained. Next, a space-frequency matrix of modulated signals is fed to the inputs of the beamforming circuit of the array of antennas in the form of a multi-beam adaptive antenna array, in which beams are formed for base and control radio channels, and the beam parameters are controlled by an adaptive processor. The elements of the space-frequency matrix are distributed over the set of antennas in accordance with the data priority determined by the state of all radio channels and the length of the remainder, the modulated signals are transmitted along the beams to the receivers.
в) Причинно-следственная связь между признаками способа и техническим результатомc) Causal relationship between the characteristics of the method and the technical result
Благодаря новой совокупности существенных признаков в способе реализована возможность повышения помехоустойчивости передаваемых данных и пропускной способности системы передачи данных робототехнических комплексов по параллельным радиоканалам.Thanks to the new set of essential features in the method, the possibility of increasing the noise immunity of the transmitted data and the throughput of the data transmission system of robotic complexes over parallel radio channels is realized.
Повышение пропускной способности достигается за счет уменьшения времени передачи исходных данных путем разбиения их на фрагменты различной длительности, что сокращает разрядность данных, и распределении фрагментов по радиоканалам различного состояния на основании приоритетов групп данных и их частотного разнесения. В отличие от способа-прототипа каждый фрагмент модулирует отдельную несущую частоту, выбираемую для каждого параллельного пространственного канала за один этап модуляции, причем фрагмент большей длительности передается по каналу с более хорошим состоянием с более высоким индексом модуляции, определяемым модулятором. Соответственно, скорость передачи в данном канале повышается, и как следствие повышается пропускная способность системы связи.The increase in throughput is achieved by reducing the transmission time of the original data by dividing them into fragments of different lengths, which reduces the bit width of the data, and distributing the fragments over radio channels of various states based on the priorities of the data groups and their frequency diversity. In contrast to the prototype method, each fragment modulates a separate carrier frequency selected for each parallel spatial channel in one modulation stage, and a longer fragment is transmitted over a channel with a better state with a higher modulation index determined by the modulator. Accordingly, the transmission rate in this channel increases, and as a consequence, the throughput of the communication system increases.
Помехоустойчивость достигается тем, что, в отличие от способа-прототипа, в предлагаемом способе фрагменты различной длительности в диаграммообразующей схеме распределяются так, что каждый фрагмент передается в каждом широкополосном радиоканале, сформированным несколькими антеннами лучом передающей многолучевой адаптивной антенной решетки, на частоте, формируемой для каждого интервала времени передачи фрагмента по псевдослучайному закону. Это снижает степень влияния узкополосных помех на передаваемый сигнал, что в совокупности повышает помехоустойчивость передачи.Noise immunity is achieved by the fact that, in contrast to the prototype method, in the proposed method, fragments of different durations are distributed in a diagramming circuit so that each fragment is transmitted in each broadband radio channel formed by several antennas by a beam of a transmitting multi-beam adaptive antenna array, at a frequency formed for each the time interval for transmitting a fragment according to the pseudo-random law. This reduces the degree of influence of narrow-band interference on the transmitted signal, which together increases the transmission noise immunity.
Краткое описание чертежейBrief Description of Drawings
Существо изобретения поясняется чертежом, где на фигуре 1 представлен вариант построения системы, реализующей способ двумерного помехоустойчивого кодирования информации в пространственных параллельных радиоканалах робототехнических комплексов, включающая:The essence of the invention is illustrated by a drawing, where figure 1 shows a variant of constructing a system that implements a method of two-dimensional noise-immune coding of information in spatial parallel radio channels of robotic complexes, including:
1 - блок определения состояний радиоканалов;1 - block for determining the states of radio channels;
2 - блок разделения кодового слова на фрагменты;2 - block for dividing the code word into fragments;
3 - средство для группирования группы данных в соответствии с уровнем приоритета;3 - means for grouping a group of data in accordance with a priority level;
4 - передатчик информации состояний передачи для передачи информации о состояниях каналов в приемник;4 - transmitter of information of transmission states for transmitting information about the states of channels to the receiver;
5 - блок вычисления базовых оснований;5 - block for calculating basic bases;
6 - блок вычисления контрольных оснований;6 - block for calculating control bases;
7 - блок вычисления контрольных остатков ранжирования фрагментов;7 - block for calculating control residues for ranking fragments;
8 - пространственный кодер;8 - spatial encoder;
9 - модуляторы;9 - modulators;
10 - генератор псевдослучайного кода;10 - pseudo-random code generator;
11 - синтезатор частот;11 - frequency synthesizer;
12 - адаптивный процессор;12 - adaptive processor;
13 - диаграммообразующую схему;13 - diagrammatic diagram;
14 - совокупность антенн (многолучевая адаптивная антенная решетка).14 - a set of antennas (multi-beam adaptive antenna array).
На фигуре 2 представлен принцип разбиения последовательности данных на фрагменты по количеству радиоканалов.Figure 2 shows the principle of dividing a data sequence into fragments according to the number of radio channels.
На фигуре 3 представлена процедура формирования пространственного вектора в блоке 8 фигуры 1.Figure 3 shows the procedure for generating a space vector in
На фигуре 4 представлена передача фрагментов данных по пространственным параллельным радиоканалам робототехнического комплекса на основе синтеза многолучевой антенной решетки.Figure 4 shows the transmission of data fragments over spatial parallel radio channels of a robotic complex based on the synthesis of a multi-beam antenna array.
На фигуре 5 представлено пространственно-частотное кодирование в виде формирования двумерной пространственно-частотной матрицы остатков в каждом интервале времени.Figure 5 shows spatial frequency coding in the form of generating a two-dimensional spatial frequency matrix of residuals in each time interval.
На фигуре 6 представлена схема передачи информации на основе реализации способа двумерного помехоустойчивого кодирования в пространственных параллельных радиоканалах робототехнического комплекса. Схема отражает соединение блока 8 (пространственного кодера), блока 9 (модуляторов), блоков 10, 11, 12 (диаграммообразующей схемы), 13 (адаптивного процессора) фигуры 1.Figure 6 shows a diagram of information transmission based on the implementation of the method of two-dimensional error-correcting coding in spatial parallel radio channels of the robotic complex. The diagram reflects the connection of block 8 (spatial encoder), block 9 (modulators), blocks 10, 11, 12 (diagram-forming circuit), 13 (adaptive processor) of Figure 1.
Осуществление изобретенияImplementation of the invention
Для достижения заявленного технического результата определяют временной интервал Т одной последовательности данныхTo achieve the claimed technical result, the time interval T of one data sequence is determined
В блоке 1 фигуры 1 определяют состояние множества радиоканалов, количество которых равно М, , в которых определяют один или несколько радиоканалов H, с наилучшим состоянием, называют их контрольными, остальные радиоканалы называют базовыми D, так, что D=M - Н.In
С первого выхода блока 1 фигуры 1 подают сигналы о состоянии радиоканалов на второй вход блока 2 фигуры 1.From the first output of
Со второго выхода блока 1 фигуры 1 подают сигналы о состоянии радиоканалов на второй вход блока 6 фигуры 1 и на вход блока 12 фигуры 1.From the second output of
С третьего выхода блока 1 фигуры 1 подают сигналы о состоянии радиоканалов на вход передатчика информации состояний передачи для передачи информации о состояниях каналов в приемник (блок 4 фигуры 1), который передает информацию о состоянии радиоканалов в приемник.From the third output of
Исходные данные, поступающие на первый вход блока разделения кодового слова на фрагменты (блок 2 фигура 1) в течение временного интервала Т, разделяют на фрагментов по числу базовых радиоканалов путем операции деконкатенации (фигура 2) и подают на вход блока 3 фигуры 1The original data arriving at the first input of the block for dividing the codeword into fragments (
В блоке 3 фигуры 1 определяют количество разрядов , на основании данных о состоянии базовых радиоканалов d и объявляют фрагменты исходных данных qd остатками γd в системе счисления остаточных классов.In
Остатки в системе счисления остаточных классов γd с выхода блока 3 фигуры 1 подают на вход блока 5 фигуры 1. В блоке 5 фигуры 1 полученные остатки γd представляют в форме чисел или полиномов, наивысшая степень которых определяется разрядностью γd. Размер базового основания pd определяют из условия, чтобы базовые основания были попарно взаимно простыми и превышали остатки:The residuals γ d from the output of
где ;where ;
- наибольший общий делитель. is the greatest common factor.
Таким образом, в блоке 5 фигуры 1 реализуют процедуру однозначного представления исходного кодового слова в виде остатков, отличающуюся от известных тем, не базовые остатки определяют по базовым основаниям, а базовые основания определяют по базовые остаткам при выполнении условия (1). Число или полином S может быть однозначно представлено в системе оснований pi:Thus, in
Остатки γd и базовые основания pd с выхода блока 5 фигуры 1 поступают на первый вход блока 6 фигуры 1, на второй вход которого поступает информация о состоянии радиоканалов с выхода блока 1 фигуры 1.The residues γ d and base bases p d from the output of
В блоке 6 фигуры 1 реализуют следующую последовательность действий:In
1. Получают число или полином S по выбранной на основании (1) системе оснований согласно выражению:1. Get the number or polynomial S according to the base system selected on the basis of (1) according to the expression:
где βd - базисы системы оснований;where β d - bases of the base system;
vd - вес базиса, представляет целое положительное число (полином);v d - basis weight, represents a positive integer (polynomial);
Р - рабочий диапазон системы оснований.P is the working range of the base system.
Для чего:For what:
а) определяют рабочий диапазон согласно выражению:a) determine the working range according to the expression:
б) на основании (3) определяют вес базиса согласно выражению:b) based on (3), the basis weight is determined according to the expression:
в) на основании (4) определяют базисы системы базовых оснований:c) on the basis of (4), the bases of the system of basic bases are determined:
2. Подставляют результаты (2)-(5) и производят проверку числа или полинома S по условию:2. Substitute the results (2) - (5) and check the number or polynomial S according to the condition:
3. Определяют одно или несколько контрольных оснований для одного или нескольких радиоканалов с наилучшим состоянием h из условия:3. Determine one or more control bases for one or more radio channels with the best state h from the condition:
Значение S, значения остатков γd, базовых оснований pd и одно или несколько контрольных оснований ph передаются в блок 7 фигуры 1The S value, the values of residues γ d , base bases p d and one or more control bases p h are transferred to block 7 of Figure 1.
В блоке 7 фигуры 1 из условия (7) определяют расширенный диапазон:In
При выполнении (8) определяют один или несколько контрольных остатков γh на основании выражения, аналогичного (2):When performing (8), one or more control residues γ h are determined based on an expression similar to (2):
и производят ранжирование всех остатков в соответствии с состояниями М, радиоканалов по возрастанию так, чтобы радиоканалу с наихудшим состоянием соответствовал остаток в виде наименьшего числа или полинома меньшей степени, а остатки γh, определенные (9) по одному или нескольким контрольным основаниям соответствовали одному или нескольким контрольным радиоканалам в порядке возрастания разрядности. То есть наилучшему по состоянию контрольному радиоканалу наибольший по количеству разрядов контрольный остаток.and ranking all residues in accordance with the states M, radio channels in ascending order so that the radio channel with the worst state corresponds to the remainder in the form of the smallest number or a polynomial of a lesser degree, and the residuals γ h determined by (9) by one or more control bases correspond to one or more control radio channels in ascending order of capacity. That is, for the best control radio channel in terms of the state, the control residue is the largest in terms of the number of bits.
С выхода блока 7 фигуры 1 все остатки подают на вход пространственного кодера (блок 8 фигуры 1)From the output of
В блоке 8 фигуры 1 осуществляют соотнесение всех остатков с пространственными радиоканалами, добавляют к остаткам биты, обозначающие номер радиоканала. Формируют пространственный вектор (фигура 3) и передают на первый вход блока модуляторов, который содержит М, модуляторов (блок 9 фигуры 1).In
Генератор псевдослучайного кода (блок 10 фигуры 1) в каждый интервал времени Δtγ формирует псевдослучайную последовательность размером G, из общего числа MG возможных сочетаний. G определяет количество несущих частот в каждом из М пространственных радиоканалов. Значения псевдослучайной последовательности для каждого интервала Δtγ указывают номер несущей для каждого пространственного канала, которая будет модулироваться остатком γd или γh для базового и контрольного канала соответственно. Псевдослучайная последовательность подается на вход синтезатора частот (блок 11 фигуры 1).The pseudo-random code generator (block 10 of figure 1) in each time interval Δt γ forms a pseudo-random sequence of size G, of the total number M G of possible combinations. G defines the number of carriers in each of the M spatial radio channels. The pseudo-random sequence values for each interval Δt γ indicate the carrier number for each spatial channel that will be modulated with the residual γ d or γ h for the base and pilot channels, respectively. The pseudo-random sequence is fed to the input of the frequency synthesizer (block 11 of Fig. 1).
В синтезаторе частот (блок 11 фигуры 1) определяют диапазоны частот для каждого радиоканала и формируют несущие колебания амплитуды А на частотах согласно псевдослучайной последовательности:In the frequency synthesizer (block 11 of Fig. 1), the frequency ranges are determined for each radio channel and form the carrier oscillations of the amplitude A at frequencies according to the pseudo-random sequence:
На второй вход блока модуляторов (блок 9 фигуры 1) с выхода блока 11 фигуры 1 подают сформированные несущие колебания на частотах согласно псевдослучайной последовательности и формируют модулированные остатками сигналы для каждого пространственного радиоканала.The generated carrier oscillations at frequencies according to a pseudo-random sequence are fed to the second input of the modulator unit (block 9 of FIG. 1) from the output of the
где - функционал, определяемый видом модуляции.where - functionality determined by the type of modulation.
В каждом модуляторе блока 9 фигуры 1 в зависимости от длины каждого остатка назначают каждому остатку свой индекс модуляции, что позволяет уменьшить время передачи данных по сравнению с аналогами, а также синхронизировать сигналы по времени. В результате в каждый интервал времени Δtγ формируют двумерную пространственно-частотную матрицу (фигура 5).In each modulator of
Данные с выхода блока 9 фигуры 1 подают на первый вход блока 13 фигуры 1. На второй вход блока 13 фигуры 1 подают управляющие сигналы адаптивного процессора (блок 12 фигуры 1), который на основании состояний радиоканалов от блока 1 фигуры 1 определяет количество лучей многолучевой адаптивной антенной решетки (фигура 4) в пространственных углах сферической системы координат θ и ϕ, а также характер работы диаграммообразующей схемы (блок 13 фигуры 1). Далее распределяют сигналы по совокупности антенн (блок 14 фигуры 1), которые во взаимосвязи с диаграммообразующей схемой (блок 13 фигуры 1) и адаптивным процессором (блок 12 фигуры 1) образуют многолучевую адаптивную антенную решетку, с выходов которой передают сигналы М приемникам.The data from the output of
Общая схема передачи информации на основе способа двумерного помехоустойчивого кодирования приведена на фигуре 6. Описанная последовательность действий формулами (1)-(11) представляет собой признаки, совокупность которых отличает заявленный способ от способа-прототипа.The general scheme of information transmission based on the method of two-dimensional error-correcting coding is shown in figure 6. The described sequence of actions by formulas (1) - (11) are features, the combination of which distinguishes the claimed method from the prototype method.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2021102009A RU2761903C1 (en) | 2021-01-28 | 2021-01-28 | Method for two-dimensional interference-resistant information encoding in spatial parallel radio channels of robotic complexes |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2021102009A RU2761903C1 (en) | 2021-01-28 | 2021-01-28 | Method for two-dimensional interference-resistant information encoding in spatial parallel radio channels of robotic complexes |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2761903C1 true RU2761903C1 (en) | 2021-12-13 |
Family
ID=79175086
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2021102009A RU2761903C1 (en) | 2021-01-28 | 2021-01-28 | Method for two-dimensional interference-resistant information encoding in spatial parallel radio channels of robotic complexes |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2761903C1 (en) |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1302439A1 (en) * | 1984-01-12 | 1987-04-07 | Предприятие П/Я А-3706 | Device for coding information blocks |
RU2309537C1 (en) * | 2006-04-07 | 2007-10-27 | ЗАО "Региональный научно-исследовательский экспертный центр" | Method for decoding cyclic interference-resistant code |
RU2344544C2 (en) * | 2006-12-13 | 2009-01-20 | Открытое акционерное общество "Концерн "Созвездие" | Method of discrete information transfer |
US20100017676A1 (en) * | 2008-07-15 | 2010-01-21 | The Royal Institution For The Advancement Of Learning/Mcgill University | Decoding of linear codes with parity check matrix |
RU2562431C1 (en) * | 2014-05-13 | 2015-09-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Поволжский государственный университет телекоммуникаций и информатики" (ФГОБУ ВПО ПГУТИ) | Method for parallel multifrequency transmission of digital information via parallel spaced radio channels using hybrid data modulation |
RU2693190C1 (en) * | 2018-07-02 | 2019-07-01 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Владимирский Государственный Университет имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых" (ВлГУ) | Method of diagnosing non-binary block codes |
-
2021
- 2021-01-28 RU RU2021102009A patent/RU2761903C1/en active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1302439A1 (en) * | 1984-01-12 | 1987-04-07 | Предприятие П/Я А-3706 | Device for coding information blocks |
RU2309537C1 (en) * | 2006-04-07 | 2007-10-27 | ЗАО "Региональный научно-исследовательский экспертный центр" | Method for decoding cyclic interference-resistant code |
RU2344544C2 (en) * | 2006-12-13 | 2009-01-20 | Открытое акционерное общество "Концерн "Созвездие" | Method of discrete information transfer |
US20100017676A1 (en) * | 2008-07-15 | 2010-01-21 | The Royal Institution For The Advancement Of Learning/Mcgill University | Decoding of linear codes with parity check matrix |
RU2562431C1 (en) * | 2014-05-13 | 2015-09-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Поволжский государственный университет телекоммуникаций и информатики" (ФГОБУ ВПО ПГУТИ) | Method for parallel multifrequency transmission of digital information via parallel spaced radio channels using hybrid data modulation |
RU2693190C1 (en) * | 2018-07-02 | 2019-07-01 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Владимирский Государственный Университет имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых" (ВлГУ) | Method of diagnosing non-binary block codes |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9998266B2 (en) | Tone reordering in a wireless communication system | |
KR101299386B1 (en) | Advanced mimo interleaving | |
RU2516457C2 (en) | Radio communication device and signal division method | |
CN102301616B (en) | The method being used in the resource transmitting uplink signal and device thereof is divided in mimo wireless communication system | |
US7590045B2 (en) | Apparatus and method for transmitting fast feedback information in a wireless communication system | |
US7773685B2 (en) | Transmitting and receiving methods | |
US7593472B2 (en) | Methods and apparatus for circulation transmissions for OFDM-based MIMO systems | |
EP3123684B1 (en) | Transmitter devices and method thereof | |
KR100817497B1 (en) | Apparatus and method for generating simbol for multiple antennas | |
KR101096309B1 (en) | Apparatus and method for rate matching to maintain code block resource element boundaries | |
US10389565B2 (en) | Interleaving processing method and device in OFMDA-based WLAN system | |
US6289037B1 (en) | Out of channel cyclic redundancy code method for a discrete multitone spread spectrum communications system | |
CN102017445A (en) | Layer mapping method and data transmission metho for MIMO system | |
US9374195B2 (en) | Transmission signal generating apparatus and method, and reception data generating apparatus and method | |
WO2010098168A1 (en) | Wireless base station apparatus and modulation and coding scheme selection method | |
KR20090009071A (en) | Method of data processing and transmitter in mobile communication system | |
JP4583431B2 (en) | Modulator and modulation method | |
RU2761903C1 (en) | Method for two-dimensional interference-resistant information encoding in spatial parallel radio channels of robotic complexes | |
RU2747797C2 (en) | Method and device for transmitting and receiving data over radio channels using multibeam antenna array and space-time encoding | |
JP4261443B2 (en) | Wireless communication system and wireless communication apparatus | |
JPH077967B2 (en) | Digital wireless transmission method | |
JP4583432B2 (en) | Modulator and modulation method | |
JP4810620B2 (en) | Receiving apparatus and receiving method | |
KR20050119591A (en) | Apparatus and method for antenna hopping transmission antenna in a mobile communication system using multiple input multiple output scheme | |
US20090285312A1 (en) | Distribution of bits over radio channels taking account of radio channel quality |