Способ передачи и приема информации

Иллюстрации

Показать все

Изобретение относится к технике связи и может быть использовано в качестве способа передачи и приема информации посредством цифровой связи. Технический результат - повышение эффективности использования частотного ресурса. Это достигается тем, что на передающей стороне источники информации, при необходимости, форматируют, уплотняют бинарные цифровые потоки (БЦП) в блоке уплотнения и в системе преобразования преобразуют их в поток сигналов и на приемной стороне в обратном порядке преобразуют поток сигналов в поток уплотненных БЦП, разуплотняют их в блоке разуплотнения, форматируют, при необходимости, и подают потребителям информации и, при необходимости, на передающей стороне суммируют потоки сигналов других групп источников информации, а на приемной стороне их разделяют в блоках множественного доступа, причем в процессоре блока уплотнения упорядочение, одновременно за такт считывают двоичные цифры БЦП и преобразуют их в поток Мn-арных символов, а в процессоре блока разуплотнения одновременно за такт преобразуют поток Мn-арных символов в БЦП, подаваемые упорядочение, как и при упомянутом считывании, к потребителям. 1 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл.

Реферат

Изобретение относится к технике связи, а точнее - к способам передачи и приема информации (ПЛИ) посредством цифровой связи. Рост числа операторов и абонентов, в том числе, сотовой связи, обостряет проблему рационального использования частотного ресурса, что, в свою очередь, требует дальнейшего развития и совершенствования способов ПЛИ. Изобретение позволяет увеличить емкость любой существующей системы передачи и приема информации (СППИ) при заданном количестве отведенных для работы полос частот или обеспечить заданную емкость СППИ меньшим количеством полос частот, т.е. сэкономить частотный ресурс и увеличить технико-экономическую эффективность систем связи с учетом всех компонентов, влияющих на их полную стоимость и технические показатели.

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 и являющийся аналогом предлагаемому техническому решению. В этом способе информацию источника последовательно преобразовывают 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.

Наиболее близким аналогом (прототипом) настоящего изобретения является способ передачи и приема информации от источников информации к ее потребителям посредством цифровой связи, в котором информацию каждого k-того, где , из Кn источников информации из n-й группы источников информации, где , подают, в том числе, при необходимости, через свой блок форматирования, не обязательно одинаковый с другими блоками форматирования, в котором информацию форматируют в цифровой поток, к одному из Кn входов n-го блока уплотнения, в том числе комбинационного, синхронизированных бинарных цифровых потоков, в нем их уплотняют и подают с его выхода на вход системы преобразования, в которой, в том числе, преобразуют поток уплотненных синхронизированных бинарных цифровых потоков в поток сигналов, который передают по крайней мере к одному приемнику через канал передачи, совместимый с передаваемым сигналом, и преобразуют в обратном порядке поток сигналов в поток уплотненных синхронизированных бинарных цифровых потоков, который подают с выхода системы преобразования на вход по крайней мере одного n-го блока разуплотнения, в котором разуплотняют поток уплотненных синхронизированных бинарных цифровых потоков и через Кn выходов разуплотненные синхронизированные бинарные цифровые потоки подают, в том числе, при необходимости, через свои блоки форматирования, не обязательно одинаковые с другими блоками форматирования, в которых цифровые потоки форматируют в информацию, к соответствующим потребителям информации, при этом производят синхронизацию функционирования всех указанных блоков и упомянутой системы преобразования, а при необходимости перед передатчиком суммируют синхронизированные потоки сигналов в блоке множественного доступа, имеющем N входов для доступа, в том числе, других групп источников информации, а после приемника разделяют синхронизированные потоки сигналов в блоке множественного доступа, имеющем N выходов, в том числе, для других групп потребителей информации [Скляр Бернард. Цифровая связь. Теоретические основы и практическое применение. Изд. 2-е испр.: пер. с англ. - М.: Издательский дом «Вильямс», 2004. - 1104 с. (прототип с.32-36)].

Недостатком известных способов ППИ и прототипа по сравнению с заявляемым способом является исчерпание ими возможности дальнейшего повышения их технико-экономической эффективности.

Сущность изобретения направлена на повышение технико-экономической эффективности способа ППИ благодаря тому, что в процессоре блока уплотнения упорядочение одновременно за такт считывают двоичные цифры Kn синхронизированных бинарных цифровых потоков и преобразуют их в поток Мn-арных символов и, соответственно, в процессоре блока разуплотнения одновременно за такт преобразуют поток Mn-арных символов в Кn синхронизированных бинарных цифровых потоков, которые подают упорядоченно, как при упомянутом считывании, к выходам блока разуплотнения.

Для достижения указанного технического результата в способе передачи и приема информации от источников информации к ее потребителям посредством цифровой связи, в котором информацию каждого k-того, где , из Кn источников информации из k-той группы источников информации, где , подают, в том числе, при необходимости, через свой блок форматирования, не обязательно одинаковый с другими блоками форматирования, в котором информацию форматируют в цифровой поток, к одному из Кn входов k-того блока уплотнения, в том числе, комбинационного, синхронизированных бинарных цифровых потоков, в нем их уплотняют и подают с его выхода на вход системы преобразования, в которой, в том числе, преобразуют поток уплотненных синхронизированных бинарных цифровых потоков в поток сигналов, который передают по крайней мере к одному приемнику через канал передачи, совместимый с передаваемым сигналом, и преобразуют в обратном порядке поток сигналов в поток уплотненных синхронизированных бинарных цифровых потоков, который подают с выхода системы преобразования на вход по крайней мере одного n-го блока разуплотнения, в котором разуплотняют поток уплотненных синхронизированных бинарных цифровых потоков и через Кn выходов разуплотненные синхронизированные бинарные цифровые потоки подают, в том числе, при необходимости, через свои блоки форматирования, не обязательно одинаковые с другими блоками форматирования, в которых цифровые потоки форматируют в информацию, к соответствующим потребителям информации, при этом производят синхронизацию функционирования всех указанных блоков и упомянутой системы преобразования, а при необходимости перед передатчиком суммируют синхронизированные потоки сигналов в блоке множественного доступа, имеющем N входов для доступа, в том числе, других групп источников информации, а после приемника разделяют синхронизированные потоки сигналов в блоке множественного доступа, имеющем N выходов, в том числе, для других групп потребителей информации, в соответствии с настоящим изобретением в процессоре n-го блока уплотнения упорядочение, например, последовательно от 1 до Кn, одновременно за такт считывают двоичные цифры Кn синхронизированных бинарных цифровых потоков и преобразуют их в n-й поток Мn-арных символов, где , соответственно в процессоре n-го блока разуплотнения одновременно за такт преобразуют n-й поток Мn-арных символов в Кn синхронизированных бинарных цифровых потоков, которые подают упорядоченно, как при упомянутом считывании, к выходам n-го блока разуплотнения, при этом процессор блока уплотнения имеет по крайней мере Кn входов, являющихся упомянутыми входами блока уплотнения, и по крайней мере один выход, являющийся упомянутым выходом к упомянутой системе преобразования, и процессор блока разуплотнения имеет по крайней мере один вход, являющийся упомянутым входом блока разуплотнения, и по крайней мере Кn выходов, являющихся упомянутыми выходами блока разуплотнения, а в упомянутой системе преобразования, в том числе, преобразуют поток Мn-арных символов в поток сигналов и поток сигналов преобразуют обратно в поток Мn-арных символов. Кроме того, в способе по крайней мере информацию об опорных уровнях Мn-арных сигналов передают по крайней мере по одному дополнительному каналу передачи.

В существующем уровне техники не выявлено источников информации, которые содержали бы сведения об объектах того же назначения с той же совокупностью отличительных признаков, что позволяет считать способ ППИ по настоящему изобретению новым и имеющим изобретательский уровень.

Способ ППИ по настоящему изобретению может быть воплощен в устройстве, блок-схема которого представлена на чертеже. На чертеже номера цифровых потоков источников информации, поступающих в блок уплотнения и выходящих из блока разуплотнения, заключены в скобки. Аналогично в скобки заключены номера цифровых потоков групп источников информации, поступающих в блок множественного доступа на передающей стороне системы и выходящих из блока множественного доступа на приемной стороне системы.

В заявляемом способе ППИ по сравнению с общеизвестными из уровня техники в процессоре блока уплотнения упорядоченно одновременно за такт считывают двоичные цифры Кn синхронизированных бинарных цифровых потоков и преобразуют их в поток Мn-арных символов и, соответственно, в процессоре блока разуплотнения одновременно за такт преобразуют поток Мn-арных символов в Кn синхронизированных бинарных цифровых потоков, которые подают упорядочение, как при упомянутом считывании, к выходам блока разуплотнения. Эти действия позволяют с помощью соответствующих программных средств обеспечить повышение технико-экономической эффективности известных систем.

Как и в прототипе, реализующая способ система передачи и приема информации от источников информации 1 к ее потребителям 2 посредством цифровой связи каждый k-тый, где , из Кn источников информации 1 из n-й группы источников информации, где , подключен, в том числе, при необходимости ее форматирования в цифровой поток через свой блок форматирования 3, не обязательно одинаковый с другими блоками форматирования, к одному из Кn входов 4 n-го блока уплотнения 5 синхронизированных бинарных цифровых потоков, который выходом 6 подключен ко входу 7 системы преобразования 8, обеспечивающей, в том числе, преобразование потока уплотненных синхронизированных бинарных цифровых потоков в поток сигналов, его передачу от передатчика 9 по крайней мере к одному приемнику 10 через канал передачи 11, совместимый с передаваемым сигналом, и обратное преобразование потока сигналов в поток уплотненных синхронизированных бинарных цифровых потоков, подаваемый с выхода 12 этой системы на вход 13 по крайней мере одного n-го блока разуплотнения 14 потока уплотненных синхронизированных бинарных цифровых потоков, каждый из Кn выходов 15 которого подключен, в том числе, при необходимости форматирования цифрового потока в поток информации через свой блок форматирования 16, не обязательно одинаковый с другими блоками форматирования, к соответствующему потребителю информации 2, при этом все указанные блоки и упомянутая система функционально связаны с системой синхронизации 17. При необходимости в систему передачи и приема информации перед передатчиком введен блок множественного доступа 18, имеющий N входов 19 для доступа синхронизированных потоков сигналов, в том числе, других групп источников информации, а после приемника 10 введен блок множественного доступа 20, имеющий N выходов 21 синхронизированных потоков сигналов, в том числе, для других групп потребителей информации. При этом дополнительно в СИПИ n-й блок уплотнения 5 выполнен с возможностью производства в его процессоре 22 упорядоченного, например, последовательного от 1 до Кn, одновременного за такт считывания двоичных цифр Кn синхронизированных бинарных цифровых потоков и их преобразования в n-й поток Мn-арных символов, где . Соответственно n-й блок разуплотнения 14 выполнен с возможностью одновременного за такт преобразования в его процессоре 23, n-го потока Mn-арных символов в Кn синхронизированных бинарных цифровых потоков, подаваемых упорядочение, как при упомянутом считывании, к выходам 15 n-го блока разуплотнения 14. При этом процессор 22 блока уплотнения 5 имеет по крайней мере Кn входов 24, являющихся упомянутыми входами 4 подключения блока уплотнения 5, и по крайней мере один выход 25, являющийся упомянутым выходом 6 подключения к упомянутой системе преобразования 8. Процессор 23 блока разуплотнения 14 имеет по крайней мере один вход 26, являющийся упомянутым входом 13 подключения блока разуплотнения 14 к упомянутой системе преобразования 8, и по крайней мере Кn выходов 27, являющихся упомянутыми выходами 15 подключения блока разуплотнения 14. Система преобразования 8 выполнена, в том числе, с возможностью преобразования потока Мn-арных символов в поток сигналов и обратного преобразования потока сигналов в поток Мn-арных символов.

Сущность способа заключается в следующем. Информацию каждого k-го, где , из Кn источников информации 1 из n-й группы источников информации, где , подают, в том числе, при необходимости, через свой блок форматирования 3, не обязательно одинаковый с другими блоками форматирования, в котором информацию форматируют в цифровой поток, к одному из Кn входов 4 n-го блока уплотнения 5, соединенного с одним из входов процессора 22. В процессоре 22 n-го блока уплотнения 5 упорядочение, например, последовательно от 1 до Kn, одновременно за такт считывают двоичные цифры Кn синхронизированных бинарных цифровых потоков, поступающих в процессор через Kn входов 24, и преобразуют их в n-й поток Мn-арных символов, где , который подают с выхода 25 процессора, являющегося упомянутым выходом 6 блока уплотнения 5, ко входу 7 системы преобразования 8. В системе преобразования 8, в том числе, преобразуют поток уплотненных синхронизированных бинарных цифровых потоков в поток сигналов. Этот поток сигналов передают через передатчик 9 по крайней мере к одному приемнику 10 через канал передачи 11, совместимый с передаваемым сигналом (низкочастотным, высокочастотным или оптическим), и преобразуют в обратном порядке поток сигналов в поток уплотненных синхронизированных бинарных цифровых потоков. Далее этот поток подают с выхода 12 системы преобразования 8 на вход 13 по крайней мере одного n-го блока разуплотнения 14, соединенного со входом 26 процессора 23. В процессоре 23 n-го блока разуплотнения 14 одновременно за такт преобразуют n-й поток Мn-арных символов в Кn синхронизированных бинарных цифровых потоков, подаваемых с выходов 27 процессора, являющихся упомянутыми выходами 15 блока разуплотнения 14, в том числе, при необходимости, к своим блокам форматирования 16, не обязательно одинаковым с другими блоками форматирования. В блоках 16 цифровые потоки форматируют в информацию, которую направляют к соответствующим потребителям информации 2. При этом производят синхронизацию функционирования всех указанных блоков и упомянутой системы преобразования 8. При необходимости в системе преобразования 8 перед передатчиком 9 суммируют синхронизированные потоки сигналов в блоке множественного доступа 18, имеющем N входов 19 для доступа, в том числе, других групп источников информации, а после приемника 10 разделяют синхронизированные потоки сигналов в блоке множественного доступа 20, имеющем N выходов 21, в том числе, для других групп потребителей информации.

Для повышения надежности работы системы целесообразно осуществлять передачу информации об опорных, например единичных, уровнях Мn-арных сигналов. Ее можно передавать, например, через несколько тактов по основному каналу. Однако в ряде случаев может оказаться целесообразным передавать эту и другую информацию, необходимую для организации работы системы по дополнительному каналу. Поэтому по крайней мере информацию об опорных уровнях Mn-арных сигналов передают по крайней мере по одному дополнительному каналу передачи.

В процессоре блока уплотнения на каждом такте (т.е. одновременно) упорядочение считывают информацию, поступающую от Кn источников. Отметим, что каждый информационный канал может нести информацию произвольного вида, например, закодированную любым кодом или смесью кодов. Считанную информацию преобразуют в поток Мn-арных символов. В процессоре блока разуплотнения одновременно за такт поток Мn-арных символов восстанавливают (разуплотняют) в Кn синхронизированных бинарных цифровых потоков и подают их упорядочение, как и при считывании в процессоре блока уплотнения, к Кn потребителям в удобном для них виде. Предлагаемый способ относится к числу способов комбинационного уплотнения и разделения каналов [Харкевич А.А. Очерки общей теории связи. М.: Гостехиздат, 1955, §53].

При реализации способа все блоки СППИ могут быть выполнены такими же, как и в других системах того же назначения. Вопросы тактирования и синхронизации передающей и приемной сторон решаются любыми общеизвестными из уровня техники средствами, например, так же, как это делается в прототипе. В некоторых случаях достаточно использование одного блока разуплотнения, с каждого выхода которого поступает информация к соответствующему потребителю информации. В ряде случаев могут быть использованы два или несколько, вплоть до Кn, блоков разуплотнения. Например, в сотовой связи каждая подвижная станция включает блок разуплотнения. Из поступающего в этот блок потока Мn-арных символов выделяют бинарный цифровой поток, адресованный в данный момент только данному потребителю. Таким образом, в сотовой связи поток сигналов доставляют всем потребителям, а процедура разуплотнения выполняется каждым конечным адресатом.

Для уплотнения и разуплотнения (восстановления исходной информации) применяются эффективные вычислительные алгоритмы, в том числе, известные, что облегчает их аппаратно-программную реализацию.

Ниже представлена таблица, иллюстрирующая передачу и прием трех потоков текстовой информации в заявляемом способе:

2345678910111213
1117111
1117)11
0000000
Г0П0С11=>0Г0П1с
0102010
0102010
1106110
1117111
1117111
1117111
1117111
е000и0=>0=>0е0о0и
0113011
1106110
0102010
1004100
1117111
1117]11
1117111
Р1П0м0=>4=>1р0п0м
0113011
0113011
0102010
0102010
1117111
1117111
1117111
ц1о0е0=>4=>ц0о0е
0102010
1117111
1106110
0011001
011301
0113011
1117111
0в0н0=>0=>00в0н
1015101
1015101
1106110
0011001
0011001
0011001
1117111
00с1=>1=>001с
0102010
0102010
0102010
0011001
0000000
0000000
1117111
000=>0=>000
0011001
0011001
0011001
0000000

В таблице в столбцах 1, 3, 5 приведены потоки текстовой информации трех источников: (Герц •) (Попов •) (Сименс •).

В столбцах 2, 4, 6 приведены соответствующие им бинарные цифровые потоки. В столбце 7 приведен передаваемый снизу вверх поток Мn-арных символов, полученных в процессоре 22 блока уплотнения 5 путем упорядоченного, последовательно от первого до третьего потока, одновременного за такт считывания двоичных цифр бинарных цифровых потоков и их преобразования в указанный поток символов. В столбцах 8, 10, 12 приведены результаты одновременного за такт преобразования в процессоре 23 блока разуплотнения 14 потока Мn-арных символов в три бинарных цифровых потока, подаваемых упорядочение, как при упомянутом считывании, на выходы блока разуплотнения и далее распределяемых к соответствующим потребителям информации. В столбцах 9, 11, 13 приведены полученные адресатами потоки текстовой информации. В таблице обозначено: • - точка, - пробел, => - знак упорядоченного потактового считывания двоичных цифр бинарных цифровых потоков и их преобразования в поток Мn-арных символов и его обратного преобразования в бинарные цифровые потоки.

Этот простейший из возможных примеров использования заявляемого способа ПЛИ наглядно показывает возможность одновременной передачи и приема трех потоков текстовой информации по одному каналу, что повышает эффективность использования частотного ресурса.

Настоящее изобретение полезно тем, что оно может быть практически применено для развития и совершенствования любой системы цифровой связи с любой организацией ее работы, например, уже использующей известные методы множественного доступа (например, с частотным, временным, кодовым, пространственным и поляризационным разделением) и известные методы обработки сигналов, в том числе, например, для всех известных стандартов сотовой связи.

Промышленная применимость. Настоящее изобретение может быть применено в СППИ, использующих низкочастотные, высокочастотные и оптические сигналы в любых системах связи. Способ ППИ по данному изобретению позволяет эффективно использовать частотный 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 заявляемого способа условию «новизны».

Результаты поиска известных решений в области способов ППИ 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».

1. Способ передачи и приема информации от источников информации к ее потребителям посредством цифровой связи, в котором информацию каждого k-го, где из Kn источников информации из n-й группы источников информации, где подают, в том числе, при необходимости, через свой блок форматирования, не обязательно одинаковый с другими блоками форматирования, в котором информацию форматируют в цифровой поток, к одному из Kn входов n-го блока уплотнения, в том числе комбинационного, синхронизированных бинарных цифровых потоков, в нем их уплотняют и подают с его выхода на вход системы преобразования, в которой в том числе преобразуют поток уплотненных синхронизированных бинарных цифровых потоков в поток сигналов, который передают по крайней мере к одному приемнику через канал передачи, совместимый с передаваемым сигналом, и преобразуют в обратном порядке поток сигналов в поток уплотненных синхронизированных бинарных цифровых потоков, который подают с выхода системы преобразования на вход по крайней мере одного n-го блока разуплотнения, в котором разуплотняют поток уплотненных синхронизированных бинарных цифровых потоков и через Kn выходов разуплотненные синхронизированные бинарные цифровые потоки подают, в том числе, при необходимости, через свои блоки форматирования, не обязательно одинаковые с другими блоками форматирования, в которых цифровые потоки форматируют в информацию, к соответствующим потребителям информации, при этом производят синхронизацию функционирования всех указанных блоков и упомянутой системы преобразования, а при необходимости перед передатчиком суммируют синхронизированные потоки сигналов в блоке множественного доступа, имеющем N входов для доступа, в том числе других групп источников информации, а после приемника разделяют синхронизированные потоки сигналов в блоке множественного доступа, имеющем N выходов, в том числе для других групп потребителей информации, отличающийся тем, что n-й блок уплотнения выполнен на процессоре, в котором упорядоченно, например последовательно от 1 до K, одновременно за такт считывают двоичные цифры K синхронизированных бинарных цифровых потоков и преобразуют их в n-й поток Мn-х символов, где соответственно в процессоре n-го блока разуплотнения одновременно за такт преобразуют n-й поток Мn-х символов в Kn синхронизированных бинарных цифровых потоков, которые подают упорядочение, как при упомянутом считывании, к выходам n-го блока разуплотнения, при этом процессор блока уплотнения имеет по крайней мере Kn входов, являющихся упомянутыми входами блока уплотнения, и по крайней мере один выход, являющийся упомянутым выходом к упомянутой системе преобразования, и процессор блока разуплотнения имеет по крайней мере один вход, являющийся упомянутым входом блока разуплотнения, и по крайней мере Kn выходов, являющихся упомянутыми выходами блока разуплотнения, а в упомянутой системе преобразования в том числе преобразуют поток Мn-х символов в поток сигналов и поток сигналов преобразуют обратно в поток Мn-х символов.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что по крайней мере информацию об опорных уровнях Мn-х сигналов, необходимую для организации работы системы, передают по крайней мере по одному дополнительному каналу передачи.