Спосіб передавання та приймання інформації

Спосіб передавання та приймання інформації, при якому вводять псевдовипадкові або псевдошумові двійкові послідовності в сигнал, що передається модулятором, і видаляють їх із сигналу, який приймається демодулятором, і при передаванні або прийманні інформації використовують широкосмугові сигнали, ентропія розподілу ймовірностей станів яких поставлена у відповідність до елементів інформаційного повідомлення, який відрізняється тим, що при передаванні або прийманні інформації додатково використовують ентропію ймовірностей переходу з одного стану в інший. (19) (21) a201004538 (22) 19.04.2010 (24) 25.11.2011 (46) 25.11.2011, Бюл.№ 22, 2011 р. (72) НИКОЛАЙЧУК ЯРОСЛАВ МИКОЛАЙОВИЧ, ВОРОНИЧ АРТУР РОМАНОВИЧ (73) ІВАНО-ФРАНКІВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ НАФТИ І ГАЗУ (56) UA 81017 C2; 26.11.2007 SU 654949 A1; 30.03.1979 US 6483867 B1; 19.11.2002 RU 2346390 C1; 10.02.2009 US 2005094731 A1; 05.05.2005 3 96665 Крім того цей метод не враховує ентропійні характеристики широкосмугових сигналів, які визначаються ймовірністю переходу станів маніпульованих сигналів з одного в інший. Тобто відомий спосіб базується на використані на рівні приймання сигналів формули ентропії Шеннона: n   k  pi logpi , (1) i1 де k - додатний коефіцієнт, який враховує основу логарифма, pi - ймовірність стану широкосмугового маніпульованого сигналу [Шеннон К.Э. Работы по теории информации и кибернетики. - М.: Изд-во иностр. лит., 1963. - 829 с.], що обмежує можливість виділення сигналів, а тим самим знижує завадостійкість і енергетичну ефективність. Фактично відомий спосіб на приймальній стороні базується на зміні дисперсії широкосмугового сигналу, що обмежує можливості покращення кількісних та якісних характеристик системи обміну даними. В основу винаходу поставлена задача розробки нового способу передавання інформації шляхом використання автокореляційної ентропії процесів при формуванні широкосмугових сигналів, яка більш повно описує процес оскільки крім розподілу ймовірностей станів враховує характер самого процесу, що при малому співвідношенні сигнал/перешкода, дозволяє забезпечити покращення завадостійкості та енергетичної ефективності. Задача вирішується завдяки тому, що спосіб передавання та приймання інформації, при якому вводять псевдовипадкові або псевдошумові двійкові послідовності в сигнал, що передається модулятором, і видаляють їх із сигналу, який приймається демодулятором і при передаванні чи прийманні інформації, використовують широкосмугові сигнали, ентропія розподілу ймовірностей станів, яких поставлена у відповідність до елементів інформаційного повідомлення, згідно з винаходом додатково використовують ентропію ймовірностей переходу з одного стану в інший при передаванні чи прийманні інформації. Формула автокореляційної ентропії описується наступним співвідношенням: 1  1 m  x  n    log2  D2  R2  j  , (2) x xx m j1 2      де    - цілочисельна функція з округленням o до більшого x  xi   x - центровані значення масиву даних; 1 n Dx   xi   x 2 - дисперсія значень xi; n i1 x  1 n  xi n i1 математичне сподівання; 1 n o o  xi  xi j - автокореляційна функція; m n i1 на число точок функції Rxx(j) інтервалі кореляції [Николайчук Я.М. Теорія джерел інформації. - Тернопіль ТНЕУ, 2008. - 536 с.]. Rxx j  4 Винахід ілюструється кресленнями, де на фіг. 1-4 зображено: графік значень деяких випадкових процесів xi (фіг. 1) та уі (фіг. 2) і їх ймовірності; графіки квадратичної різниці дисперсії та автокореляційної функції значень хi (фіг. 3) та уі (фіг. 4), з відображенням на цих графіках значень автокореляційної оцінки ентропії. На фіг. 5 зображена блоксхема реалізації способу, яка складається: 1 джерело інформації; 2 - канальний кодер; 3 - модулятор ентропії; 4 - джерело широкосмугового процесу 4; 5 - модулятор сигналу; 6 - пристрій узгодження; 7 - канал обміну даними; 8 - пристрій узгодження; 9 - пристрій демодуляції; 10 - детектор кореляційної ентропії; 11 - демодулятор. Автокореляційна ентропія включає ентропію розподілу ймовірностей станів і ентропію ймовірностей переходу з одного стану в інший. На фіг. 1-4 зображена порівняльна характеристика двох випадкових процесів хi (фіг. 1) і уi фіг. 2) і їх ймовірності. Для визначення ентропії розподілу ймовірностей станів використаємо формулу (1) і знайдемо, що для двох процесів вона буде рівна і становитиме 2,446. Щоб визначити автокореляційну ентропію використаймо формулу (2), для хi вона становитиме 2, а для уi - 1. Ці значення для хi і yi зображено на графіках фіг. 3 і фіг. 4 (відповідно) квадратичної різниці дисперсії та автокореляційної функції значень хi і уі. Як видно з даного порівняння автокореляційна оцінка ентропії більш повно описує характер процесу (на відміну від Шеннонівської) оскільки включає ймовірність переходу з одного стану в інший. Спосіб здійснюють таким чином. Для передавання інформації від джерела 1 використовується канальний кодер 2, який здійснює завадостійке кодування, після чого сигнал подається на модулятор ентропії 3, крім того на цей же пристрій надходить широкосмуговий формуючий сигнал від джерела широкосмугового процесу 4 (фіг. 5). Форма широкосмугового формуючого процесу може бути детермінована, псевдовипадкова або випадкова. Розширення спектра відбувається шляхом накладання сигналу з канального кодера 2 на широкосмуговий процес з пристрою 4, так що автокореляційна ентропія широкосмугового процесу протягом заданих проміжків часу ставиться у відповідність до елементів сигналу. Подальша модуляція сигналу відбувається в модуляторі 5 на основі будь-якого з відомих методів модуляції як синусоїдних модульованих сигналів, та імпульсних типів модуляції. Сформований сигнал після проходження через пристрій узгодження 6 подається у канал обміну даними 7. Отриманий з каналу обміну даними сигнал після проходження через пристрій узгодження 8, надходить на 9 - пристрій демодуляції, який працює згідно з вибраним методом. Після чого широкосмуговий сигнал, що містить інформаційне повідомлення, подається на детектор кореляційної ентропії 10, в якому відбувається виділення корисного вузькосмугового сигналу шляхом визначення крім апостеріорної статистичної оцінки ентропії розподілу відносних частот станів сигналу, додатково динаміку переходу широкосмугового сигналу 5 з одного стану в інший. Що дозволяє покращити завадостійкість і енергетичну ефективність широкосмугового сигналу на стороні приймання. Після Комп’ютерна верстка Л. Купенко 96665 6 канального декодування в демодуляторі 11 отримується сигнал інформаційного повідомлення. Підписне Тираж 23 прим. Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601