專利名稱：抗擾信息傳輸方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種抗擾信息傳輸方法，能用于通訊、測量與其他系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
當(dāng)前，已有不少公知的用各種誤差檢測與/或誤差糾正碼來提高傳輸中信息的抗擾度的方法。
與本發(fā)明最接近的一種抗擾信息傳輸方法包括下列步驟在傳輸側(cè)用第一脈沖調(diào)制函數(shù)將k位的信息數(shù)字取樣(k為整數(shù)，k＞1)序列轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)；給所得模擬信號(hào)附加冗余的信息信號(hào)；用通訊線路傳輸附加后的模擬信號(hào)；在接收側(cè)從通訊線路接收傳輸來的模擬信號(hào)；從接收到的模擬信號(hào)還原上述信息數(shù)字取樣序列；用冗余信息對還原的信息數(shù)字取樣進(jìn)行糾正(В.Л.Банкет，В.М.Дорофеев，Цифровые методы в спутниковойсвязи.[弗·拉·邦吉，弗·馬·道羅費(fèi)也夫，數(shù)字衛(wèi)星通訊方法]-Москва，Радио и связъ[莫斯科，無線電與通訊]，1988，131-142頁-俄羅斯)。
該方法的缺點(diǎn)是信道容量小，因?yàn)槿哂嘈畔⒍噙_(dá)傳輸信息的一半。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是提供一種抗擾信息傳輸方法，該方法能在不減少傳輸?shù)目箶_信息的情況下增加通訊信道的容量。
為完成上述任務(wù)，對于包括下列步驟的抗擾信息傳輸方法，即在傳輸側(cè)用第一脈沖調(diào)制函數(shù)將k位的信息數(shù)字取樣(k為整數(shù)，k＞1)序列轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)；給所得模擬信號(hào)附加冗余的信息信號(hào)；用通訊線路傳輸附加后的模擬信號(hào)；在接收側(cè)從通訊線路接收傳輸來的模擬信號(hào)；從接收到的模擬信號(hào)還原上述信息數(shù)字取樣序列；用冗余信息對還原的信息數(shù)字取樣進(jìn)行糾正的方法，---本發(fā)明包括下列步驟在傳輸測對于n(n為整數(shù)，n＞1)個(gè)由m個(gè)信息數(shù)字取樣(m為整數(shù)，m＞1)組成的時(shí)間區(qū)間中的每一個(gè)，在信息取樣中選定至少一個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)，在每個(gè)選定的基準(zhǔn)點(diǎn)上，確定一個(gè)模擬信號(hào)值，用形式為(k-i)位取樣為k位取樣中最不重要的位(i為依接收側(cè)所用解調(diào)器的工作閾值確定的整數(shù)，k＞i＞1)的第二脈沖調(diào)制函數(shù)將該時(shí)間期區(qū)間的上述m個(gè)信息數(shù)字取樣轉(zhuǎn)換成該值；將n個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)上的取樣轉(zhuǎn)換成追加的時(shí)間區(qū)間里的上述冗余信息信號(hào)，以對上述模擬信號(hào)進(jìn)行附加；根據(jù)接收側(cè)輸入端預(yù)先確定的信號(hào)-干擾比，選擇一個(gè)傳輸每個(gè)k位信息取樣中最重要的i位的功率能級差，包括選擇傳輸上述基準(zhǔn)點(diǎn)的(k-i)位取樣的功率能級，選擇小于為傳輸上述最重要的i位取樣所選的功率能級差的功率能級差，以更好地保護(hù)上述最重要的信息不受干擾；在接收側(cè)根據(jù)從接收到的信號(hào)還原的數(shù)字k位取樣，通過從上述還原取樣中減去最重要的i位取樣來找出最不重要的(k-i)位根據(jù)找出的最不重要的(k-i)位，用第二脈沖調(diào)制函數(shù)構(gòu)筑包絡(luò)，找出各基準(zhǔn)點(diǎn)的該包絡(luò)的值；將找出的特定基準(zhǔn)點(diǎn)上的包絡(luò)值與從接收到的信號(hào)的還原出來的相應(yīng)的值作比較；如比較的值的一致性符合預(yù)先確定的精度，則確定該時(shí)間區(qū)間接收的數(shù)字取樣正確；如上述比較的值不一致，則選擇一組一致的(k-i)位數(shù)字取樣，進(jìn)行糾正。
本發(fā)明的方法還有一個(gè)特征是該方法還包括一個(gè)步驟，即在每個(gè)時(shí)間區(qū)間，例如該時(shí)間區(qū)間的第m個(gè)信息數(shù)字取樣與下一個(gè)時(shí)間區(qū)間的第一個(gè)信息數(shù)字取樣之間，選擇一個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)，或在每個(gè)時(shí)間區(qū)間的數(shù)字取樣之間選擇兩個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)。
在這種情況下，每個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)均可從數(shù)字取樣之間的時(shí)間間隔中選取。
n，m，k的取值范圍為1＜n＜128，8＜m＜8192，2＜k＜14。


下面用對實(shí)施例進(jìn)行說明的辦法，同時(shí)參照附圖來說明本發(fā)明，在附圖中圖1是實(shí)施本發(fā)明的方法的通訊系統(tǒng)傳輸側(cè)的框圖；圖2是實(shí)施本發(fā)明的方法的通訊系統(tǒng)接收側(cè)的框圖；圖3表示的是信息取樣的信息位功率能級之間的大致關(guān)系；圖4表示相鄰時(shí)間區(qū)間的取樣之間的基準(zhǔn)點(diǎn)的安排。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的抗擾信息傳輸方法可用于，例如通訊系統(tǒng)中傳輸側(cè)與接收側(cè)的框圖分別如圖1與2所示。
在圖1中，通訊系統(tǒng)的傳輸側(cè)包括包絡(luò)形成器1，冗余信息形成器2，加法器3，以及一側(cè)波帶轉(zhuǎn)換成載波頻率的轉(zhuǎn)換單元4。形成器1與2的輸入分別為第一與第二信息輸入15與16，形成器1，2的同步輸入共同構(gòu)成幀同步輸入17。。形成器1與2的輸出與加法器3的輸入相聯(lián)，加法器的輸出與一側(cè)波帶轉(zhuǎn)換成載波頻率的轉(zhuǎn)換單元4所輸入相聯(lián)，后者的輸出與通訊信道，如射頻無線電的輸入相聯(lián)。
在圖1的框圖中，第一包絡(luò)形成器1完成信息序列的數(shù)字取樣向多能級信號(hào)的轉(zhuǎn)換。冗余信息形成器2將同一信息序列的基準(zhǔn)點(diǎn)的數(shù)字取樣轉(zhuǎn)換成其能級數(shù)小于包絡(luò)形成器1輸出的信號(hào)的能級數(shù)的多能級信號(hào)。一側(cè)波帶轉(zhuǎn)換成載波頻率的轉(zhuǎn)換單元4抗擾時(shí)任何一種已知的單元，作用是保證用從加法器3來的相加信號(hào)進(jìn)行載波頻率的一側(cè)波帶調(diào)制。
現(xiàn)在來看圖2，該通訊系統(tǒng)的接收側(cè)包括載波頻率轉(zhuǎn)換成一側(cè)波帶的轉(zhuǎn)換單元6，時(shí)鐘脈沖頻率提取器7，幀同步提取器8，主要與冗余信息劃分器9，第一與第二模擬-數(shù)字(A/D)轉(zhuǎn)換器10與11，最不重要位提取器12，最不重要位還原器13，以及輸出信息形成器14。單元6的輸入與通訊信道5相聯(lián)。單元6的輸出與時(shí)鐘脈沖頻率提取器7以及幀同步提取器8的輸入相聯(lián)，并與主要與冗余信息劃分器9的信息輸入相聯(lián)。劃分器9的第一與第二輸出分別與第一與第二A/D轉(zhuǎn)換器10與11的信息輸入相聯(lián)，轉(zhuǎn)換器的時(shí)鐘脈沖輸入與時(shí)鐘脈沖頻率提取器7的輸出相聯(lián)。幀同步提取器8的輸出與劃分器9的同步輸入相聯(lián)，劃分器的第二輸出還與最不重要位還原器13的第一輸入相聯(lián)。A/D轉(zhuǎn)換器10與11的輸出與最不重要位提取器12的輸入相聯(lián)，該提取器的輸出與還原器13的第二輸入相聯(lián)，，還原器的輸出及第二A/D轉(zhuǎn)換器11的輸出與輸出信息形成器14的第一與第二輸入相聯(lián)，該形成器的輸出為接收側(cè)的輸出。接收側(cè)各單元的作用后述。
本發(fā)明的抗擾信息傳輸方法是用下面所述的方法在圖1與2所示的通訊系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)的。
信息以k位數(shù)字取樣的形式到達(dá)輸入端15。K的量根據(jù)所用的通訊線路的協(xié)議選取(例如，電話的V32、V34、V92協(xié)議；無線通訊的國際規(guī)范308、309、310)。在包絡(luò)形成器1中，多能級信號(hào)的值與這些取樣相關(guān)聯(lián)。圖3表示了k＝3時(shí)多能級信號(hào)的能級分布。在這種情況下，能級(幅值或能量)的分布是不均衡的在圖3中，多能級信號(hào)的一對對的能級相隔的區(qū)間大于一對能級之間的區(qū)間。因此，與禁止的代碼詞相對應(yīng)的能級經(jīng)常處于多能級信號(hào)的能級之間。總的說來，這些不同關(guān)系取決于通訊系統(tǒng)預(yù)先確定的信號(hào)-干擾比。
形成器1輸出的波形見圖4所示。在本說明中，不考慮幀與時(shí)鐘脈沖的同步問題，因?yàn)檫@兩種同步可用已知的方法予以保證，而且不包括在本發(fā)明的專利權(quán)利要求的范圍內(nèi)。
從圖4可以看到數(shù)字取樣的幀或處理的時(shí)間區(qū)間有m個(gè)數(shù)字取樣(例如，m＝128)。在每個(gè)時(shí)間區(qū)間里選定處于兩個(gè)數(shù)字取樣之間的基準(zhǔn)點(diǎn)。一個(gè)時(shí)間區(qū)間中最少選定1個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)。在本實(shí)施例中，基準(zhǔn)點(diǎn)選在特定時(shí)間區(qū)間的最后一個(gè)(第m個(gè))數(shù)字取樣與下一個(gè)時(shí)間區(qū)間的第一個(gè)數(shù)字取樣之間。如基準(zhǔn)點(diǎn)多，它們就在一個(gè)時(shí)間區(qū)間里。最好(雖然不是必須)讓基準(zhǔn)點(diǎn)處于數(shù)字取樣的中間。
在基準(zhǔn)點(diǎn)上，確定各數(shù)字取樣，這些基準(zhǔn)點(diǎn)的數(shù)字取樣位數(shù)(k-i)比信息數(shù)字取樣少。例如，i＝1，如k＝3，則基準(zhǔn)點(diǎn)取樣只有2位?；鶞?zhǔn)點(diǎn)上的取樣是用某個(gè)預(yù)先確定的脈沖調(diào)制函數(shù)從數(shù)字取樣建立模擬信號(hào)而獲得的。這可以用，例如，有名的 型函數(shù)或其他函數(shù)，例如sinx(cosxn-1)2nsinxn]]>型的函數(shù)。脈沖調(diào)制函數(shù)的和信號(hào)乘以各數(shù)字取樣定義該基準(zhǔn)點(diǎn)的取樣。
這些(k-i)位的取樣到達(dá)冗余信息形成器2的信息輸入端，該形成器與形成器1一樣，將基準(zhǔn)點(diǎn)的數(shù)字取樣轉(zhuǎn)換成多能級信號(hào)值，但是其能級數(shù)小于形成器1的信號(hào)。在上述實(shí)施例中，形成器2的信號(hào)能級數(shù)為4。
形成器1與2各有一個(gè)暫存被轉(zhuǎn)換信號(hào)的緩沖器。之所以這樣做是為了能，例如，由一個(gè)集中多個(gè)幀(處理的時(shí)間區(qū)間)的幀來提供被傳輸信號(hào)的上述的幀。在上述實(shí)施例中，可以在一個(gè)128取樣的幀中傳輸用16個(gè)取樣編碼的8個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)的值。如信息有32個(gè)時(shí)間區(qū)間，基準(zhǔn)點(diǎn)選在其邊緣，那幺為了傳輸32個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)，就只需要4個(gè)時(shí)間區(qū)間。在加法器3中進(jìn)行形成器2在4個(gè)時(shí)間區(qū)間里的多能級信號(hào)的加法。所得的普通包絡(luò)形式的信號(hào)提供給單元4，進(jìn)行和信號(hào)的一側(cè)波帶調(diào)制，并將信號(hào)轉(zhuǎn)換為載波頻率。在該例中，可以采用與上述同樣的脈沖調(diào)制函數(shù)，雖然最好是用另外的脈沖調(diào)制函數(shù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換。單元4輸出的信號(hào)到達(dá)通訊信道5。在本說明中，不考慮將信號(hào)轉(zhuǎn)換成載波頻率以及在通訊信道上傳輸信號(hào)的問題，因?yàn)檫@些工作可用已知技術(shù)來完成，而且不包括在本發(fā)明的專利權(quán)利要求的范圍內(nèi)。
通過通訊信道5后，和包絡(luò)可能會(huì)因?qū)嶋H通訊信道5的干擾而產(chǎn)生有所失真。這將導(dǎo)致和包絡(luò)的若干值的失真。但是，由于形成器1中形成的信號(hào)有隔開的能級組，最重要的信息信號(hào)位，即k位的取樣中最重要的位將被正確編碼。這就是說，實(shí)際上在接收側(cè)總是可以將一個(gè)傳輸值折合到一對能級(見圖3)。在本例中，當(dāng)k與i與上面所舉的例子(分別為3與1)的值不同時(shí)，多能級信號(hào)的形式也與圖3所示的不同。但是，無論在什幺情況下，都有i個(gè)最重要的位比其他位在傳輸中帶更強(qiáng)的抗擾度，因此可以確定它們實(shí)際上沒有誤差。
在接收側(cè)(見圖2)，單元6從載波頻率轉(zhuǎn)換出接收信號(hào)。提取器7與8保證從接收到的信號(hào)中分別提取時(shí)鐘脈沖頻率與幀同步頻率，這些頻率將用于接收側(cè)的后面的各單元。特別是，提取器8提取的幀同步信號(hào)將提供給劃分器9以劃分幀組(時(shí)間區(qū)間組)，使得它們同傳輸側(cè)的組一樣。將載波頻率轉(zhuǎn)換為信號(hào)，提取時(shí)鐘脈沖頻率與幀同步頻率是用適當(dāng)?shù)囊阎夹g(shù)進(jìn)行的，不在本發(fā)明的專利權(quán)利要求范圍內(nèi)。
劃分器9根據(jù)幀與時(shí)鐘脈沖同步信號(hào)保證其第一與第二輸出分別是信息被編碼的信號(hào)與基準(zhǔn)點(diǎn)備編碼的信號(hào)。被劃分的信號(hào)提供給各自的A/D轉(zhuǎn)換器10與11，數(shù)字取樣分別由它們輸出到達(dá)最不重要位提取器12。在該提取器12，最重要的位從接收到的信號(hào)中減出。信息的最不重要位從提取器12輸出到最不重要位還原器13的輸入端。對該還原器13的另一個(gè)輸入端輸入從接收到的信號(hào)提取出來的基準(zhǔn)點(diǎn)的值。在還原器13，根據(jù)從提取器12找到的最不重要位，用接收側(cè)定義基準(zhǔn)點(diǎn)包絡(luò)值所用的同樣的脈沖調(diào)制函數(shù)構(gòu)筑接收到的信息取樣的包絡(luò)。由于通訊信道5的最不重要位的干擾(干涉)的影響，該包絡(luò)有可能與傳輸側(cè)的包絡(luò)不同。將該基準(zhǔn)點(diǎn)上構(gòu)筑的包絡(luò)的值與從劃分器9接收到的信號(hào)的同樣的基準(zhǔn)點(diǎn)的值進(jìn)行比較。如比較的值的一致性符合預(yù)先確定的精度，則還原器13輸出一個(gè)信號(hào)給輸出形成器14，在本例中，該形成器就讓取樣不加改變地通過A/D轉(zhuǎn)換器11。
如還原器13探測到上述的值不一致，即如在一個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)上用脈沖調(diào)制函數(shù)計(jì)算出來的值與找到的接收到的信號(hào)的值之差超過了一定的閾值，則發(fā)出一個(gè)信號(hào)給形成器14，該形成器14根據(jù)該信號(hào)計(jì)算出取樣在通訊信道中失真的值，并輸出這些值。
單元12-14最好用軟件的形式實(shí)施。
表中所示的是采用本發(fā)明的方法的通訊系統(tǒng)的模擬試驗(yàn)結(jié)果。這些結(jié)果是在帶寬為3.1KHz的電話信道，誤差事件概率不大于10-8的條件下取得的。如該表所示，本方法的信息傳輸抗擾度接近香農(nóng)閾值39Kbit/s。這樣，與信道容量因冗余傳輸而降低一半的維托畢譯碼相比，通訊信道容量得到了提高。
本發(fā)明可用于通訊技術(shù)，測量以及其他任何需要傳輸或不失真地轉(zhuǎn)換信息的應(yīng)用領(lǐng)域。
雖然本發(fā)明是參照具體的實(shí)施例進(jìn)行說明的，該實(shí)施例并不對發(fā)明范圍進(jìn)行限制，發(fā)明范圍要根據(jù)權(quán)利要求，并考慮可能的等同物來確定。
表

權(quán)利要求
1.一種包括下列步驟的抗擾信息傳輸方法，即在傳輸側(cè)---用第一脈沖調(diào)制函數(shù)將k位的信息數(shù)字取樣(k為整數(shù)，k＞1)序列轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)；---給所得模擬信號(hào)附加冗余的信息信號(hào)；---用通訊線路傳輸附加后的模擬信號(hào)；在接收側(cè)---從通訊線路接收傳輸來的模擬信號(hào)；---從接收到的模擬信號(hào)還原上述信息數(shù)字取樣序列；---用冗余信息對還原的信息數(shù)字取樣進(jìn)行糾正，其特征是該方法包括下列步驟在傳輸測---對于n(n為整數(shù)，n＞1)個(gè)由m個(gè)信息數(shù)字取樣(m為整數(shù)，m＞1)組成的時(shí)間區(qū)間中的每一個(gè)，在信息取樣中選定至少一個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)；---在每個(gè)選定的基準(zhǔn)點(diǎn)上，確定一個(gè)模擬信號(hào)值，用形式為(k-i)位取樣為k位取樣中最不重要的位(i為依接收側(cè)所用解調(diào)器的工作閾值確定的整數(shù)，k＞i＞1)的第二脈沖調(diào)制函數(shù)將該時(shí)間期區(qū)間的上述m個(gè)信息數(shù)字取樣轉(zhuǎn)換成該值；---將n個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)上的取樣轉(zhuǎn)換成追加的時(shí)間區(qū)間里的上述冗余信息信號(hào)，以對上述模擬信號(hào)進(jìn)行附加；---根據(jù)接收側(cè)輸入端預(yù)先確定的信號(hào)-干擾比，選擇一個(gè)傳輸每個(gè)k位信息取樣中最重要的i位的功率能級差，包括選擇傳輸上述基準(zhǔn)點(diǎn)的(k-i)位取樣的功率能級，選擇小于為傳輸上述最重要的i位取樣所選的功率能級差的功率能級差，以更好地保護(hù)上述最重要的信息不受干擾；在接收側(cè)---根據(jù)從接收到的信號(hào)還原的數(shù)字k位取樣，通過從上述還原取樣中減去最重要的i位取樣來找出最不重要的(k-i)位；---根據(jù)找出的最不重要的(k-i)位，用第二脈沖調(diào)制函數(shù)構(gòu)筑包絡(luò)，找出各基準(zhǔn)點(diǎn)的該包絡(luò)的值；---將找出的特定基準(zhǔn)點(diǎn)上的包絡(luò)值與從接收到的信號(hào)的還原出來的相應(yīng)的值作比較；---如比較的值的一致性符合預(yù)先確定的精度，則確定該時(shí)間區(qū)間接收的數(shù)字取樣正確；---如上述比較的值不一致，則選擇一組一致的(k-i)位數(shù)字取樣，進(jìn)行糾正。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征是該方法還包括一個(gè)步驟，即在每個(gè)時(shí)間區(qū)間的第m個(gè)信息數(shù)字取樣與下一個(gè)時(shí)間區(qū)間的第一個(gè)信息數(shù)字取樣之間，選擇一個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征是該方法還包括一個(gè)步驟，即在每個(gè)時(shí)間區(qū)間的數(shù)字取樣之間選擇兩個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征是每個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)均從數(shù)字取樣之間的時(shí)間間隔中選取。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征是n，m，k的取值范圍為1＜n＜128，8＜m＜8192，2＜k＜14。
全文摘要
本發(fā)明的抗擾信息傳輸方法能在不減少傳輸?shù)目箶_信息的情況下增加通訊信道的容量。在該方法中，信息數(shù)字取樣被轉(zhuǎn)換成附加冗余信息信號(hào)的模擬信號(hào)形式。技術(shù)結(jié)果是這樣取得的在傳輸測在信息取樣中選定至少一個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)，在每個(gè)選定的基準(zhǔn)點(diǎn)上，確定一個(gè)模擬信號(hào)值，用第二脈沖調(diào)制函數(shù)將信息數(shù)字取樣轉(zhuǎn)換成該值；將基準(zhǔn)點(diǎn)上的取樣轉(zhuǎn)換成冗余信息信號(hào)，以對上述模擬信號(hào)進(jìn)行附加；根據(jù)接收側(cè)輸入端預(yù)先確定的信號(hào)－干擾比，選擇一個(gè)功率能級差，以傳輸各信息取樣的最重要的位，選擇傳輸基準(zhǔn)點(diǎn)的取樣的功率能級，選擇小于為傳輸最重要的取樣所選的功率能級差的功率能級差；在接收側(cè)根據(jù)還原的數(shù)字取樣，通過從還原取樣中減去最重要的取樣來找出最不重要的位；用第二脈沖調(diào)制函數(shù)構(gòu)筑包絡(luò)，找出各基準(zhǔn)點(diǎn)的該包絡(luò)的值；將找出的特定基準(zhǔn)點(diǎn)上的包絡(luò)值與從接收到的信號(hào)的還原出來的相應(yīng)的值作比較；如上述比較的值不一致，則選擇一組一致的數(shù)字取樣，進(jìn)行糾正。
文檔編號(hào)H04L27/00GK1557081SQ02818393
公開日2004年12月22日 申請日期2002年3月20日 優(yōu)先權(quán)日2001年10月8日
發(fā)明者伊哥·玻利索維奇·多尼夫, 萊奧尼德·艾歷克謝耶夫·萊托諾夫, 伊哥 玻利索維奇 多尼夫, 德 艾歷克謝耶夫 萊托諾夫 申請人:伊哥·玻利索維奇·多尼夫, 伊哥 玻利索維奇 多尼夫