Способы и устройства для передачи и приема информации

Способы и устройства для передачи и приема информации

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к способам и устройствам для передачи и/или приема информации.

Для передачи информации посредством волн используются, как правило, постоянные несущие частоты, причем качество и скорость передачи часто ограничивается влиянием помех в канале передачи. Реальные каналы передачи могут иметь сильно различающиеся свойства, могут представлять различные характеристики передачи, к которым могут относиться линейные и нелинейные искажения, постоянные и переменные по времени воздействия, а также аддитивные помехи (шум), влияния посторонних сигналов и т.п. При использовании систем со множеством несущих сигналов, а также при передаче по каналам с памятью особый круг проблем создает множественная взаимная помеха. Свойства канала передачи являются результатом различных эффектов и механизмов, которые могут взаимодействовать различным образом.

Сложную проблему представляет собой (часто нестационарное во времени) многолучевое распространение сигналов. Оно проявляется, например, при передаче через неоднородные среды в структурированном пространстве передачи и т.д., в которых передаваемый сигнал отражается от различных граничных поверхностей и/или огибает их края или рассеивается на них. В таких случаях сигнал поступает в приемник не только по прямому пути распространения, но и одновременно или со сдвигом по времени и с различной степенью ослабления и по различным другим путям (многократный прием). Помимо влияния различных длин путей распространения, некоторые пути могут вносить различные изменения в соответствующие сигнальные составляющие в виду их геометрических особенностей и/или индивидуальных физических свойств (различные степени ослабления, недетерминированные и/или детерминированные внутренние фазовые сдвиги). Эти отдельные сигнальные составляющие называют многолучевыми составляющими (эхо-сигналами). Каждая из многолучевых составляющих приносит свое собственное содержимое в приемник, где многолучевые составляющие суммируются. Суммирование многолучевых составляющих в приемнике может приводить к слабо предсказуемым временным и пространственным искажениям, колебаниям амплитуды и фазовым сдвигам (пропадание и замирание сигнала), а в неблагоприятных случаях может происходить полная компенсация сигнала. Этот эффект действует особенно неблагоприятно в нестабильных условиях передачи, а также при использовании мобильных приемопередающих систем. Пропадание сигнала часто является избирательным по частоте и во времени, и передаточную функцию канала часто невозможно определить детерминированным образом.

В технике связи известны различные способы, с помощью которых пытаются минимизировать и/или компенсировать вышеупомянутые помехи при приеме. Из большого разнообразия таких мер можно выделить три главные категории: антенные системы, преобразование сигнала на стороне приема с помощью корректоров, а также специальные способы модуляции сигнала.

В той мере, в которой это позволяют условия передачи или настройки системы, проблема многолучевого распространения может быть снижена за счет направленного излучения и/или избирательной по углу приемной антенны. При направленном излучении пытаются формировать, по возможности, только лишь один определенный, обычно прямой путь передачи сигнала, в котором затем концентрируется энергия излучения. При избирательном по углу приеме пытаются режектировать нежелательные многолучевые составляющие принимаемого сигнала, либо путем особого включения множества приемных элементов обеспечить наложение этих составляющих для их взаимной компенсации (другими словами, энергия соответствующих сигнальных составляющих уничтожается), так что по возможности остается только лишь одна многолучевая составляющая полезного сигнала. Эта сигнальная составляющая соответственно усиливается. Посредством приема сигнала одновременно в нескольких точках пространства можно реализовать антенное усиление. Преимущества и ограничения формирования луча при приеме могут быть продемонстрированы на примере акустической передачи данных под водой. На малом расстоянии может достигаться явное улучшение качества приема. Для этого приемник оснащается решеткой приемных элементов, которые с помощью элементов задержки позволяют реализовать ограничение и ориентацию угла приема и тем самым до определенной степени реализовать фокусировку системы для приема определенной многолучевой составляющей [см., например, Hinton, O.R. et al.: Performance of a stochastic gradient adaptive beamformer for sub-sea acoustic communication. Signal processing VII: Theories and applications M.Holt, C.Cowan, P.Grant, W.Sandham (eds.), European Association for Signal Processing, 1994: pp. 1540-1543]. На основе угловых соотношений система работает, однако, только при условии достаточного по величине отношения глубины к дальности действия, т.е., как правило, на небольших расстояниях и предполагает достаточно стабильные свойства канала передачи. Для многих приложений (мобильная связь и т.д.) направленные (зависящие от угла) приемные и передающие системы едва ли практически реализуемы ввиду их размеров и веса, а также не являются целесообразными с точки зрения применения их основного принципа. Здесь направленность часто представляет собой даже ограничение в применении. Наоборот, стремятся к обеспечению всенаправленности действия передатчика и/или приемника. Компактные антенны должны более или менее ограничиваться одной точкой пространства.

Следующая возможность борьбы с помехами при передаче состоит в подготовке принимаемого сигнала к обработке в приемнике. В принципе, развитие направлено на разработку все более сложных процедур обработки сигнала с использованием дорогостоящих корректоров, фазоследящих цепей и других сложных алгоритмов коррекции, которые благодаря технике цифровых процессоров сигналов реализуются все более эффективно. Проблему многолучевого распространения пытаются решить в особенности путем адаптивной коррекции времени распространения сигналов. Для коррекции эхо-сигналов применяются, например, трансверсальные фильтры, в которых свойства передающего канала оцениваются с помощью корреляционного анализа известных элементов сигнала. Кроме того, обычно на основе передачи тестовой последовательности формируется комплексно-сопряженный сигнал, который в качестве инверной передаточной функции канала используется для свертки с последующими сигнальными последовательностями, модулированными информацией для подавления помех. В адаптивных системах корректор регулируется для компенсации времени распространения (коррекция с упреждением - КУ). Все эти способы работают во временной области. Как следствие, адаптивная коррекция для каналов передачи данных с изменяющимися во времени отклонениями частоты практически невозможна. [Meineke; Gundlach: Taschenbuch der Hochfrequenztechnik, Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg, New York..., 7. Aufl., 1992: H 21].

Уже давно делались попытки решить эту проблему посредством различных комбинаций КУ, корректоров с адаптивной решающей обратной связью (КАРОС) и/или фазоследящих цепей (ФСЦ) высоких порядков. Несмотря на значительные задачи на конструктивное выполнение и на обработку сигнала, результаты остаются все еще неудовлетворительными. Адаптивные настройки корректоров не удаются или не обладают достаточным быстродействием и/или достаточной точностью, из-за чего потери в отношении сигнал/шум при осуществлении коррекции являются неизбежными.

Другой известный способ улучшения результатов передачи в зашумленных средах, а также вследствие многолучевого распространения и при многопользовательском доступе и т.п. в условиях межсимвольных взаимных помех состоит в применении многократной модуляции. В этом отношении особенно значимыми являются способы расширения спектра сигнала, при которых модулированный сигнал "растягивается" в широкой полосе частот. При этом понятие "расширение спектра" относится не к передаваемой информации, а к структуре несущей. Благодаря широкой полосе передаваемого сигнала каналы передачи в широкополосной системе могут использоваться даже при относительно низком отношении сигнала к помехе. Существенными свойствами системы являются способ распределения энергии сигнала по широкому спектру, способ передачи расширенного по спектру сигнала, а также обратного преобразования распределенного спектра сигнала к исходной ширине полосы информационного сигнала. В зависимости от применения используют три основных способа модуляции: способ прямой модуляции последовательностью (ПМП), также называемый "псевдошумовым (ПШ) способом", способ модуляции скачкообразного изменения частоты (СИЧ) и способ частотной модуляции (ЧМ).

Известными преимуществами способов расширения спектра являются возможность избирательной адресации, многопользовательский доступ посредством кодового мультиплексирования, маскирование передачи данных, повышенная помехоустойчивость, низкая спектральная плотность мощности сигнала для защиты от прослушивания или перехвата пригодного для применения в способах измерения дальностей с высоким разрешением и т.п. К недостаткам относятся повышенные системные требования, в том числе сложность синхронизации приемного и передающего устройств. Искажения сигнала по причине многолучевого распространения могут быть существенно уменьшены, однако все еще заключают в себе ряд проблем.

В предложенном контексте особый интерес представляют способы частотной модуляции или ЧМ. Они находят главное применение в технике радиолокации или акустической локации, а также в технике связи. Особенностью является применение импульсных радиочастотных (РЧ) сигналов, несущие частоты которых непрерывно изменяются или вобулируют в определенной полосе частот в течение определенной длительности импульса.

ЧМ-сигналы обеспечивают благоприятное распределение энергии в полосе частот, что делает их устойчивыми к помехам, обеспечивает более эффективное распознавание и улучшение отношения сигнал/шум. Однако преимущество этого способа состоит в возможности значительного снижения мощности передачи.

Передаваемый сигнал может формироваться различными путями, например посредством генератора, управляемого изменяющимся по линейному закону входным напряжением. В способе ЧМ используются в основном линейно частотно-модулированные импульсы. Один из способов, предназначенных для линеаризации систем с вобуляцией частоты, а также значение ЛЧМ-сигналов, в особенности для радиолокации, описаны, например, в патенте DE 19527325 A1. Интересным является тот факт, что в радиолокации в такие сигналы вносится специальный "маркер" для улучшения анализа сигнала.

При передаче сообщений (посредством звуковых, оптических или радиосигналов) применяются, однако, в основном некодированные частотно-модулированные сигналы, которые могут легко вырабатываться посредством фильтров - генерации ЧМ-сигналов или дисперсионных линий задержки. В качестве дисперсионного фильтра используются, как правило, составляющие на поверхностных акустических волнах (ПАВ). При этом, однако, конфигурация частотно-модулированных сигналов задается конструктивными средствами.

При цифровой передаче сообщений посредством частотно-модулированных сигналов речь идет в основном о различении двух противоположных состояний типа "включено"/"выключено", где состояние "включено" пересылается в виде ЧМ-импульса.

В патенте США А-5748670 описан способ, который дополнительно позволяет различать состояния ЛЧМ-сигнала с положительной и отрицательной крутизной закона частотной модуляции. Для повышения плотности информации можно варьировать также амплитуду и/или фазу ЧМ. Это не меняет, однако, ничего в принципе, поскольку сама по себе ЧМ предполагает ограниченные возможности изменения структуры несущей, что является большим недостатком, например, в многопользовательских системах для осуществления многопользовательского доступа к каналу.

Известно, что каждый из упомянутых способов расширения спектра имеет свои конкретные достоинства и недостатки. Однако имеется возможность их комбинирования различными способами. Посредством гибридных способов обеспечивается создание новых систем с улучшенными (по сравнению с отдельными способами) свойствами, причем стоимость системы необязательно удваивается. Наиболее известными гибридными системами являются: СИЧ/СИЧ с ПМП или СИЧ/ПШ, скачкообразное изменение во времени по частоте (СИВЧ), скачкообразное изменение по времени (СИВ)/СИЧ; СИВ/ПМП, ЛЧМ/СИЧ, ЛЧМ/ПШ/ФМ (фазовая манипуляция). При этом системы ЛЧМ/ПШ/ФМ имеют большее разнообразие форм сигнала, за счет ПШ модуляции, а за счет ЛЧМ - незначительное ухудшение при смещениях центральной частоты из-за доплеровских или других отклонений частоты между приемником и передатчиком.

Для полноты изложения необходимо также отметить, что в технике мобильной связи проводятся эксперименты со способами, в которых перед информационными сигналами, модулированными обычным образом, пересылается преамбула, состоящая из последовательности частотно-модулированных сигналов для облегчения синхронизации приемника и передатчика с помощью такого "заголовка". И наоборот, существуют также способы, у которых узкополосный заголовок с постоянной несущей частотой комбинируется с ЛЧМ-последовательностями (временное упорядочивание ЛЧМ-последовательностей и других форм сигналов).

Вышеупомянутые способы модуляции относятся в основном к импульсным сигналам и попадают в категорию некогерентных способов передачи, которые являются особенно устойчивыми к помехам, однако позволяют осуществить передачу данных только со сравнительно низкими скоростями. Для того чтобы соответствовать растущим потребностям, в скоростях передачи данных и в многопользовательских режимах должны приниматься во внимание все возможности для улучшения степени загрузки канала и его пропускной способности. Известно, что посредством применения фазокогерентных структур сигнала существенно возрастает скорость передачи данных, что, однако, по причине слабой помехозащищенности таких сигналов ведет к дальнейшему повышению необходимых затрат на обработку сигнала либо требует специальных дополнительных мер.

Специалистам также известно, что в технике мобильной связи проводятся эксперименты с фазокогерентными сигналами большей длительности, которые расширяются по спектру с помощью дополнительной модуляции ЛЧМ-сигналами. Последние генерируются с помощью генератора, управляемого напряжением, и не требуют растяжения и затем сокращения сигналов во времени, как в случае применения фильтров на ПАВ с последующей передачей и обработкой. Передаваемые ЛЧМ-сигналы передаются без дополнительного заголовка друг за другом в заданных временных интервалах. Поскольку, согласно этому способу передачи данных, все несущие частоты имеют один и тот же частотный градиент, линии развертки параллельны друг другу, причем временные интервалы выбираются таким образом, хотя развертки во времени могут частично перекрываться, однако текущие полосы частот постоянно должны быть четко отделены друг от друга. Таким образом, по меньшей мере в области радиочастот существует возможность использования более сложных форм модуляции сигнала для кодирования информации. Посредством свипирования (развертки) частоты ослабляется или вообще исключается эффект замирания. При использовании этого способа, однако, возникают сложности в процессе обработки сигнала.

Для разделения линий развертки принимаемый ЛЧМ-сигнал преобразуется временно в узкополосный сигнал постоянной частоты и фильтруется. На основе профильтрованного сигнала оценивается передаточная функция, сам фильтрованный сигнал трансформируется обратно в форму частотно-модулированного сигнала (для его коррекции в форме частотно-модулированного сигнала) и затем демодулируется и передается далее в качестве узкополосного сигнала для анализа параметров.

Один из источников проблем состоит в том, что сигнал коррекции формируется на основе узкополосного, однако, сложно структурированного, в особенности в условиях многолучевого распространения передаваемого сигнала. В случае многолучевого распространения этот сигнал всегда содержит целый спектр различающихся частот. Это, однако, никак не учитывается. Следствием является в любом случае тот факт, что при возведении в степень и затем взятии корня для извлечения модуляции, несущей информацию, возникает смесь частот, из которой невозможно получить качественную передаточную функцию. Чем больше многолучевых составляющих и чем больше их разнос по времени, тем более заметно выражена эта проблема. В том случае, если отдельные многолучевые составляющие дополнительно имеют собственные и переменные во времени искажения (различные доплеровские смещения и т.п.), возникает совершенный хаос. Функция корректора формируется тогда на основе сильно зашумленного сигнала. Такой источник ошибок в целом плохо поддается обработке корректорами, работающими во временной области; проблема интерференции лишь переводится в другую плоскость, но не решается.

Во всех известных до сих пор способах многолучевое распространение сигнала рассматривается как недостаток, против которого пытаются бороться всеми известными способами, вместо того, чтобы использовать эхо-сигналы в качестве дополнительного набора сигналов предоставленного самой природой распространения сигналов. Для этого необходимо, однако, сначала выполнить разделение отдельных многолучевых составляющих. Во всех используемых до настоящего времени ЛЧМ несущих сигналах частотные градиенты устанавливаются слишком малыми, и структуры являются в целом слишком негибкими, для того, чтобы воспользоваться этой возможностью. Делались попытки параллельной работы нескольких корректоров для использования двух или большего числа многолучевых составляющих с целью получения системного выигрыша и достичь улучшенных результатов обработки принимаемого сигнала. Заявителю, однако, не известны случаи, чтобы подобные попытки были реализованы на практике. В любом случае, по причине необходимых больших затрат широкомасштабное использование такого подхода является сомнительным из-за неблагоприятного отношения стоимости системы к ее полезности.

В принципе, в технике связи стремятся получить, по возможности, неискаженную копию передаваемого сигнала (полезный сигнал). Всевозможные изменения, связанные с условиями передачи сигнала, воспринимаются как помехи и, соответственно, производятся попытки их ослабить, скомпенсировать или, в идеальном случае, полностью устранить. При этом, однако, теряется и информация, которую передаваемый сигнал получил в процессе распространения по каналу передачи.

С другой стороны, с целью определения местоположения и измерений излучаются в числе прочих сигналы, чтобы, исходя из изменений сигнала, получить информацию о пространственно-структурных и физических свойствах канала передачи, его профиля и/или содержащихся в нем объектов, для определения положения и параметров движения целей. Для этого применяются, как правило, некодированные сигналы или сигналы, оснащенные специальными маркерами, причем такие маркеры служат в качестве вспомогательного средства для обработки сигнала, однако не является информацией в смысле передачи данных.

В патентной заявке PCT/DE99/02628, опубликованной после даты приоритета текущей патентной заявки (WO 00/11817), которая включена в настоящую патентную заявку посредством ссылки, описан способ передачи сигналов, в котором впервые применяются сложные структуры сигналов, которые одновременно используют несколько частотно-модулированных несущих сигналов (каналы с градиентом частоты). В каждом случае один из каналов используется в качестве опоры для демодуляции или декодирования остальных каналов (информационных каналов). Для некоторых приложений, такой подход сопряжен с недостатками или не является необходимым, когда для передачи данных назначаются как минимум два канала, из которых один служит только лишь для передачи опорного сигнала и не вносит никакого вклада в собственно передачу информации.

Задачей настоящего изобретения является создание способа и соответствующей системы для приема и передачи информации, упрощенных по сравнению со способом передачи данных с множеством каналов с градиентом частоты и обеспечивающих высокое качество передачи данных, устойчивость по отношению к вышеуказанным помехам и имеющих возможность настройки в соответствии с различными условиями связи.

Способ и система передачи и приема информации, соответствующие изобретению, должны в первую очередь обеспечивать за счет улучшенного качества обработки сигнала и определения информационных параметров сигнала более высокую скорость передачи данных, а также обеспечивать передачу множества информационных сигналов в заданном частотном диапазоне одновременно или со смещением во времени для лучшего использования располагаемых частотных диапазонов. В таком же контексте создается также возможность для параллельного использования двух или большего числа частотных диапазонов.

Способ и система приема и передачи данных также должны обеспечивать возможность гибкого формирования и обработки сигналов, которые позволяют настраивать структуры сигналов в соответствии с различными специальными требованиями, обеспечат обработку принимаемых сигналов с различных точек зрения, в особенности обработку многолучевых составляющих по отдельности, параллельно или также в комплексе для получения дополнительного выигрыша при передаче информации и/или для извлечения из принимаемого сигнала информации о среде распространения, которую сигнал приобрел в процессе своего распространения.

Эти задачи решаются в способе с признаками, описанными в пункте 1 формулы изобретения, а также с помощью устройств с признаками, описанными в пунктах 32, 38 или 39 формулы изобретения. Предпочтительные варианты осуществления и применения изобретения заявлены в зависимых пунктах формулы изобретения.

Основная идея изобретения состоит в формировании передаваемого сигнала в виде несущего колебания, частота которого непрерывно изменяется по заданному закону в пределах заданного временного интервала и является несущей частотой информационного сигнала, модулирующего ее. При такой передаче несущего сигнала не предусматривается никакой передачи опорного сигнала. Передача производится без опорных составляющих. Оценка сигнала в отношении несущих информацию параметров сигнала производится исключительно на основе информации, содержащейся в самом передаваемом сигнале. Для обработки не используются никакие дополнительно принимаемые сигналы, в том числе никакие опорные сигналы.

С технической точки зрения в этом контексте возможны два различных аспекта изобретения, которые в равной мере включены в настоящее изобретение. С одной стороны, непрерывное изменение частоты можно рассматривать в качестве одной из форм расширения спектра информационного сигнала, что, в общем, не является проблематичным, в случае, если такой информационный сигнал уже обладает собственным несущим колебанием. С другой стороны, также возможно, что информационный сигнал содержит всего лишь данные для модуляции несущего колебания, например, в форме так называемой модуляции базовой полосы, которая затем непосредственно модулирует несущий частотно-модулированный сигнал.

Для представленного изобретения является существенным, что посредством непрерывного изменения частоты несущего сигнала привносятся определенные свойства в процесс передачи данных, которые дают преимущества при их использовании. Существенная часть способа и устройства, соответствующих настоящему изобретению, относится в первую очередь к специальным свойствам, а также к обработке, подготовке и преобразованию частотно-модулированных несущих сигналов, причем то, в какой форме и как такие частотно-модулированные несущие сигналы модулируются более тонкими способами информационной модуляции, является скорее второстепенным по важности, если соответствующая информационная модуляция не приводит к серьезным изменениям характеристик частотно-модулированного несущего сигнала. В соответствии с этим последующее изложение сконцентрировано на том аспекте, согласно которому частотно-модулированные сигналы рассматриваются как основные элементы несущего сигнала, при этом, однако, также и другие варианты не исключаются из рассмотрения.

В настоящем описании колебание, частота которого непрерывно изменяется в заданном интервале времени, будет обозначаться как "развертка" или "развертка несущей". Эти понятия используются здесь в качестве синонимов для понятий, введенных в опубликованной патентной заявке PCT/DE99/02628 (WO 0011817), таких как "градиентный несущий сигнал" или как термины, встречающиеся в технической литературе, такие как "вобулирующая частота" или "частотно-модулированная несущая". Для простоты термин "развертка" будет использоваться здесь в качестве принятого понятия для сигнала, характеризуемого непрерывным изменением частоты.

Предлагаемый способ, который опирается на применение одного несущего колебания с непрерывным изменением частоты, будет называться здесь как "F2-технология" (от английского термина "floating frequency technology" "технология плавающей частоты") или "S2-технология" (от английского термина "sweep spread technology" "технология расширения спектра"). Для применения в связи использованы краткие обозначения, такие как " F2-коммуникация" или "S2-коммуникация" или "S2C".

В отличие от сигналов с постоянной несущей частотой здесь, посредством изменения частоты несущего сигнала, вводится дополнительная переменная, т.е. дополнительное измерение, которое, кроме полезного распределения энергии сигнала в широкой полосе частот, прежде всего, приводит к тому, что многолучевые составляющие, возможно появляющиеся в процессе передачи сигнала, не могут легко накладываться друг на друга. Временная задержка представляет собой просто сдвиг в частотно-временной области, в которой соответствующие составляющие лежат последовательно друг за другом, например, при ЛЧМ параллельно друг другу, причем их относительные удаления представляют собой функцию разностей времени распространения и частотного градиента соответствующей развертки несущей. Время распространения обусловлено природой распространения сигнала и едва ли может подвергаться воздействию, в то время как частотный градиент является управляемым параметром. При этом становится ясно, что конфигурация разверток несущей может использоваться в предлагаемом способе как инструмент, с помощью которого становится возможным управление расстоянием между многолучевыми составляющим ("плотностью упаковки") в частотно-временной области, т.е. уменьшение влияния или исключение эффекта интерференции.

В соответствии с изобретением после приема сигнал преобразуется или трансформируется в другую частотную форму, причем преобразование производится предпочтительно в полосу частот или в спектр, в котором частота несущей не испытывает никаких изменений. Одной из альтернатив является возможность фильтрации многолучевых составляющих с помощью синхронно перестраиваемого фильтра, что, однако, на практике трудно реализовать, с последующим перемножением, сверткой и т.д. со специальной функцией обработки.

С помощью предпочтительного преобразования достигается то, что многолучевые составляющие, смещенные в частотно-временной области, в соответствии с их относительными удалениями друг относительно друга попадают в различающиеся частотные полосы. Посредством такого удивительно простого преобразования достигается очень существенный качественный эффект в обработке сигнала, а именно то, что задача разделения многолучевых составляющих, сдвинутых во времени, переводится из временной области в частотную. Огромное преимущество состоит в том, что существующие способы обработки сигнала в частотной области обеспечивают в целом лучшие результаты и реализуются значительно проще.

Для отделения/очистки от различных помеховых составляющих может оказаться достаточным применение простых фильтров, например полосно-пропускающих фильтров (ППФ). При этом такие фильтры могут настраиваться на интересующие составляющие; или, с другой стороны, соответствующие составляющие могут переноситься в заданный частотный диапазон, например, посредством синхронизации соответствующей вспомогательной частоты с соответствующей многолучевой составляющей. Во многих приложениях применение такой полосовой фильтрации может быть достаточной для решения основных проблем. В принципе, в соответствии с предлагаемым способом существует, однако, возможность обработки спектральных составляющих принятого частотно-преобразованного сигнала с применением более сложных фильтровых систем по одиночке, параллельно в блоке, в случае необходимости комбинируя их друг с другом с целью восстановления, или извлечения, или выделения параметров, несущих информацию. Для этого могут применяться способы, известные из общедоступных источников по обработке сигналов, которые здесь не описываются детально. Необходимо однако подчеркнуть, что после разделения принятого сигнала в спектр постоянных частот возникают существенно более благоприятные исходные условия для использования вышеупомянутых способов. В процессе разделения многолучевых составляющих на отдельные спектральные линии любые формы интерференции и интермодуляции ослабляются или вообще исключаются.

Во всех предыдущих способах проблема интерференции либо интерференционного ослабления сигнала рассматривается в качестве основной. Большая часть сложностей при коррекции принимаемого многолучевого сигнала возникает, однако, также по причине их индивидуальных и к тому же непостоянных во времени частотных и фазовых искажений, например, вследствие различных доплеровских сдвигов. Интермодуляция различных доплеровских составляющих приводит к усложнению передаточной функции канала и к чрезвычайно короткому времени когерентности. Простые корректоры являются слишком "короткими", чтобы установить достаточно точную функцию коррекции, более "длинные" корректоры являются слишком инертными, чтобы отслеживать все изменения, происходящие в канале, образно говоря, они "рассыпаются". В F2-cnoco6e такого рода интермодуляцию удается избежать наилучшим образом. Коррекция может производиться для отдельных многолучевых составляющих по отдельности, что существенно облегчает задачу, предпочтительным образом уменьшает затраты и обеспечивает лучшие результаты. Некоторые предпочтительные варианты обработки, а также конкретные дальнейшие развития способа описываются в связи с соответствующими пунктами формулы изобретения.

Предлагаемый способ обеспечивает возможность извлечения из принимаемого сигнала различной информации, а также использования информации, содержащейся в передаваемом или принимаемом сигналах и/или различных видах модуляции. Пользователь может сам определить, каким образом и в какой степени можно получить выгоду от этих возможностей.

Одно из предпочтительных приложений состоит в передаче информации между приемником и передатчиком. Одновременно и независимо от этого принимаемые сигналы могут обрабатываться в отношении изменений, приобретаемых ими в линии передачи, которые предоставляют приемнику полезную информацию об особенностях и свойствах среды. Например, на основе анализа частотного спектра принятого и преобразованного по частоте сигнала может проводиться оценка качества отдельных путей распространения, что может учитываться в процессе передачи данных (например, для коррекции положения приемника и передатчика, фокусировки антенн и т.п.). Кроме этого, путем соответствующей процедуры обработки специалист может получить разнообразные дополнительные данные из принимаемых сигналов. При этом использованный для модуляции на передающей стороне информационный сигнал может использоваться, в числе прочего, в качестве маркера для улучшения процедуры обработки. В этом смысле могут выбираться определенные формы модуляции, которые удовлетворяют обоим упомянутым аспектам. Разнообразные способы модуляции, предпочтительно применимые в заявленном способе, упомянуты ниже при описании различных форм выполнения.

Несущее колебание может формироваться в качестве акустической волны для твердых, текучих или газообразных сред распространения либо в качестве электромагнитной волны (например, высокочастотные сигналы, оптические волны). Изменение частоты может производиться в заданном интервале времени, для самого простого пригодного для многих применений, случая, линейно или в соответствии с заданной преимущественно монотонной непрерывной функцией или, например, в соответствии с гауссовой функцией. Поскольку ширина располагаемой полосы частот, как правило, ограничена, знак частотного градиента несущего колебания должен изменяться в конце соответствующего временного интервала (точка поворота) либо должен заново устанавливаться на значение, например, начальной частоты. При этом несущее колебание расчленяется на ряд элементов, которые названы разверткой, либо для того чтобы подчеркнуть тот факт, что речь идет в первую очередь о структурных элементах несущего колебания - разверткой несущей.

Изобретение относится как к способу приема, так и к способу передачи сигналов на основе вышеописанного принципа.

Для передачи сигнала передаваемая информация накладывается на развертку несущий или на несущее колебание с градиентом частоты, т.е. соответствующие параметры сигнала модулируются в соответствии с выбранным пользователем способом кодирования. Модулированный несущий сигнал обозначен как F2-сигнал или как S2-сигнал.

В соответствии с одной из предпочитаемых форм выполнения изобретения несущее колебание представляет собой последовательность разверток несущей одинаковой формы, которые могут быть разнесены относительно друг друга во времени. Временные интервалы разноса могут быть полезны, например, для обеспечения естественного ослабления запаздывающих многолучевых составляющих или других откликов канала (определяемых как эхо для акустических сигналов). Возможность задавать переменные расстояния между развертками может использоваться, например, для расчленения информации на отдельные информационные пакеты. Это обеспечивает дальнейшую основу для применения многопользовательских систем.

В соответствии с изобретением развертки несущей могут иметь самые различные изменения и настраиваться в соответствии с различными задачами и условиями передачи. Например, развертки несущей с положительной и отрицательной крутизной могут чередоваться через определенные интервалы времени, а также развертки несущей могут чередоваться так, чтобы в итоге образовался замкнутый процесс, осциллирующий в пределах заданной полосы частот. Может предусматриваться также мультиплексирование в пределах одной или нескольких полос частот так, чтобы положение частот (начальная частота) изменялось от развертки к развертке.

В соответствии с одним из вариантов осуществления изобретения предусматривается обеспечение повышенных скоростей передачи данных за счет разделения развертки на два или большее число временных тактов модуляции, которые могут иметь переменную длительность. В одном из вариантов выполнения используются не абсолютные значения параметров сигнала, а их относительные изменения от одного такта модуляции информационного параметра к другому; при этом достигается более высокая устойчивость при передаче данных в условиях динамических помех.

Для оптимального использования заданной полосы частот возможен вариант передачи нескольких сигналов параллельно (множества модулированных разверток несущей). В случае необходимости возможным является также такой вариант реализации изобретения, где вместо многопользовательского режима или комбинации с таковым развертки одного и того же F2-сигнала сдвигаются таким образом, что происходит их частичное совмещение во времени. Кро