СПОСОБ ПЕРЕДАЧИ И ПРИЕМА ИНФОРМАЦИИ
METHOD OF TRANSMITTING AND RECEIVING INFORMATION

Изобретение относится к технике связи, а точнее - к способам передачи и приема информации (СППИ) посредством цифровой связи. Проблема увеличения технико-экономической эффективности систем передачи и приема информации с учетом всех компонентов, влияющих на ее стоимость и технические показатели, в том числе обеспечения необходимых информационной вместимости и дальности действия, является актуальной, что, в свою очередь, требует развития и совершенствования способов передачи и приема информации.
Известен способ передачи и приема информации [Радиотехника: Энциклопедия / под ред. Ю.Л.Мазора и др. - М.: Издательский дом «Додэка - XXI», 2002, с.63-64], признаки которого реализованы, по-существу, во всех соответствующих способах, являющийся аналогом предлагаемому техническому решению. В этом способе информацию источника последовательно преобразуют в сообщение в физико-электрическом преобразователе информации, кодируют его в кодере, в радиопередающем устройстве модулируют несущую частоту закодированным сообщением и посылают сигнал по каналу связи, принимают сигнал в радиоприемном устройстве, демодулируют его, декодируют и производят обратное электрофизическое преобразование сообщения информации в удобный для потребителя вид.
Известен способ передачи и приема информации [Скляр Бернард. Цифровая связь. Теоретические основы и практическое применение. Изд. 2-е испр.: пер. с англ. - М.: Издательский дом «Вильямс», 2004. - 1104 с.32-36], в котором информацию источников последовательно форматируют, уплотняют, преобразуют уплотненные бинарные цифровые потоки в поток сигналов, передают его по каналу передачи, совместимому с передаваемыми сигналами, принимают поток сигналов и преобразуют его в уплотненные бинарные цифровые потоки, их разуплотняют, форматируют и направляют потребителю информации.
n
n
n
n
n
n
n
n
n
n
Наиболее близким аналогом (прототипом) настоящего изобретения является способ передачи и приема информации по патенту РФ №2338319 (может быть реализован в системе передачи и приема информации по патенту РФ №2338318) от источников информации к ее потребителям посредством цифровой связи, при котором информацию каждого k-го источника информации, где , из n-й группы источников информации, где , в том числе, при необходимости форматируют в цифровой поток, не обязательно одинаковым образом с форматированием информации источников из других групп, цифровые потоки тактово синхронизируют и упорядочение осуществляют, например, последовательно по k от 1 до K, одновременно за такт длительностью Т считывание двоичных цифр K синхронизированных бинарных цифровых потоков, шифруют при необходимости и преобразуют полученные таким образом M-арные символы, где , в n-й поток соответствующих M-арным символам M-арные сигналы и передают их через канал передачи, совместимый с передаваемыми сигналами, и при тактово синхронизированном приеме конкретного M-арного сигнала за такт длительностью Т получают M-арные символы и соответствующие K синхронизированные бинарные цифровые потоки, упорядочивают их, как при упомянутом считывании, при необходимости дешифруют и форматируют цифровой поток в поток информации, не обязательно одинаковым образом с форматированием информации источников из других групп, и подают к соответствующему потребителю информации, перед передачей и после приема осуществляют множественный доступ синхронизированных потоков M-арных сигналов, в том числе других групп источников информации, кроме того, при необходимости передают по крайней мере по одному дополнительному каналу передачи по крайней мере информацию об опорных уровнях M-арных сигналов. Недостатком известных СППИ и прототипа по сравнению с заявляемым СППИ является исчерпание ими возможности дальнейшего повышения их технико-экономической эффективности.
n
n
n
1,n
n
1,n
1,n
1,n
1,n
n
Сущность изобретения направлена на повышение технико-экономической эффективности СППИ благодаря разделению заданным упорядоченным образом группы из K битов, соответствующей K синхронизированным бинарным цифровым потокам, на подгруппы с количеством битов в каждой подгруппе, выбранным так, что сумма битов всех подгрупп равна K, формированию М-арных символов с обеспечением заданного упорядоченного взаимно однозначного соответствия этих символов с подгруппами, а в подгруппах с обеспечением взаимно однозначного соответствия с вариантами битов в каждой подгруппе, формированию конкретного M-арного сигнала в виде совокупности конкретных М-арных сигналов, соответствующих конкретным M-арным символам подгрупп, и их совместной одновременной передачи, преимущественно с одинаковой энергией, за такт. При этом на приеме выделяют конкретные M-арные сигналы из переданной за такт их совокупности, получают конкретные М-арные символы, выделяют в каждой подгруппе соответствующий вариант и восстанавливают по полученным вариантам заданным образом конкретную группу из K битов.
n
n
n
n
n
n
n
n
n
n
n
n
1,n
1,n
n
1,n
1,n
1,n
n
1,n
1,n
1,n
1,n
1,n
n
Для достижения указанного технического результата в способе передачи и приема информации от источников информации к ее потребителям посредством цифровой связи, при котором информацию каждого k-го источника информации, где , из n-й группы источников информации, где , в том числе, при необходимости форматируют в цифровой поток, не обязательно одинаковым образом с форматированием информации источников из других групп, цифровые потоки тактово синхронизируют и упорядочение осуществляют, например, последовательно по k от 1 до K, одновременно за такт длительностью Т считывание двоичных цифр K синхронизированных бинарных цифровых потоков, шифруют при необходимости и преобразуют полученные таким образом M-арные символы, где , в n-й поток соответствующих M-арным символам M-арные сигналы и передают их через канал передачи, совместимый с передаваемыми сигналами, и при тактово синхронизированном приеме конкретного M-арного сигнала за такт длительностью Т получают M-арные символы и соответствующие K синхронизированные бинарные цифровые потоки, упорядочивают их, как при упомянутом считывании, при необходимости дешифруют и форматируют цифровой поток в поток информации, не обязательно одинаковым образом с форматированием информации источников из других групп, и подают к соответствующему потребителю информации, перед передачей и после приема осуществляют множественный доступ синхронизированных потоков M-арных сигналов, в том числе других групп источников информации, кроме того, при необходимости передают по крайней мере по одному дополнительному каналу передачи по крайней мере информацию об опорных уровнях M-арных сигналов, в соответствии с настоящим изобретением после считывания двоичных цифр K синхронизированных бинарных цифровых потоков разделяют заданным упорядоченным образом n-ю группу из полученных K битов на l-тые подгруппы, где l может изменяться от 1 до L, с количеством битов в каждой подгруппе kx, причем сумма значений kx равна K, формируют М-арные символы с количеством символов в l-той подгруппе, равным  и с общим количеством символов, равным , обеспечивают заданное упорядоченное взаимно однозначное соответствие этих символов с подгруппами, а в подгруппах обеспечивают взаимно однозначное соответствие с вариантами битов в каждой подгруппе, кроме того, формируют не обязательно, но, например, ортогональные, М-арные сигналы с общим количеством, равным общему количеству М-арных символов, обеспечивают заданное упорядоченное взаимно однозначное соответствие подгрупп этих сигналов с подгруппами символов, а в подгруппах обеспечивают взаимно однозначное соответствие вариантов сигналов с вариантами символов, а также формируют конкретный M-арный сигнал в виде совокупности конкретных M-арных сигналов, соответствующих конкретным М-арным символам и совместимых с каналом передачи, и их совместно одновременно передают, преимущественно с одинаковой энергией, за такт длительностью Т, а при приеме выделяют конкретные М-арные сигналы из переданной за такт длительностью Т их совокупности, получают конкретные М-арные символы, выделяют в каждой подгруппе соответствующий вариант из kx битов и восстанавливают по полученным вариантам заданным образом конкретную группу из K битов, кроме того, при необходимости отделяют последовательно передаваемые сигналы, в том числе для выделения опорных сигналов, обеспечивая прерывание передачи сигнала по крайней мере в одном из разделительных тактов между отделяемыми сигналами.
В существующем уровне техники не выявлено источников информации, которые содержали бы сведения об объектах того же назначения с указанной совокупностью отличительных признаков, что позволяет считать СППИ по настоящему изобретению новым и имеющим изобретательский уровень.
СППИ по настоящему изобретению может быть воплощен в системе цифровой связи с соответствующей организацией ее работы и известными методами обработки сигналов. Ниже изобретение описано более детально.
n
n
n
n
n
n
n
n
n
n
Сущность способа заключается в следующем. Информацию каждого k-го источника информации, где , из n-й группы источников информации, где , в том числе, при необходимости форматируют в цифровой поток, не обязательно одинаковым образом с форматированием информации источников из других групп. Цифровые потоки тактово синхронизируют и упорядочение осуществляют, например, последовательно по k от 1 до K, одновременно за такт длительностью T считывание двоичных цифр K синхронизированных бинарных цифровых потоков. При необходимости их шифруют. Полученные таким образом M-арные символы, где , преобразуют в n-й поток M-арных сигналов, соответствующих M-арным символам. Передают эти сигналы через канал передачи, совместимый с передаваемыми сигналами. При тактово синхронизированном приеме конкретного M-арного сигнала за такт длительностью Т получают M-арные символы и соответствующие K синхронизированные бинарные цифровые потоки. Упорядочивают их как при упомянутом считывании. При необходимости дешифруют и форматируют цифровой поток в поток информации, не обязательно одинаковым образом с форматированием информации источников из других групп. Информацию подают к соответствующему потребителю информации. Перед передачей и после приема осуществляют при необходимости множественный доступ синхронизированных потоков M-арных сигналов, в том числе других групп источников информации. Кроме того, при необходимости передают по крайней мере по одному дополнительному каналу передачи по крайней мере информацию об опорных уровнях M-арных сигналов.
n
n
1,n
1,n
n
1,n
1,n
1,n
n
1,n
1,n
1,n
1,n
1,n
n
Технический результат, заключающийся в увеличении технико-экономической эффективности СППИ, достигается за счет того, что после считывания двоичных цифр K синхронизированных бинарных цифровых потоков n-ю группу из полученных K битов разделяют заданным упорядоченным образом на l-тые подгруппы, где l может изменяться от 1 до L. Количество битов в каждой подгруппе равно kx, причем сумма значений kx равна K. Далее формируют М-арные символы с количеством символов в l-той подгруппе, равным . Общее количество символов равно . При этом обеспечивают заданное упорядоченное взаимно однозначное соответствие этих символов с подгруппами. В подгруппах же обеспечивают взаимно однозначное соответствие с вариантами битов в каждой подгруппе. Кроме того, формируют, например, ортогональные, М-арные сигналы, общее количество которых равно общему количеству M-арных символов. Также обеспечивают заданное упорядоченное взаимно однозначное соответствие подгрупп этих сигналов с подгруппами символов, а в подгруппах - взаимно однозначное соответствие вариантов сигналов с вариантами символов. Затем формируют конкретный M-арный сигнал в виде совокупности конкретных М-арных сигналов, соответствующих конкретным М-арным символам и совместимых с каналом передачи. Их передают совместно одновременно, преимущественно с одинаковой энергией, за такт длительностью Т. При приеме выделяют конкретные М-арные сигналы из переданной за такт длительностью Т их совокупности и получают конкретные M-арные символы. Выделяют в каждой подгруппе соответствующий вариант из kx битов и восстанавливают по полученным вариантам заданным образом конкретную группу из K битов.
n
Для организации работы и повышения надежности способа целесообразно передавать информацию об опорных, например, единичных, уровнях M-арных сигналов. Ее можно передавать, например, через несколько тактов по основному каналу. Однако в ряде случаев может оказаться целесообразным использование дополнительного канала для передачи этой и другой информации. Кроме того, при необходимости отделения последовательно передаваемых сигналов, в том числе для выделения опорных сигналов, способ передачи и приема обеспечивает прерывание передачи сигнала по крайней мере в одном из разделительных тактов между отделяемыми сигналами.
Вопросы тактирования и синхронизации при передаче и приеме решаются любыми общеизвестными из уровня техники способами и средствами, например так же, как это делается в аналоге.
n
Разделение группы предложенным образом на подгруппы существенно повышает эффективность передачи и обработки информации при ее восстановлении. При приеме восстановление этой группы значительно упрощается, так как производится поэтапно для подгрупп с существенно меньшим количеством вариантов для каждой, а конкретную группу из K битов восстанавливают заданным образом из первоначально восстановленных подгрупп.
n
n
n
n
n
n
n
На следующем простом примере проиллюстрируем возможности заявляемого способа. Передаем в такте M-арным сигналом информацию, содержащуюся в K=20 битах. В соответствии с заявляемым способом группа из K битов заданным образом разделена на подгруппы. А именно, выбраны 6 подгрупп, содержащих по 3 бита и по 8 вариантов в каждой, и одна подгруппа с 2 битами и 4 вариантами (всего 52 варианта). Сумма битов всех подгрупп равна K=3×6+2=20. В группе же из K=20 битов общее число возможных вариантов (число необходимых M-арных сигналов) равно . Также в соответствии с формулой изобретения при необходимости, используя множественный доступ, можно осуществить передачу по одному каналу N групп из K источников информации в каждой. Например, в простом случае с числом групп N=10 и с 20 источниками информации в каждой группе по одному каналу можно передать информацию от 200 источников.
Настоящее изобретение полезно тем, что оно может быть практически применено для развития и совершенствования любой системы связи с любой организацией ее работы, например уже использующей известные методы множественного доступа и известные методы обработки сигналов.
Промышленная применимость. Настоящее изобретение может быть применено в СППИ в любых системах связи. СППИ по данному изобретению позволяет эффективно использовать ресурс и может работать одновременно с большим числом разнородной информации. Проведенный анализ позволил установить: аналоги с совокупностью признаков, тождественных всем признакам заявленного технического решения, отсутствуют, что указывает на соответствие заявленного способа условию «новизны». Результаты поиска известных решений в области СППИ с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипа признаками заявленного способа, показали, что они не следуют явным образом из уровня техники. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию патентоспособности «изобретательский уровень».