Способ передачи данных
DATA TRANSMISSION METHOD

Изобретение относится к технике связи, в частности способам передачи и приема информации, в том числе в гидроакустике.
Существует три основных метода разделения абонентов в системе связи: временное разделение, частотное разделение и кодовое разделение [Варакин Л.Е. Системы связи с шумоподобными сигналами - М.: Радио и связь, 1985. - 384 с., с. 152].
Известен способ передачи данных в гидроакустических системах (ГАС), использующий фазоманипулированные сигналы [«Акустический журнал» том 56, №2, 2010 год. «Цифровая акустическая связь в мелком море для океанологических применений» Б.Ф. Курьянов, М.М. Пенкин, стр. 245-255], основанный на формировании и последовательной передачи группы фазоманипулированных сигналов. В приемнике осуществляется последовательный прием и корреляционная обработка принятых сигналов. После корреляционной обработки осуществляется формирование информационного сообщения.
Недостатком указанного способа является низкая скорость передачи данных, вызванная передачей сигналов в виде М-последовательностей большой длины. Временное разделение абонентов таким способом приведет к уменьшению скорости передачи данных.
Известен способ передачи данных в ГАС на основе частотно-фазового информационных сигналов [Смирнов Г.В., Еремеев В.Н., Агеев М.Д. и др. Океанология: средства и методы океанологических исследований. - М.: Наука, 2005. - 795 с., с. 205]. Кодирование данных производится на 4 несущих частотах с использованием фазового кодирования информационных сигналов.
Недостатком указанного способа является низкая помехозащищенность и слабая работоспособность в условиях многолучевости. Частотное разделение также усложняет учет эффекта Доплера.
Наиболее близким по технической сущности является «Способ передачи данных» [RU 2619766, опубликовано 16.05.2016, МПК H04J 13/00]. Способ основан на том, что формируют N-битовые сообщения передающим абонентским устройством, где N - целое число, большее либо равное единице, преобразуют каждый из N бит в заранее заданный сигнал, передают полученные сигналы в среду распространения сигнала, принимают переданные сигналы, формируют N-битовое сообщение приемным абонентским устройством. Перед сеансом связи формируют массив из М сигналов из заранее заданных ортогональных сверхширокополосных хаотических сигналов, где M=2N, таким образом, что каждая пара ортогональных сверхширокополосных хаотических сигналов соответствует двум значениям каждого из N бит, а после формирования N-битовых сообщений передающим абонентским устройством, формируют пачку из Р N-битовых сообщений, где Р - целое число, большее либо равное единице, в каждом из Р сообщений преобразуют каждый из N бит сообщения в соответствующий сигнал из массива М ортогональных сверхширокополосных хаотических сигналов. Затем формируют суммарный информационный сигнал из N ортогональных сверхширокополосных хаотических сигналов, формируют пачку из Р суммарных информационных сигналов, формируют синхросигнал, преобразуют синхросигнал в заранее заданный ортогональный сверхширокополосный хаотический сигнал, передают вначале преобразованный синхросигнал, а затем упомянутую выше пачку информационных сигналов в среду распространения сигнала, после приема синхросигнала осуществляют свертку принятого сигнала с ортогональным сверхширокополосным хаотическим сигналом соответствующим синхросигналу. При превышении заранее заданного порога сигналом, полученным в результате свертки, для каждого из Р принятых суммарных информационных сигналов осуществляют свертку суммарного информационного сигнала одновременно с каждым из М ортогональных сверхширокополосных хаотических сигналов, сравнивают амплитуды сверток суммарного информационного сигнала с ортогональными сверхширокополосными хаотическими сигналами, соответствующими двум значениям каждого из N бит, по номеру ортогонального сверхширокополосного хаотического сигнала, амплитуда свертки с которым имеет большую величину, определяют значение каждого из N бит сообщения.
Недостатком данного способа является невозможность разделения и адресации нескольких абонентов сети.
Задачей предполагаемого изобретения является создание сетецентрической системы передачи данных с несколькими абонентами.
Техническим результатом предполагаемого способа передачи данных является возможность организации обмена информацией между несколькими абонентами сети одновременно.
Сущность изобретения состоит в том, что формируется массив А из ортогональных хаотических сигналов, производится запись массива А в ПЗУ абонентов. Каждый абонент среды ассоциируется с одним из сверхширокополосных хаотических сигналов из массива А. Для обеспечения адресации передаваемой информации заданным N абонентам формируется синхросигнал, состоящий из суммы сигналов из массива А, соответствующих заданным N абонентам. В среду с абонентами сначала передается синхросигнал, а затем информационный сигнал, после приема синхросигнала абонентом осуществляется корреляционная обработка принятого сигнала с сигналом из массива А, соответствующим данному абоненту, при превышении заранее заданного порога сигналом, полученным в результате свертки, производится дальнейшее обработка информационных сигналов, отличающийся тем, что для каждого абонента среды выбирается один из сверхширокополосных хаотических сигналов из заранее сформированного массива А, для передачи информационного сообщения одному или нескольким абонентам на передающем устройстве в качестве синхросигнала используется сумма сигналов из массива А, соответствующих выбранным абонентам. Приемное устройство каждого абонента производит корреляционную обработку принимаемого сигнала только с сигналом из массива А, соответствующим этому абоненту, таким образом информационное сообщение будет декодировано только на приемных устройствах выбранных абонентов (на приемных устройствах остальных абонентов синхросигнал не свернется).
На фигуре представлена структурная схема
А) передающей часть системы связи,
Б) приемной часть системы связи.
Способ передачи данных может быть реализован при работе системы связи, состоящей из передающей части, содержащей передающее абонентское устройство (1), кодирующее устройство (2), передающую аппаратуру (3), постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) передающей части (4), синхронизатор передающей части (5), излучающую антенну (6), и приемной части, содержащей приемную антенну (7), приемную аппаратуру (8), декодирующее устройство (9), приемное абонентское устройство (10), ПЗУ приемной части (11), синхронизатор приемной части (12).
Вход передающего абонентского устройства (1) соединен с четвертым выходом синхронизатора передающей части (5). Выход передающего абонентского устройства (1) соединен с первым входом кодирующего устройства (2), второй вход которого подключен к выходу ПЗУ передающей части (4), а третий вход кодирующего устройства (2) подключен к первому выходу синхронизатора передающей части (5). Выход кодирующего устройства (2) подключен к первому входу передающей аппаратуры (3), второй вход которой подключен ко второму выходу синхронизатора (5). Третий выход синхронизатора передающей части (5) подключен к входу ПЗУ передающей части (4). Выход передающей аппаратуры (3) подключен к входу передающей антенны (6).
Выход приемной антенны (7) подключен к первому входу приемной аппаратуры (8). Второй вход приемной аппаратуры (8) подключен к первому выходу ПЗУ приемной части (11). Первый выход приемной аппаратуры (8) подключен ко второму входу синхронизатора приемной части (12), второй выход приемной аппаратуры (8) подключен к первому входу декодирующего устройства (9). Второй выход ПЗУ приемной части (11) подключен ко второму входу декодирующего устройства (9). Первый выход декодирующего устройства (9) подключен к первому входу приемного абонентского устройства (10), второй вход которого соединен со вторым выходом синхронизатора приемной части (12). Первый вход синхронизатора приемной части (12) подключен ко второму выходу декодирующего устройства (9). Первый выход синхронизатора приемной части (12) подключен к входу ПЗУ приемной части (11).
Способ передачи данных может быть реализован в различных системах связи - радиотехнических, гидроакустических, оптических.
Осуществление изобретения покажем на основе гидроакустической системы связи.
Передающее абонентское устройство (1) формирует по сигналу от синхронизатора передающей части (5) передаваемую информацию и синхроимпульс, состоящий из суммы сигналов из массива А, соответствующих абонентам среды, для которых предназначается передаваемая информация. Ансамбль ОСШПХ сигналов для массива А может быть сформирован, например, по алгоритмам, представленным в публикации «Разработка и исследование сложных хаотических сигналов для использования в широкополосных информационных цифровых технологиях» [«Журнал радиоэлектроники», №7, 2012 год, авторы Р.В. Беляев, В.В. Колесов]. Абонентским устройством может быть, например, блок управления необитаемым подводным аппаратом, принимающим передаваемую информацию.
Передача данных по гидроакустическому каналу заданным абонентам осуществляется путем передачи сформированного синхросигнала, состоящим из суммы сигналов из массива А, записанного в ПЗУ как передающих (4), так и приемных частей (11) абонентов, и следующим за ним информационным сигналом.
По команде от синхронизатора (12) из ПЗУ передающего устройства (4) выбираются N сигналов из массива А, соответствующих N абонентам, которым производится передача информации, и передаются в кодирующее устройство (2). Далее в кодирующем устройстве (2) складываются выбранные N сигналов в цифровом виде в один синхросигнал. Далее в кодирующем устройстве (2) производится формирование информационного сигнала.
Сформированный сигнал, содержащий синхросигнал и информационный сигнал, по команде от синхронизатора передающей части (5) поступает в передающую аппаратуру (3). Далее в передающей аппаратуре (3) происходит преобразование сформированного сигнала в аналоговый вид и его излучение в водную среду передающей антенной (6).
Приемная часть каждого абонента осуществляет прием сформированного сигнала приемной антенной (7), его усиление, фильтрацию и аналого-цифровое преобразование в приемной аппаратуре (8). В приемной аппаратуре (8) производится постоянный поиск сигнала из массива А, соответствующего данному абоненту и хранящегося в ПЗУ приемной части (11), за счет осуществления свертки с ним принятого сигнала. При превышении амплитуды сигнала, полученного в результате свертки, над заданным порогом, принимается решение об обнаружении синхросигнала, после чего поступает команда в синхронизатор приемной части (12).
После обнаружения синхросигнала по команде от синхронизатора приемной части (12) производится запись информационного сигнала в приемной аппаратуре абонента и его передачу в декодирующее устройство (9), где производится его декодирование.
ОСШПХ сигналы изменяются как по фазе, так и по амплитуде, что позволяет создавать ансамбли ортогональных сигналов большой величины, обладающих высокими корреляционными свойствами даже при малой длительности, и таким образом позволяют передавать за один временной интервал информацию для большого числа абонентов. При этом длительности ОСШПХ сигналов могут быть выбраны из расчета энергетических соотношений для достижения требуемой дальности работы. Таким образом, предлагаемый способ позволяет организовать сетевой обмен информацией между несколькими абонентами сети одновременно.