專利名稱：使用不規(guī)則信號傳輸信息的方法
技術領域：
本發(fā)明是涉及將不規(guī)則信號應用于擴展頻譜通信領域。
有兩種擴展頻譜的通信方法。第一種是用信息的窄帶寬周期載波。例子有碼分多址(CDMA)訪問系統(tǒng)及具有頻率調(diào)制的系統(tǒng)，這類系統(tǒng)傳送信息的頻率帶寬比傳送信號的頻率帶寬窄很多。另一種擴展頻譜的方法是用一個比被傳送信息的頻率帶寬更寬的超寬帶載波(US PatentNo.16097，H 04 K 1/100，March 18，1960)。跳頻擴展頻譜系統(tǒng)應該也屬于這一種類(J.PROAKIS.Digital Communication，McGraw-Hill，Inc.，New-York，1995，p.741)。
與本發(fā)明最接近的技術是跳頻擴展頻譜通信方法，該方法包括如下步驟在發(fā)送端，在一個預定的信息傳輸帶寬內(nèi)形成一寬頻信息載波；使用信息信號調(diào)制信息載波；通過從發(fā)送端到接收端之間的信道傳送已調(diào)制的信息載波；在接收端，解調(diào)所接收的信息載波并提取信息信號(見上述的J.PROAKIS的專論)。
不同于此，在本發(fā)明中，形成寬頻信息載波的步驟由一個不規(guī)則動態(tài)系統(tǒng)執(zhí)行，該系統(tǒng)在整個信息傳輸頻率范圍內(nèi)直接產(chǎn)生不規(guī)則信號(例如在微波波段內(nèi))。為了使用所指的信號作為寬頻載波，需要解決在所要求的電磁波譜的頻率帶內(nèi)產(chǎn)生不規(guī)則振蕩的問題，和研制出一種有效的方法在發(fā)送端把信息輸入不規(guī)則信號，以及在接收端將信息從該信號中提取出來。至今，只有按此原理操作的系統(tǒng)的開發(fā)方向被提出，但還沒有具體的微波實現(xiàn)方案(見A.S.DMITRIEV在Radio-tekhnika Magazine的上述文章)。
為了解決這項任務達到所說的技術結果，提供了一種使用不規(guī)則信號傳送信息的方法，該方法包括如下步驟在發(fā)送端，在一個預定的信息傳輸帶寬中形成一寬頻信息載波；用信息信號調(diào)制信息載波；通過從發(fā)送端到接收端之間的信道傳送已調(diào)制的信息載波；在接收端，解調(diào)所接收的信息載波并提取信息信號。根據(jù)本發(fā)明，形成寬頻信息載波的步驟是由不規(guī)則動態(tài)系統(tǒng)執(zhí)行的，該系統(tǒng)的結構是按照預定特性的寬帶信息載波預先合成的；在合成不規(guī)則動態(tài)系統(tǒng)的步驟中，同時顯示指定系統(tǒng)的參數(shù)范圍，這些參數(shù)保證不規(guī)則動態(tài)系統(tǒng)的統(tǒng)一行為(behavior)；基于所指定的參數(shù)范圍，為不規(guī)則動態(tài)系統(tǒng)選取參數(shù)值，所選的參數(shù)值要保證以不規(guī)則信息載波形式形成寬頻信息載波的步驟是以使不規(guī)則信息載波具有最少的所需要求的頻譜特性的形式；根據(jù)信息信號，調(diào)制步驟是通過形成具有確定的持續(xù)時間且具有確定的脈沖間隔的不規(guī)則無線電或光脈沖來實現(xiàn)，然后通過信道發(fā)送如此調(diào)制過的信息載波；在接收端的接收和解調(diào)步驟是通過其行為與發(fā)送端的不規(guī)則動態(tài)系統(tǒng)相匹配的動態(tài)系統(tǒng)來完成的。
這方法的一個不同之處是動態(tài)自振蕩系統(tǒng)，必須有一個有源元件和一個輔助元件實現(xiàn)可選擇頻率的結構以形成所說的用于不規(guī)則動態(tài)系統(tǒng)中的寬頻信息載波。
為實現(xiàn)上述功能，動態(tài)自振蕩系統(tǒng)增加了控制元件來選擇模式，該模式是形成寬頻信息載波和/或形成不規(guī)則無線電或光脈沖以及形成脈沖間隔的一種模式；或者，不規(guī)則無線電或光脈沖以及脈沖間隔是由發(fā)送端一個輔助的動態(tài)自振蕩系統(tǒng)的反饋電路完成。
所述方法的另一個不同之處在于，其形成具有預定持續(xù)時間和脈沖之間有時間間隔的無線電或光脈沖的步驟是通過控制不規(guī)則動態(tài)系統(tǒng)的行為來完成的。
在這種情況下，控制不規(guī)則動態(tài)系統(tǒng)行為的步驟是通過控制該系統(tǒng)的參數(shù)變化來實現(xiàn)，或是通過控制在不規(guī)則動態(tài)系統(tǒng)的相態(tài)空間中的代表點的軌跡線來實現(xiàn)。
控制軌跡線的步驟是通過改變不規(guī)則動態(tài)系統(tǒng)的初始激發(fā)條件實現(xiàn)的，或者是通過在預定的持續(xù)時間內(nèi)以及在相態(tài)空間的預定的區(qū)域中，保持不規(guī)則動態(tài)系統(tǒng)的相態(tài)空間中的代表點的軌跡線來實現(xiàn)。
然而這種方法的另一個不同之處，在于不規(guī)則無線電或光脈沖的持續(xù)時間和/或脈沖間隔的形成，是輔助的不規(guī)則動態(tài)系統(tǒng)使用所產(chǎn)生的不規(guī)則采樣，以及使用有待發(fā)送的一個輸入信息而形成的。
這種方法的又一個不同之處，在于接收端接收和解調(diào)的步驟是通過使用不規(guī)則動態(tài)系統(tǒng)來實現(xiàn)的，該系統(tǒng)的行為至少部分是由發(fā)送端的不規(guī)則動態(tài)系統(tǒng)的不規(guī)則信號所合成。
這種方法的再一個不同之處，在于接收端接收和解調(diào)的步驟是通過不規(guī)則動態(tài)系統(tǒng)完成的，該系統(tǒng)的輸出信號與發(fā)送端的不規(guī)則動態(tài)系統(tǒng)的一個信號包相匹配。
對比現(xiàn)有技術，描述這種方法的全部基本特性的信息源是先前不為所知的，因而這個方法可以說是新穎的。
對比現(xiàn)有技術，描述這種方法的區(qū)別特性的信息源也是先前不為所知的，因而這種方法具創(chuàng)新性。


圖1顯示一個采用隧道二極管的不規(guī)則信號發(fā)生器電路。
圖2顯示一個采用Chua電路形式的不規(guī)則信號發(fā)生器電路。
圖3顯示一個具有1.5自由度的不規(guī)則信號發(fā)生器的環(huán)形電路。
圖4顯示一個實現(xiàn)本發(fā)明方法的信息傳輸系統(tǒng)的一般的方框圖，以及電路中不同節(jié)點的信號波形。
圖5顯示一個不規(guī)則無線電和光脈沖的波形。
圖6顯示一個用二進制信號形成的不規(guī)則脈沖的波形。
圖7顯示用輔助不規(guī)則動態(tài)系統(tǒng)形成的無線電和光脈沖流。
圖8顯示了一個實現(xiàn)本發(fā)明方法的可能的動態(tài)自振蕩系統(tǒng)的外觀和電路圖。
圖9顯示了一個由圖8的不規(guī)則自振蕩系統(tǒng)產(chǎn)生的不規(guī)則信號的典型功率頻譜。
圖10顯示了一個實現(xiàn)本發(fā)明方法的不連續(xù)接收的可能的電路，以及電路中不同節(jié)點的信號波形。
圖11顯示根據(jù)本發(fā)明方法使用不規(guī)則動態(tài)系統(tǒng)同步進行接收的可能的電路。
圖12顯示不規(guī)則無線電脈沖在信道內(nèi)的振蕩圖，以及在接收端提取出的封裝包。
術語“確定性的不規(guī)則”指一種由非線性動態(tài)系統(tǒng)所產(chǎn)生的復雜的非周期性運動。這種運動可以在一個完全無外界噪音的系統(tǒng)中發(fā)生，而且完全由確定的動態(tài)系統(tǒng)自身的屬性所決定。動態(tài)不規(guī)則具有很多隨機過程的特性，即，連續(xù)的功率頻譜，呈指數(shù)地下降的自相關功能，長時間期限內(nèi)的無法預測性。
在描述動態(tài)系統(tǒng)的行為時，使用到術語“相空間”，在其中，一個系統(tǒng)狀態(tài)被描述成一個點，并且該狀態(tài)隨著時間的演變被描述成一個代表點的移動所形成的相位的軌跡線。具有確定的不規(guī)則的系統(tǒng)在其相空間中，有一個引力流量(attracting manifold)，在該流量中相位軌跡線集聚到一個單通道(single channel)內(nèi)。這個引力流量被稱為奇怪的吸引子(strange attractor)。
至今，大量能夠產(chǎn)生不規(guī)則信號的動態(tài)系統(tǒng)已經(jīng)被提出并研究過了。最簡單的能夠產(chǎn)生不規(guī)則的動態(tài)系統(tǒng)是一個不連續(xù)時間的動態(tài)系統(tǒng)，即所謂的邏輯圖x(k+1)＝μx(k)(1-x(k)). (1)在參數(shù)μ的一定取值范圍內(nèi)，等式(1)產(chǎn)生一個非周期性的無限采樣序列x(k)。
最簡單的連續(xù)時間的不規(guī)則系統(tǒng)由僅僅3個普通的不同的等式來描述，并且至少其中的一部分代表通過在標準的規(guī)則振蕩發(fā)生器上增加一個或幾個元件而成的發(fā)生器。其它不規(guī)則源不能如此簡單地與傳統(tǒng)電子發(fā)生器相關聯(lián)起來，然而，它們也可以使用當前的電路元件來實現(xiàn)。具有1.5自由度的不規(guī)則源的典型例子為如下系統(tǒng)隧道二極管發(fā)生器(A.S.PIKOVSKI，M.I.RABINOVICH.一個簡單的具有隨機行為的振蕩器//DAN SSSR[俄文]，1978，v.239，No.1-2，p.301)。無量綱形式的發(fā)生器等式如下
x’＝y(tǒng)-δzy’＝-x+2γy+αz+β’(2)μz’＝x-f(z)其中，f(z)代表隧道二極管的非線性響應；α，β，γ，和δ代表參數(shù)。發(fā)生器電路如圖1所示。
Chua電路(T.Matzumoto.一個Chua電路中的不規(guī)則吸引子//IEEETrans.Circuits and Syst 1984，v.CAS-31，No.12，p.1055)。該電路的電路圖如圖2所示。描述該電路的無量綱等式如下x’＝α(y-x-h(x))y’＝x-y+z，(3)z’＝βy-yz其中，α，β，和γ是參數(shù)。系統(tǒng)(3)的非線性元件的響應被假定為是分段線性的h(x)＝m1+0.5(m0-m1)(|x+1|-|x-1|}(4)在等式(4)中，m0和m1代表歸一化分段線性函數(shù)的斜率。
環(huán)形電路振蕩器(A.S.DMITRIEV，V.Ya.KISLOV.具有慣性一次時間延遲的振蕩器中的隨機振蕩，//Radiotekhnika I Elektronika[俄文]，1984，v.29，No.12，p.2389)。振蕩器模型的無量綱等式為Tx’＝-x+Mf(z)y’＝x-z(5)z’＝-y-αz其中，T，M，和α代表參數(shù)，f(z)是一個非線性的元件響應。這樣一個振蕩器的方框圖如圖3所示，其中，Hэ表示非線性元件，Ф1和Ф2分別表示一次和二次低通濾波器。
不規(guī)則系統(tǒng)的軌跡線對初始條件很敏感。同時，不規(guī)則源的振蕩模式顯示出改變系統(tǒng)參數(shù)時系統(tǒng)的各種行為。如果系統(tǒng)的基本參數(shù)的數(shù)量增加，這通常導致不同動態(tài)模式的增加。Chua系統(tǒng)是個典型的例子。不規(guī)則模式的種類也可以通過增加動態(tài)系統(tǒng)的一個維數(shù)而增加。
在同一個系統(tǒng)內(nèi)具有大量頻譜特性不同的振蕩模式意味著系統(tǒng)模式會隨系統(tǒng)參數(shù)的微小改變而變化。這個特性使得可以在遠遠低于不規(guī)則信號自身功率的功率水平下控制不規(guī)則系統(tǒng)，這對功率充分強大的不規(guī)則源無疑是有用的。在其它同樣條件下的同樣特性可以提供與經(jīng)典系統(tǒng)的調(diào)制率相比更高的不規(guī)則振蕩調(diào)制率。一般來說，由于有可能通過系統(tǒng)參數(shù)的細微變化來控制不規(guī)則模式，與傳統(tǒng)系統(tǒng)相比，人們可以預期具有不規(guī)則的通訊系統(tǒng)具有改善的功率效率。
本質上，不規(guī)則信號具有分布在寬頻率帶寬上的連續(xù)頻譜。常規(guī)的調(diào)制方法在理論上是能夠提供高至載波頻率的10-20％的傳輸信號帶寬。然而，這需要通過相當復雜的技術手段才能獲得。至于不規(guī)則信號，它們本質上就是寬頻帶的。很有可能可以用寬頻信息信號來調(diào)制不規(guī)則載波，以保持不規(guī)則載波的完整的頻譜特性。因此，這不但為寬頻帶通信系統(tǒng)，而且為超寬頻通信系統(tǒng)提出了相對簡單的實現(xiàn)的可能性。
用本發(fā)明所述的使用不規(guī)則信號來傳送信息的方法，可以通過一個通信系統(tǒng)來實現(xiàn)，其方框圖如圖4a所示。在這個系統(tǒng)中，發(fā)送端的信息信號1被饋送給不規(guī)則的無線電或光脈沖發(fā)生器2，在本例中，起到作為一個不規(guī)則動態(tài)系統(tǒng)3所產(chǎn)生的寬頻帶信號載波的調(diào)制器的功能。已調(diào)制的信號通過一個信道4被傳送到接收端，其過程是由動態(tài)系統(tǒng)5來處理的，從而完成了對信息信號6的檢索。圖4b顯示了圖4a中電路的不同節(jié)點的信號波形。
本發(fā)明的方法是使用不規(guī)則無線電脈沖或不規(guī)則光脈沖形式的信息信號來進行傳輸。在本說明書中，不規(guī)則無線電脈沖是指具有不規(guī)則填充的脈沖，其頻譜是在無線電或微波頻率區(qū)域，而不規(guī)則光脈沖是指具有不規(guī)則填充的脈沖，其頻譜至少部分是在紅外線、可見光和紫外線頻率區(qū)域內(nèi)。在本例中，術語“不規(guī)則(chaotic)”是指無線電或光脈沖，其持續(xù)時間超過不規(guī)則信號振蕩的特性期間。通過這種脈沖序列所傳輸?shù)男畔⒖梢园疵}沖在時域上的位置、按脈沖持續(xù)時間，按脈沖之間的距離等被加密。
根據(jù)本發(fā)明所述的使用不規(guī)則信號傳送信息的方法是基于三個主要思想，從而使之可以實現(xiàn)1)不規(guī)則源在預定的無線電、微波、紅外線、光、或紫外線頻帶范圍內(nèi)直接產(chǎn)生不規(guī)則振蕩；2)信息信號加入到不規(guī)則信號中是通過形成相應的不規(guī)則無線電或光脈沖序列來實現(xiàn)的；3)其行為與發(fā)送端的不規(guī)則系統(tǒng)相匹配的動態(tài)系統(tǒng)是用作檢索信息。
如上所述，一個不規(guī)則的無線電或光脈沖是具有超過自己特性期間的持續(xù)時間的不規(guī)則信號的一個片段。不規(guī)則無線電或光脈沖的頻率帶寬是由產(chǎn)生于不規(guī)則源的原始不規(guī)則信號的頻率帶寬所決定的，并且在一個很寬的范圍內(nèi)獨立于脈沖持續(xù)時間(圖5)。這使不規(guī)則無線電或光脈沖本質上不同于填充有周期性載波片段的經(jīng)典無線電脈沖，脈沖的頻寬Δf是由其長度T所決定Δf＝1/T (6)在改變脈沖持續(xù)時間時保持脈沖帶寬的能力使得在固定的頻率參數(shù)下對發(fā)送器輸出電路和接收器輸入電路的脈沖流進行調(diào)制時可以執(zhí)行靈活的方案。例如，脈沖持續(xù)時間的改變不需要改變輸入濾波器和低噪音放大器的帶寬。
增加不規(guī)則無線電或光脈沖的持續(xù)時間將會增大發(fā)送電路的抗干擾性。這種情況下，脈沖的能量增加，這個因素可以被用來在不改變傳送器功率峰值的情況下控制儀器操作距離。
體現(xiàn)本發(fā)明用不規(guī)則信號傳送信息方法的直接不規(guī)則通信系統(tǒng)既可以使用單脈沖也可以使用脈沖序列來傳輸信息位。在其中任何一種情況下，在時域上會形成一個不規(guī)則的無線電或光脈沖序列。
不規(guī)則無線電或光脈沖的持續(xù)時間和脈沖之間的平均占空因數(shù)是變量參數(shù)。這使得可以通過改變被傳送信號的重復率和平均功率來靈活地控制數(shù)據(jù)傳輸率。
由于不規(guī)則無線電或光脈沖的所述屬性，這些處理不會導致被傳送信號的頻譜特性相對于不規(guī)則源的信號而發(fā)生本質變化。在被傳輸?shù)男盘栔袥]有引起新增的頻譜成份。
在根據(jù)本發(fā)明的使用不規(guī)則信號傳送信息的方法中，信息流可以通過改變脈沖之間的距離、脈沖的持續(xù)時間、脈沖振幅的均方根，或這些參數(shù)的組合等方式來形成。例如，形成的無線電或光脈沖的持續(xù)時間可以從數(shù)值 變化到數(shù)值T→∞，其中 代表由不規(guī)則源所產(chǎn)生的信號的頻率帶寬。
一個無線電或光脈沖序列可以由具有固定的重復率和固定的持續(xù)時間的脈沖所組成。這種情況下，脈沖在序列中的一個給定位置的出現(xiàn)對應于傳送符號“1”，而脈沖沒有出現(xiàn)對應于符號“0”(見圖6)。在接收器中，脈沖是固定的，其參數(shù)和在脈沖流中的位置是確定的，并且從信號中提取出有用的信息。
不規(guī)則無線電或光脈沖流也可以由一些有固定持續(xù)時間的脈沖和脈沖 之間的不規(guī)則片段所組成， 由以下等式所描述的輔助動態(tài)不規(guī)則系統(tǒng)10(圖7a)的動能所決定 這種情況下，不規(guī)則無線電或光脈沖出現(xiàn)在脈沖流中的一個特定位置對應于傳送符號“1”，而脈沖沒有出現(xiàn)對應于符號“0”(見圖7b)。在接收端，在輔助動態(tài)系統(tǒng)10的一個備份的幫助下，不規(guī)則無線電或光脈沖的到達的預期時間位置是確定的，在預期位置上脈沖出現(xiàn)或沒有出現(xiàn)是固定的，并且可以提取出有用的信息。
如上所述，在動態(tài)不規(guī)則系統(tǒng)3(圖4)所代表的一個不規(guī)則源中形成了寬頻載波。這個動態(tài)不規(guī)則系統(tǒng)3的結構是按照寬頻信息載波的預先確定的特性而預先合成的。在合成這樣一個不規(guī)則動態(tài)系統(tǒng)的過程中，與該不規(guī)則動態(tài)系統(tǒng)的統(tǒng)一行為相關的參數(shù)的區(qū)域被顯示出來，該行為對產(chǎn)生具有所需最少的頻譜特性的不規(guī)則信號是必需的。這種情況通過方框7在圖4中表示出來?；谶@些不規(guī)則動態(tài)系統(tǒng)的所顯示出來的參數(shù)范圍，對其參數(shù)值進行選擇，這些數(shù)值確保了以具有所需最少的頻譜特性的不規(guī)則信息載波的形式形成所要求的寬帶信息載波，通過所述寬頻信息載波保證了對具有頻譜擴展的信息的傳輸。這一事實通過方框8在圖4中進行說明。
而且，圖4顯示了用于控制不規(guī)則動態(tài)系統(tǒng)3的控制元件9。在具體例子中，該不規(guī)則動態(tài)系統(tǒng)3可以用動態(tài)自振蕩系統(tǒng)來實現(xiàn)，有至少一個有源元件和一個附加的頻率選擇結構以形成寬帶信息載波，元件和結構的參數(shù)由圖4中所示的控制元件9來控制。
例如，一個特殊具體化的動態(tài)自振蕩系統(tǒng)3已經(jīng)在前述的文章中被描述，(A.S.DMITRIEV，B.E.KYARGINSKI，N.A MASIMOV，A.I.PANAS，S.O.STARKOV.對創(chuàng)造在無線電和超高頻帶內(nèi)的直接不規(guī)則通信系統(tǒng)的展望//Radiotekhnika[俄文]，2000，No.3，p.9)。系統(tǒng)的外觀如圖8a所示。該動態(tài)自振蕩系統(tǒng)在超高頻寬中產(chǎn)生不規(guī)則振蕩，并根據(jù)單個三極管的三節(jié)點電路而實現(xiàn)(見圖8b)，在集電極和發(fā)射極之間包括一個共振元件(RE)，其功能由一個跳躍的條狀線性共振器來完成。后者的特性在電抗性元件幫助下發(fā)生改變，在本例中該電抗性元件由電容C3表示，而電路模式也是通過可變電容C1，C2，和通過改變電壓VE和VC來調(diào)諧。該不規(guī)則動態(tài)系統(tǒng)的一個等效電路如圖8c所示。
一般說來，經(jīng)典的單個三極管三節(jié)點電路是用于產(chǎn)生周期性信號。然而，這類電路也可以產(chǎn)生低頻帶以及無線電和超高頻帶的不規(guī)則振蕩。這樣的發(fā)生器的不規(guī)則模式的特性是屬于被激發(fā)的振蕩的寬頻帶屬性振蕩的功率頻譜擴展到超低頻區(qū)域以及高頻區(qū)域，超過基本產(chǎn)生頻率f0的很多倍。為了獲得在頻帶 內(nèi)的不規(guī)則信號，在這樣的發(fā)生器的電路內(nèi)包含了前述的共振元件(RE)，RE保證了主要在此共振元件(RE)的帶寬范圍內(nèi)產(chǎn)生振蕩的條件。所產(chǎn)生的不規(guī)則信號的功率頻譜如圖9所示。產(chǎn)生具有預定的功率頻譜的不規(guī)則振蕩的原理已經(jīng)在以下研究中被提出和探討(Yu.L.BELSKI，A.S.DMITRIEV，A.I.PANAS，S.O.STARKOV.自振蕩系統(tǒng)中帶寬信號的合成//Radiotekhnika I Elektronika[俄文]，1992，v.37，No.4 p.660；A.S.DMITRIEV，A.I.PANAS andS.O.STARKOV環(huán)形振蕩系統(tǒng)以及該系統(tǒng)在產(chǎn)生不規(guī)則的合成中的應用//International J.Bif.and Chaos，1996，v.6，No.5，p.851)。
使用控制元件9(圖8b中的共振元件RE)改變不規(guī)則動態(tài)系統(tǒng)3的參數(shù)達到對不規(guī)則動態(tài)系統(tǒng)3的行為的控制?？刂撇灰?guī)則動態(tài)系統(tǒng)3的另一個方法是控制所述不規(guī)則動態(tài)系統(tǒng)3的相態(tài)空間中代表點的軌跡線(例如，見A.L.FRADKOV，A.Yu.POGROMSKI.對振蕩和不規(guī)則的控制的介紹//World Scientific Publishing，World Scientific Non-linearScience，Series A，v.35，1998)。
因此，所建立的不規(guī)則動態(tài)系統(tǒng)3在其輸出端產(chǎn)生具有預定的功率頻譜的不規(guī)則振蕩，該振蕩代表一個寬頻信息載波。為了在其幫助下傳送信息，該載波應該以一種或另一種方式進行調(diào)制。使用待傳送的信息對寬頻帶載波進行的調(diào)制可以繼產(chǎn)生寬頻帶載波本身之后或在產(chǎn)生期間進行。在第一種情況下，例如，不規(guī)則脈沖發(fā)生器2(圖4)是把系統(tǒng)3的不規(guī)則振蕩轉化為具有所需持續(xù)時間和在這些脈沖之間具有所需間隔的不規(guī)則無線電或光脈沖的主要元件。在第二種情況下，發(fā)生器2構成不規(guī)則動態(tài)系統(tǒng)3的一個組成部分，例如，它可以用電容C1和C2來代表，對電容的改變會導致圖8b的電路中的振蕩產(chǎn)生激發(fā)或激發(fā)失敗。
在發(fā)送端形成的不規(guī)則信號被傳送進信道4(圖4a)。
在接收端，從不規(guī)則信號中提取有用信息是通過在其持續(xù)時間限制內(nèi)對所接收的脈沖進行集成來實現(xiàn)的，即，在這種情況下，通信系統(tǒng)根據(jù)本發(fā)明的方法來不連貫地接收不規(guī)則無線電或光脈沖序列。這種不連貫的接收就是當產(chǎn)生的輸出信號與一個由接收端不規(guī)則動態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生的信號的封包(envelope)相匹配時對所接收的信號進行解調(diào)。
不連貫接收的一個可行的電路如圖10a所示，其元件的數(shù)字標號如下11—一個暴露于不規(guī)則無線電脈沖流中的天線；12—一個與所傳輸?shù)牟灰?guī)則信號的頻帶相調(diào)諧的濾波器；13—放大器；14—檢波器，如二次檢波器；15—積分器，其積分時間為不規(guī)則無線電脈沖的典型持續(xù)時間；16—閥器件；17—解碼器，其將“1”與有不規(guī)則無線電脈沖出現(xiàn)的位置聯(lián)系起來，把“0”與沒有脈沖存在的位置聯(lián)系起來。圖10b顯示了在電路(圖10a)的不同節(jié)點處的信號波形。
所提出的通信系統(tǒng)也能夠實現(xiàn)連貫接收。為了做到這一點，在接收端的接收和解調(diào)均采用一個不規(guī)則動態(tài)系統(tǒng)來完成，該系統(tǒng)的行為至少部分與發(fā)送端的不規(guī)則動態(tài)系統(tǒng)3的不規(guī)則信號同步。完成這樣一個接收的可行的實現(xiàn)電路如圖11所示，其元件的數(shù)字標號如下11—一個暴露于不規(guī)則無線電脈沖流中的天線；12—一個與所傳輸?shù)牟灰?guī)則信號的頻帶相調(diào)諧的濾波器；13—放大器；18—與發(fā)送端的不規(guī)則動態(tài)系統(tǒng)相似的不規(guī)則動態(tài)系統(tǒng)；15—積分器，其積分時間為不規(guī)則無線電脈沖的典型持續(xù)時間；16—閥器件；17—解碼器，其將“1”與有不規(guī)則無線電脈沖出現(xiàn)的位置聯(lián)系起來，把“0”與沒有脈沖存在的位置聯(lián)系起來。
圖12a例證了一個在通信渠道中的不規(guī)則無線電脈沖的振蕩波，其由圖8所示的不規(guī)則動態(tài)系統(tǒng)所形成。圖12b顯示了通過不連貫接收(圖10a)的方法所提取的不規(guī)則無線電脈沖包。工業(yè)應用本發(fā)明的使用不規(guī)則信號傳送信息的方法可以應用在電信技術中，以提高信息傳輸?shù)乃俾屎兔庠胍粜浴?br> 對本發(fā)明的描述僅僅是以例證為目的，但不是為了限制所主張的方法，本發(fā)明所主張的范圍由后附權利要求所確定，并考慮到對前述特征的可能的等同替代方法。
權利要求
1.一種使用不規(guī)則信號傳送信息的方法，所述方法包括以下步驟-在發(fā)送端，在一個預定的信息傳輸帶寬中形成一寬頻信息載波；-用信息信號調(diào)制信息載波；-通過從發(fā)送端到接收端之間的通信頻道傳送已調(diào)制的信息載波；-在接收端，解調(diào)所接收的信息載波并提取信息信號；其特征在于，形成寬頻信息載波的步驟是由不規(guī)則動態(tài)系統(tǒng)執(zhí)行的，該系統(tǒng)的結構是按照預定特性的寬頻信息載波預先合成的；-在所述合成不規(guī)則動態(tài)系統(tǒng)的步驟中，顯示指定系統(tǒng)的參數(shù)范圍，這些參數(shù)保證不規(guī)則動態(tài)系統(tǒng)的統(tǒng)一行為；-基于所指定的參數(shù)范圍，為不規(guī)則動態(tài)系統(tǒng)選取參數(shù)值，所選的參數(shù)值要保證以不規(guī)則信息載波形式形成寬頻信息載波的步驟是以使不規(guī)則信息載波具有最少的所需要求的頻譜特性的形式；-根據(jù)信息信號，調(diào)制步驟是通過形成具有確定的持續(xù)時間且具有確定的脈沖間隔的不規(guī)則無線電或光脈沖來實現(xiàn)，然后通過信道發(fā)送如此調(diào)制過的信息載波；-在接收端的接收和解調(diào)步驟是通過其行為與發(fā)送端的不規(guī)則動態(tài)系統(tǒng)相匹配的動態(tài)系統(tǒng)來完成的。
2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，所述不規(guī)則動態(tài)系統(tǒng)是采用具有至少一個有源元件和一個輔助的頻率選擇結構以形成所述寬頻信息載波的動態(tài)自振蕩系統(tǒng)。
3.根據(jù)權利要求2所述的方法，其特征在于，所述動態(tài)自振蕩系統(tǒng)補充有控制元件來選擇模式，以形成寬頻信息載波和/或形成所述不規(guī)則無線電或光脈沖以及脈沖間隔。
4.根據(jù)權利要求2所述的方法，其特征在于，所述形成不規(guī)則無線電或光脈沖以及脈沖間隔是由所述動態(tài)自振蕩系統(tǒng)的一個輔助反饋電路完成。
5.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，所述形成具有預定持續(xù)時間和脈沖間隔的無線電或光脈沖的步驟是通過控制不規(guī)則動態(tài)系統(tǒng)的行為來完成的。
6.根據(jù)權利要求5所述的方法，其特征在于，所述控制不規(guī)則動態(tài)系統(tǒng)行為的步驟是通過控制所述不規(guī)則動態(tài)系統(tǒng)的參數(shù)變化來實現(xiàn)。
7.根據(jù)權利要求5所述的方法，其特征在于，所述控制不規(guī)則動態(tài)系統(tǒng)行為的步驟是通過控制在不規(guī)則動態(tài)系統(tǒng)的相態(tài)空間中的代表點的軌跡線來實現(xiàn)。
8.根據(jù)權利要求7所述的方法，其特征在于，所述控制軌跡線的步驟是通過改變所述不規(guī)則動態(tài)系統(tǒng)的初始激發(fā)條件實現(xiàn)的。
9.根據(jù)權利要求7所述的方法，其特征在于，所述控制軌跡線的步驟是通過在預定持續(xù)時間內(nèi)以及在相態(tài)空間的預定的區(qū)域中，保持不規(guī)則動態(tài)系統(tǒng)的相態(tài)空間中的代表點的軌跡線來實現(xiàn)。
10.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，所述不規(guī)則無線電或光脈沖的持續(xù)時間和/或脈沖之間的間隔是使用由一個輔助的不規(guī)則動態(tài)系統(tǒng)所產(chǎn)生的不規(guī)則采樣所形成的。
11.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，所述在接收端接收和解調(diào)的步驟是通過使用不規(guī)則動態(tài)系統(tǒng)來實現(xiàn)的，該系統(tǒng)的行為至少部分是由發(fā)送端的不規(guī)則動態(tài)系統(tǒng)的不規(guī)則信號所合成。
12.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，所述在接收端接收和解調(diào)的步驟是通過不規(guī)則動態(tài)系統(tǒng)完成的，該系統(tǒng)的輸出信號與發(fā)送端的不規(guī)則動態(tài)系統(tǒng)的一個信號包相匹配。
全文摘要
本發(fā)明涉及使用不規(guī)則信號進行頻譜擴展的數(shù)據(jù)的傳輸。本發(fā)明使開發(fā)直接不規(guī)則通訊系統(tǒng)成為可能，其中數(shù)據(jù)被直接輸入到在信息傳輸帶寬范圍內(nèi)的不規(guī)則信號中。本發(fā)明的目的是通過在一個不規(guī)則動態(tài)系統(tǒng)的幫助下形成傳輸所需的寬帶數(shù)據(jù)載波來實現(xiàn)的，不規(guī)則動態(tài)系統(tǒng)的結構是根據(jù)所述數(shù)據(jù)載波的預先確定的特性而預先合成，使得不規(guī)則系統(tǒng)可以形成顯示出所需頻譜特性不規(guī)則數(shù)據(jù)載波形式的寬帶數(shù)據(jù)載波。通過形成相對于被傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信號具有預定持續(xù)時間和脈沖間隔的無線電或光脈沖的方式來對不規(guī)則數(shù)據(jù)載波進行調(diào)制。在接收端的接收和調(diào)制是通過其行為與發(fā)送端的不規(guī)則動態(tài)系統(tǒng)相匹配的動態(tài)系統(tǒng)的幫助來完成的。
文檔編號H04L27/00GK1454417SQ00819786
公開日2003年11月5日 申請日期2000年7月27日 優(yōu)先權日2000年7月27日
發(fā)明者亞力山大·謝爾蓋耶維奇·德米特里耶夫, 安得列·依凡諾維奇·盤納斯, 謝爾蓋·奧列哥維奇·斯塔爾科夫, 尤里·文尼亞敏諾維奇·安得列耶夫, 列夫·維克多羅維奇·庫芝民, 波里斯·伊哥羅維奇·克亞爾金斯基, 尼古拉·客得列耶維奇·馬克西莫夫 申請人:亞力山大·謝爾蓋耶維奇·德米特里耶夫