способ передачи информации
Классы МПК: | H03M1/00 Аналого-цифровое преобразование; цифро-аналоговое преобразование H04L27/10 с частотно-модулированной несущей, те осуществляющие манипуляцию путем сдвига частоты |
Автор(ы): | Дунаев И.Б. (RU), Летунов Леонид Алексеевич (BY) |
Патентообладатель(и): | Дунаев Игорь Борисович (RU) |
Приоритеты: |
подача заявки:
2001-10-08 публикация патента:
27.08.2003 |
Изобретение относится к способу передачи информации. Способ заключается в том, что на передающей стороне из первой и второй последовательностей цифровых отсчетов информации формируют первый и второй аналоговые сигналы, причем первый аналоговый сигнал формируют из разности значений цифровых отсчетов информации первой последовательности и значений цифровых отсчетов информации второй последовательности, взятых в точках цифровых отсчетов информации первой последовательности, а второй аналоговый сигнал формируют из цифровых отсчетов информации второй последовательности, взятых в точках цифровых отсчетов информации второй последовательности, которые находятся между точками цифровых отсчетов информации первой последовательности, после чего суммируют первый и второй аналоговые сигналы и передают суммарный аналоговый сигнал в линию связи, а на приемной стороне восстанавливают первую последовательность цифровых отсчетов информации путем дискретизации суммарного аналогового сигнала тактовой частотой, затем преобразуют первую последовательность цифровых отсчетов информации с помощью заданной функции отсчетов в аналоговый сигнал первой последовательности, вычитают указанный аналоговый сигнал первой последовательности из суммарного аналогового сигнала и восстанавливают из полученного разностного аналогового сигнала вторую последовательность цифровых отсчетов информации. Для осуществления способа предлагают два вида заданных функций отсчетов. Технический результат, достигаемый при реализации способа, состоит в повышении скорости передачи или пропускной способности линий связи. 2 з.п.ф-лы, 6 ил.
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6
Формула изобретения
1. Способ передачи информации, заключающийся в том, что на передающей стороне преобразуют первую последовательность цифровых отсчетов в первый аналоговый сигнал путем перемножения с сигналом заданной функции отсчетов; передают сформированный аналоговый сигнал по линии связи; на приемной стороне принимают переданный аналоговый сигнал из линии связи; восстанавливают из принятого аналогового сигнала первую последовательность цифровых отсчетов, отличающийся тем, что на передающей стороне преобразуют вторую последовательность цифровых отсчетов во второй аналоговый сигнал путем перемножения с сигналом упомянутой заданной функции отсчетов, при этом моменты тактирования отсчетов для второй последовательности цифровых отсчетов располагают между моментами тактирования отсчетов для первой последовательности цифровых отсчетов; первый аналоговый сигнал получают путем преобразования цифровых отсчетов, значения которых равны разности цифровых отсчетов упомянутой первой последовательности и значений второго аналогового сигнала в моменты тактирования отсчетов для упомянутой первой последовательности; суммируют первый и второй аналоговые сигналы, после чего и передают сформированный суммарный аналоговый сигнал по линии связи; на приемной стороне восстанавливают цифровые отсчеты упомянутой первой последовательности путем дискретизации принятого аналогового сигнала тактовой частотой; восстановленные цифровые отсчеты упомянутой первой последовательности преобразуют в первый аналоговый сигнал с помощью сигнала упомянутой заранее заданной функции отсчетов; вычитают восстановленный первый аналоговый сигнал из принятого аналогового сигнала; восстанавливают цифровые отсчеты упомянутой второй последовательности из полученного разностного аналогового сигнала. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве функции отсчетов используют функцию вида![способ передачи информации, патент № 2211530](/images/patents/259/2211530/2211530-30t.gif)
где х= 2
![способ передачи информации, патент № 2211530](/images/patents/259/2211096/960.gif)
Fв - верхняя частота в спектре передаваемого сигнала;
n - число используемых частотных составляющих. 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве функции отсчетов используют функцию вида
![способ передачи информации, патент № 2211530](/images/patents/259/2211530/2211530-31t.gif)
где х= 2
![способ передачи информации, патент № 2211530](/images/patents/259/2211096/960.gif)
Fв - верхняя частота в спектре передаваемого сигнала;
n - число используемых частотных составляющих;
k - целое положительное число, характеризующее степень усечения функции.
Описание изобретения к патенту
Облась техникиИзобретение относится к технике передачи и приема информации и может использоваться в системах связи, измерений и т.п. Существующий уровень техники
При передаче дискретной информации по линиям связи существует проблема ограничения скорости ее передачи. Максимально возможную скорость передачи информации в линии связи С можно определить по формуле Шеннона:
![способ передачи информации, патент № 2211530](/images/patents/259/2211530/2211530-2t.gif)
где П - полоса пропускания линии связи, кГц, РC - мощность передаваемого сигнала, дБ, РП - мощность помех в линии связи, дБ. Для телефонной линии связи с полосой П пропускания 3,1 кГц (300 Гц-3,4 кГц) и соотношением РC/PП= 10000 (что соответствует 40 дБ) теоретически максимально возможная скорость передачи (и приема) дискретной информации составляет
С=3,1
![способ передачи информации, патент № 2211530](/images/patents/259/2211015/8226.gif)
![способ передачи информации, патент № 2211530](/images/patents/259/2211015/8226.gif)
![способ передачи информации, патент № 2211530](/images/patents/259/2211530/2211530-3t.gif)
Тогда следует, что при фиксированной мощности
![способ передачи информации, патент № 2211530](/images/patents/259/2211530/2211530-4t.gif)
(т. е. при РС1= РС2) максимально возможная скорость передачи и приема информации может быть доведена до С=3,1
![способ передачи информации, патент № 2211530](/images/patents/259/2211015/8226.gif)
![способ передачи информации, патент № 2211530](/images/patents/259/2211015/8226.gif)
![способ передачи информации, патент № 2211530](/images/patents/259/2211015/8226.gif)
![способ передачи информации, патент № 2211530](/images/patents/259/2211015/8226.gif)
![способ передачи информации, патент № 2211530](/images/patents/259/2211081/8776.gif)
Задачей настоящего изобретения является разработка способа передачи информации с использованием разуплотнения на две мощности, который повышает скорость передачи дискретной информации по существующим каналам связи, или - что то же - позволяет передавать на той же скорости больше информации. Технический результат изобретения заключается в обеспечении пропускания через существующий канал связи (без изменения параметров последнего) вместо одного аналогового сигнала по меньшей мере двух аналоговых сигналов за то же время. Сущность изобретения
Для решения этой задачи в способе передачи информации, заключающемся в том, что на передающей стороне преобразуют первую последовательность цифровых отсчетов в первый аналоговый сигнал путем перемножения с сигналом заданной функции отсчетов и передают сформированный аналоговый сигнал по линии связи, а на приемной стороне принимают переданный аналоговый сигнал из линии связи и восстанавливают из принятого аналогового сигнала первую последовательность цифровых отсчетов, согласно настоящему изобретению, на передающей стороне: преобразуют вторую последовательность цифровых отсчетов во второй аналоговый сигнал путем перемножения с сигналом заданной функции отсчетов, при этом моменты тактирования отсчетов для второй последовательности цифровых отсчетов располагают между моментами тактирования отсчетов для первой последовательности цифровых отсчетов; первый аналоговый сигнал получают путем преобразования цифровых отсчетов, значения которых равны разности цифровых отсчетов первой последовательности и значений второго аналогового сигнала в моменты тактирования отсчетов для первой последовательности; суммируют первый и второй аналоговые сигналы, после чего и передают сформированный суммарный аналоговый сигнал по линии связи; на приемной стороне: восстанавливают цифровые отсчеты первой последовательности путем дискретизации принятого аналогового сигнала тактовой частотой; восстановленные цифровые отсчеты первой последовательности преобразуют в первый аналоговый сигнал с помощью сигнала заранее заданной функции отсчетов; вычитают восстановленный первый аналоговый сигнал из принятого аналогового сигнала; восстанавливают цифровые отсчеты второй последовательности из полученного разностного аналогового сигнала. При этом в качестве заданной функции отсчетов используют функцию вида
![способ передачи информации, патент № 2211530](/images/patents/259/2211530/2211530-5t.gif)
либо функцию вида
![способ передачи информации, патент № 2211530](/images/patents/259/2211530/2211530-6t.gif)
где х= 2
![способ передачи информации, патент № 2211530](/images/patents/259/2211096/960.gif)
Фиг. 1. Блок-схема обработки первой и второй последовательности цифровых отсчетов информации на передающей стороне. Фиг. 2. Блок-схема формирования суммарного аналогового сигнала на передающей стороне. Фиг.3. Блок-схема системы связи на приемной стороне. Фиг.4. Вид заданной функции отсчетов
![способ передачи информации, патент № 2211530](/images/patents/259/2211530/2211530-7t.gif)
![способ передачи информации, патент № 2211530](/images/patents/259/2211530/2211530-8t.gif)
на передающей стороне. Подробное описание изобретения
Способ передачи информации по настоящему изобретению реализуют в системе связи, блок-схемы которой на передающей и приемной сторонах показаны соответственно на фиг.1, 2 и 3. Блок-схема обработки первой и второй последовательностей цифровых отсчетов информации на передающей стороне системы связи содержит (фиг.1) генератор 1 тактовой частоты, первый 2 и второй 3 цифроаналоговые преобразователи, вычитатель 4, формирователь 5 огибающей, аналого-цифровой преобразователь 6. На первый выход генератора 1 тактовой частоты поступают четные сигналы тактовой частоты, а на второй выход - нечетные сигналы тактовой частоты. Первый выход генератора 1 тактовой частоты соединен со входом первого 2 цифроаналогового преобразователя ЦАП-1, а второй выход соединен со входом второго 3 цифроаналогового преобразователя ЦАП-2. Указанные преобразователи ЦАП-1 и ЦАП-2 преобразуют исходные последовательности дискретных цифровых отсчетов информации в последовательность прямоугольных сигналов с амплитудами, равными амплитудам соответствующих дискретных цифровых отсчетов. На вход первого 2 цифроаналогового преобразователя ЦАП-1 поступает первая последовательность дискретных цифровых отсчетов А1 i информации, где i - порядковый номер цифрового отсчета информации, i=0, 1... n-1, которую преобразуют в первую последовательность прямоугольных цифровых отсчетов А1 0, A1 1, ... A1 n-2, A1 n-1 информации и подают на выход ЦАП- 1 сигналами, соответствующими четным сигналам тактовой частоты с генератора 1 тактовой частоты. Реализация способа показана для n=4. На вход второго 3 цифроаналогового преобразователя ЦАП-2 поступает вторая последовательность дискретных цифровых отсчетов А2 i информации, где i= n-1, которую преобразуют во вторую последовательность прямоугольных цифровых отсчетов А2 0, A2 1,... A2 n-2, A2 n-1 информации и подают на выход ЦАП-2 сигналами, соответствующими нечетным сигналам тактовой частоты (т.е. с тактовой частотой) с генератора тактовой частоты. Первая и вторая последовательности цифровых отсчетов информации могут поступать как от двух независимых источников информации, так и одного источника информации. Во втором случае последовательность цифровых отсчетов исходной информации разбивают известными способами на две свои проекции и подают на независимые информационные входы блоков 2 и 3 фиг.1. Выход первого 2 цифроаналогового преобразователя ЦАП-1 соединен с входом вычитателя 4. Выход второго 3 цифроаналогового преобразователя ЦАП-2 соединен с входом формирователя 5 огибающей (перемножителя), а также имеет выход второй последовательности прямоугольных цифровых отсчетов А2 0, A2 1,... A2 n-2, A2 n-1 информации в блок формирования суммарного аналогового сигнала. На второй вход формирователя 5 огибающей подают заданную функцию отсчетов из ее генератора. Заданная функция отсчетов может быть вида
![способ передачи информации, патент № 2211530](/images/patents/259/2211530/2211530-9t.gif)
![способ передачи информации, патент № 2211530](/images/patents/259/2211530/2211530-10t.gif)
Выход формирователя 5 огибающей соединен с первым входом аналого-цифрового преобразователя 6 (АЦП). На выходе формирователя 5 огибающей формируется огибающая второй последовательности цифровых отсчетов информации, которую подают на первый вход аналого-цифрового преобразователя 6, на второй вход которого подают четные сигналы тактовой частоты с первого входа генератора 1 тактовой частоты. Выход аналого-цифрового преобразователя 6 соединен со входом вычитателя 4. В аналого-цифровом преобразователе 6 происходит вычисление (взятие) значений отсчетов второй последовательности цифровых отсчетов информации в точках отсчета первой последовательности и в виде последовательности прямоугольных сигналов
![способ передачи информации, патент № 2211530](/images/patents/259/2211006/916.gif)
![способ передачи информации, патент № 2211530](/images/patents/259/2211006/916.gif)
![способ передачи информации, патент № 2211530](/images/patents/259/2211006/916.gif)
![способ передачи информации, патент № 2211530](/images/patents/259/2211006/916.gif)
![способ передачи информации, патент № 2211530](/images/patents/259/2211006/916.gif)
![способ передачи информации, патент № 2211530](/images/patents/259/2211006/916.gif)
![способ передачи информации, патент № 2211530](/images/patents/259/2211006/916.gif)
![способ передачи информации, патент № 2211530](/images/patents/259/2211006/916.gif)
![способ передачи информации, патент № 2211530](/images/patents/259/2211006/916.gif)
Последовательность разности цифровых отсчетов A10-
![способ передачи информации, патент № 2211530](/images/patents/259/2211006/916.gif)
![способ передачи информации, патент № 2211530](/images/patents/259/2211006/916.gif)
![способ передачи информации, патент № 2211530](/images/patents/259/2211006/916.gif)
![способ передачи информации, патент № 2211530](/images/patents/259/2211006/916.gif)
![способ передачи информации, патент № 2211530](/images/patents/259/2211006/916.gif)
![способ передачи информации, патент № 2211530](/images/patents/259/2211006/916.gif)
![способ передачи информации, патент № 2211530](/images/patents/259/2211121/969.gif)
![способ передачи информации, патент № 2211530](/images/patents/259/2211121/969.gif)
![способ передачи информации, патент № 2211530](/images/patents/259/2211121/969.gif)
![способ передачи информации, патент № 2211530](/images/patents/259/2211096/960.gif)
![способ передачи информации, патент № 2211530](/images/patents/259/2211096/960.gif)
![способ передачи информации, патент № 2211530](/images/patents/259/2211096/960.gif)
![способ передачи информации, патент № 2211530](/images/patents/259/2211121/969.gif)
![способ передачи информации, патент № 2211530](/images/patents/259/2211121/969.gif)
![способ передачи информации, патент № 2211530](/images/patents/259/2211096/960.gif)
![способ передачи информации, патент № 2211530](/images/patents/259/2211530/2211530-11t.gif)
где х= 2
![способ передачи информации, патент № 2211530](/images/patents/259/2211096/960.gif)
![способ передачи информации, патент № 2211530](/images/patents/259/2211530/2211530-12t.gif)
где х= 2
![способ передачи информации, патент № 2211530](/images/patents/259/2211096/960.gif)
![способ передачи информации, патент № 2211530](/images/patents/259/2211096/960.gif)
![способ передачи информации, патент № 2211530](/images/patents/259/2211530/2211530-13t.gif)
![способ передачи информации, патент № 2211530](/images/patents/259/2211530/2211530-14t.gif)
где k=1-20 и характеризует степень усечения заданной функции отсчетов. В том случае, если генератор 9 второй функции отсчетов генерирует первую из указанных функций, определяемую выражением (3), вычитатель 37 на приемной стороне имеет на своем выходе цифровой фильтр с импульсной характеристикой вида (3). Способ передачи информации по настоящему изобретению реализуют в системе связи по фиг.1,2 и 3 следующим образом. Две (первая А1 i и вторая А2 i) независимыe последовательности дискретных цифровых отсчетов информации, полученные или от одного источника информации, или от двух источников информации, с одним периодом повторения последовательности цифровых отсчетов информации TC=1/FB, где FB - верхняя частота в спектре передаваемого аналогового сигнала, одновременно подаются соответственно на вход первого 2 и второго 3 цифроаналоговых преобразователей ЦАП-1 и ЦАП-2. После ЦАП-1 и ЦАП-2 преобразованные последовательности цифровых отсчетов подают: первую последовательность цифровых отсчетов информации А1 0, А1 1. . . A1 n-2, A1 n-1 на вход вычитателя 4 и вторую последовательность цифровых отсчетов информации А2 0, А2 1... A2 n-2, A2 n-1 на вход формирователя огибающей 5 и через преобразователь последовательного кода в параллельный каждый цифровой отсчет второй последовательности на соответствующий информационный вход перемножителей 15-18 блока формирования суммарного сигнала (фиг. 2). Поскольку первый 2 цифроаналоговый преобразователь ЦАП-1 питается от генератора тактовой частоты четными сигналами, а второй 3 цифроаналоговый преобразователь ЦАП-2 - нечетными сигналами, то цифровые отсчеты информации второй последовательности А2 0, А2 1... A2 n-2, A2 n-1 после ЦАП-2 будут взяты в точках цифровых отсчетов второй последовательности, которые находятся между точками цифровых отсчетов информации первой последовательности. В формирователе 5 огибающей происходит формирование с помощью заданной функции отсчетов огибающей второй последовательности цифровых отсчетов информации в точках цифровых отсчетов второй последовательности, определение значений цифровых отсчетов в точках цифровых отсчетов первой последовательности и последующее формирование второй последовательности цифровых отсчетов информации, взятых в точках цифровых отсчетов информации первой последовательности
![способ передачи информации, патент № 2211530](/images/patents/259/2211006/916.gif)
![способ передачи информации, патент № 2211530](/images/patents/259/2211006/916.gif)
![способ передачи информации, патент № 2211530](/images/patents/259/2211006/916.gif)
![способ передачи информации, патент № 2211530](/images/patents/259/2211006/916.gif)
![способ передачи информации, патент № 2211530](/images/patents/259/2211006/916.gif)
![способ передачи информации, патент № 2211530](/images/patents/259/2211006/916.gif)
![способ передачи информации, патент № 2211530](/images/patents/259/2211006/916.gif)
![способ передачи информации, патент № 2211530](/images/patents/259/2211006/916.gif)
![способ передачи информации, патент № 2211530](/images/patents/259/2211006/916.gif)
![способ передачи информации, патент № 2211530](/images/patents/259/2211006/916.gif)
![способ передачи информации, патент № 2211530](/images/patents/259/2211006/916.gif)
![способ передачи информации, патент № 2211530](/images/patents/259/2211530/2211530-15t.gif)
![способ передачи информации, патент № 2211530](/images/patents/259/2211530/2211530-16t.gif)
где k характеризует степень усечения заданной функции отсчетов, например, k=16. Эту заданную функцию отсчетов подают на опорные входы всех перемножителей 11-14 и 15-18 (фиг.2). Из блока обработки первой и второй последовательностей цифровых отсчетов информации на информационные входы первой группы перемножителей 11-14 подают соответствующие цифровые отсчеты информации A10-
![способ передачи информации, патент № 2211530](/images/patents/259/2211006/916.gif)
![способ передачи информации, патент № 2211530](/images/patents/259/2211006/916.gif)
![способ передачи информации, патент № 2211530](/images/patents/259/2211530/2211530-17t.gif)
![способ передачи информации, патент № 2211530](/images/patents/259/2211530/2211530-18t.gif)
![способ передачи информации, патент № 2211530](/images/patents/259/2211096/960.gif)
![способ передачи информации, патент № 2211530](/images/patents/259/2211530/2211530-19t.gif)
![способ передачи информации, патент № 2211530](/images/patents/259/2211530/2211530-20t.gif)
На выходе каждого перемножителя 15-18 второй группы формируют аналоговый сигнал вида
![способ передачи информации, патент № 2211530](/images/patents/259/2211530/2211530-21t.gif)
На выходе элемента 23-26 задержки, следующего за перемножителями 15-18 второй группы, аналоговый сигнал с учетом сдвига фаз на величину от 0 до (n-1)
![способ передачи информации, патент № 2211530](/images/patents/259/2211096/960.gif)
![способ передачи информации, патент № 2211530](/images/patents/259/2211530/2211530-22t.gif)
![способ передачи информации, патент № 2211530](/images/patents/259/2211530/2211530-23t.gif)
На выходе формирователя 27 первая огибающая а1(х) описывается следующим выражением:
![способ передачи информации, патент № 2211530](/images/patents/259/2211530/2211530-24t.gif)
![способ передачи информации, патент № 2211530](/images/patents/259/2211530/2211530-25t.gif)
На выходе формирователя 28 вторая огибающая a2(х) описывается следующим выражением:
![способ передачи информации, патент № 2211530](/images/patents/259/2211530/2211530-26t.gif)
![способ передачи информации, патент № 2211530](/images/patents/259/2211530/2211530-27t.gif)
В двух последних выражениях, независимо от конкретного вида используемой заданной функции отсчетов, в точках отсчета х=i
![способ передачи информации, патент № 2211530](/images/patents/259/2211096/960.gif)
![способ передачи информации, патент № 2211530](/images/patents/259/2211006/916.gif)
![способ передачи информации, патент № 2211530](/images/patents/259/2211006/916.gif)
![способ передачи информации, патент № 2211530](/images/patents/259/2211006/916.gif)
![способ передачи информации, патент № 2211530](/images/patents/259/2211530/2211530-28t.gif)
![способ передачи информации, патент № 2211530](/images/patents/259/2211530/2211530-29t.gif)
В случае, если генератор 9 второй заданной функции отсчетов формирует заданную функцию отсчетов вида (4), на выходе вычитателя 37 фильтр не нужен. Тогда на выходе вычитателя 37 формируют аналоговый сигнал а1 пр(х)+а2 пр(х), квадратурные составляющие которого описываются теми же выражениями, что и составляющие а1(х)+а2(х), на выходе сумматора 29 на передающей стороне (фиг. 2). Из этого суммарного аналогового сигнала выделителем 38 тактовой частоты выделяют сигнал с тактовой частотой (частотой дискретизации на передающей стороне), который используют для тактирования первого 39 и второго 42 аналого-цифровых преобразователей (АЦП), причем тактирование обоих АЦП осуществляют в противофазе. С выхода первого АЦП 39 поступают значения аналогового сигнала а1 пр(х) в моменты тактирования цифровых отсчетов информации первой последовательности, т. е. в те самые моменты, которые соответствуют точкам отсчета цифровых отсчетов информации первой последовательности на передающей стороне. Эти цифровые отсчеты информации поступают на выход 43 в виде исходной первой последовательности цифровых отсчетов информации А1 i, восстановленной дискретизацией суммарного аналогового сигнала тактовой частотой. Указанную восстановленную первую последовательность цифровых отсчетов информации подают на вход формирователя 41 огибающей, где осуществляют ее преобразование с помощью заданной функции отсчетов в аналоговый сигнал а1 пр(х) первой последовательности, который затем подают на второй вход вычитателя 40, на первый вход которого поступает суммарный аналоговый сигнал а1 пр(х)+а2 пр(х), с выхода сумматора 37. В вычитателе 40 аналоговый сигнал а1 пр(х) первой последовательности вычитают из суммарного аналогового сигнала а1 пр(х)+а2 пр(х), в результате чего на выходе вычитателя 40 формируют разностный аналоговый сигнал, представляющий собой аналоговый сигнал а2 пр(х) который в точках отсчета х=i
![способ передачи информации, патент № 2211530](/images/patents/259/2211096/960.gif)
![способ передачи информации, патент № 2211530](/images/patents/259/2211006/916.gif)
![способ передачи информации, патент № 2211530](/images/patents/259/2211006/916.gif)
![способ передачи информации, патент № 2211530](/images/patents/259/2211006/916.gif)
![способ передачи информации, патент № 2211530](/images/patents/259/2211096/960.gif)
Данное изобретение может использоваться в технике связи, измерениях и в любых иных приложениях, где необходимо передать или преобразовать информацию. При этом предложенный способ обеспечивает повышение скорости передачи информации, либо информативности канала передачи. Хотя настоящее изобретение описано со ссылкой на конкретный пример его реализации, этот пример никоим образом не ограничивает объема патентных притязаний, который определяется прилагаемой формулой изобретения с учетом возможных эквивалентов.
Класс H03M1/00 Аналого-цифровое преобразование; цифро-аналоговое преобразование
Класс H04L27/10 с частотно-модулированной несущей, те осуществляющие манипуляцию путем сдвига частоты