CC BY
57
Секция радиоприемных устройств и телевидения
УДК 621.395
В.И. Литюк ОСОБЕННОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ КОМПЛЕМЕНТАРНЫХ КОДОВЫХ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЕЙ В АСИНХРОННОЙ СВЯЗИ
Как показано в [1, 2], многоканальные автономные системы передачи информации находят широкое применение в тех случаях, когда невозможно обеспечить централизованное объединение абонентов в силу тех или иных причин, к которым могут быть отнесены их размещения на больших территориях при их случайном месторасположении, движение абонентов во время сеанса связи, требование высокой живучести всей системы радиосвязи.
В этих случаях наиболее эффективными системами радиосвязи являются системы асинхронной адресной связи (ААС), отличительной особенностью которых является то, что всеми асинхронными станциями (АС) используется одна полоса , -исходит по их форме, т.е. производится кодовое разделение абонентов. В настоящее время в системах ААС для модуляции каждого бита информации используются сложные сигналы, которые одновременно являются как переносчиками инфор-, , -ка (ССПП). По определению, к ССПП относят сигналы, у которых в каждый момент времени на частотно-временной плоскости находится один частотный элемент [2].
Использование ССПП из одного ансамбля в одной полосе частот всеми АС приводит к появлению специфического вида помех, называемых «шумами неорто-гональности» и связано с тем, что их взаимокорреляционные функции (ВКФ) ортогональны друг другу только в точке ортогональности на оси времени и не равны нулю во все другие моменты времени. Интенсивность помех вида «шумов неорто-гональности» определятся уровнем и количеством боковых лепестков (БЛ) ВКФ используемых ансамблей ССПП [1, 2].
Влияние этих помех в системах ААС является основным, т.к. их уровень многократно превышает уровень других видов помех, в частности, помех вида «бело» . « », влияния вида используемых ансамблей ССПП, оказывает тот или иной метод их обработки в системах ААС.
В настоящее время в системах ААС нашли применение два метода обработки ССПП - метод согласованной фильтрации (МСФ) и метод статистического разделения (МСР) [3, 4]. Однако оба они не позволяют в должной степени обеспечить « ».
Для борьбы с БЛ ансамблей сложных сигналов в работах [5, 6] было предло-
( ),
модулируют соответствующий информационный бит АС и формируются на основе
( ).
момент времени на частотно-временной плоскости два частотных элемента, причем местоположение каждого из них на оси частот зависит друг от друга, и от других частотных элементов ансамбля.
Особенностью полученных ансамблей ССВП является то, что эти сигналы от-« ». « » -тирующий отклик согласованного фильтра (СФ) на предназначенный для него , ( ) « - ». Свойству «нет» соответствует отклик, равный нулю на выходе СФ не предназначенного для любого ССВП из их ансамбля, т.е. ВКФ «ортогональны в точке и на временном интервале при произвольном сдвиге» [5, 6].
Синтез ССВП с указанными свойствами осуществляется за несколько шагов.
На первом шаге формируется макет первообразной матрицы, количество независимых элементов которой в два раза меньше числа независимых каналов связи .
На втором шаге производится, в соответствии с разработанным в [6] алгоритмом и определяемым той или иной формой записи модифицированной матри-, , -личеству независимых каналов связи, путем присвоения знаков (+) и (-) соответствующим элементам макета первообразной матрицы, размер которой определяется числом независимых элементов.
На третьем шаге формируется ансамбль ККП, длительности кодовых последовательностей которого должны превышать число абонентов системы ААС в два .
многократного использования модифицированной матрицы Адамара, согласно которой на втором шаге формировалась первообразная матрица. В результате формируется матрица, размер которой в два раза превышает число, определяющее количество абонентов, т.е. равное 0,5Ы, причем число N = 2т, где т - чис-.
последовательности в сформированной матрице размера находятся на /'-й и 0,5Ы+/'-й строках, где 1</'<0,5Ы.
На четвертом шаге вычисляются АКФ и ВКФ ансамблей ККП с учетом правила перемножения независимых элементов друг на друга, которое утверждает, что результат, равный ±1, будет тогда и только тогда, когда эти перемножаемые
( +)
или противоположны (знак -). При несовпадении значений независимых элемен-, , .
Полученные результаты АКФ и ВКФ служат для определения количества не, -, .
На этом формирование и проверка эффективности полученного ансамбля .
для получения ансамблей ССВП.
В свою очередь, в силу ряда ограничений технического характера, не всегда удается обеспечить требуемое число независимых каналов связи. Эти ограничения связаны с тем обстоятельством, что при одновременном выполнении требований к качеству связи при заданном количестве одновременно работающих абонентов (в - ) , большого количества относительно широкополосных и идентичных высокоизби-
- .
, .
В случае организации заданного числа каналов связи на основе волоконно-( ), -симости каналов связи при одновременном обеспечении практически неограниченной полосы частот в каждом из них. Однако при этом трудно обеспечить идентичность их характеристик в том случае, когда число таких каналов велико.
Еще одним фактором, который влияет на качество связи систем ААС с большим числом одновременно работающих абонентов, является зависимость помехоустойчивости от вида используемой обработки ССВП. В настоящее время в системах ААС существуют методы обработки сложных сигналов в виде МСФ и МСР. МСФ используется в системах ААС с дискретно-частотными сигналами, модулирующими информационный бит [5, 6]. МСР используется в системах ААС с кодо-
- ( ), , данном методе импульсы расположены в одной полосе частот на частотновременной плоскости [1].
Указанные методы имеют свои достоинства и недостатки, которые подробно рассмотрены в [1]. Применение МСФ или МСР зависит от диапазона, в котором располагается несущая частота всех АС системы ААС.
,
скорость передачи сообщений оказывает многолучевость распространения радиоволн. Это приводит к необходимости ограничить укорочение длительности информационного бита из-за эффекта замираний радиоволн на тех или иных частотах. Наряду с многолучевостью ограничения на ширину полосы занимаемых частот накладывает дисперсность среды распространения радиоволн.
При наличии указанных эффектов целесообразно использовать МСФ, который применяется в случае, когда ССВП представляется в виде дискретной частотно-временной структуры. При этом осуществляется линейная обработка сигналов и влияние эффектов, связанных с многолучевостью распространения радиоволн, может быть минимизировано.
Когда указанные эффекты отсутствуют или их влияние пренебрежимо мало, более экономной по затратам оборудования является обработка ССВП на основе МСР и чаще находит применение при использовании КИМ. Сущность МСР заключается в том, что принимается решение о наличии сигнала в виде информационного бита от той или иной АС в случае, когда в соответствующие моменты времени происходит совпадение всех импульсов, описывающих бит АС, на входах . -.
МСР при использовании ССВП дает высокие результаты по помехоустойчи-
,
в кодирующей последовательности. Однако это приводит к резкому возрастанию импульсного потока в каналах связи, что снижает эффективность в целом всей сис-, -тельно друга в независимых каналах связи и к стабильностям характеристик узлов декодирования импульсных потоков. В силу указанных причин необходимо ограничивать количество импульсов в кодовых комбинациях, что, с другой стороны, приводит к повышению вероятности появления сбойных ситуаций при декодировании информационных потоков.
Компромиссом между рассмотренными подходами в области обработки ССВП может стать предлагаемый метод, который определим как метод статисти-ческо-фильтровой обработки (МСФО) и который наиболее эффективен при огра-
ниченном числе независимых каналов связи, каждый их которых имеет «неограни» .
Сущность МСФО заключается в том, что каждому независимому элементу синтезированной ККП присваивается только ему присущая кодирующая последовательность в виде последовательности импульсов, полученных с применением КИМ. Каждая из этих относительно коротких последовательностей импульсов обрабатывается при помощи МСР, а полученные результаты, в виде ККП, обрабатываются при помощи МСФ.
,
кодирующих последовательностей резко снижаются, а обработка результатов при помощи МСФ позволяет избежать пропусков информационных бит в случаях сбоев при декодировании какого-либо независимого элемента.
, -дующую процедуру определения наиболее эффективной передачи информации в системе ААС с учетом заданного количества АС и видов используемых каналов .
Шаг 1. Синтезируются ККП, длительности которых определяются количест-.
видов независимых каналов связи, что определяет количество независимых элементов в ККП.
Шаг 2. По полученным ККП рассчитываются суммарные АКФ и суммарные .
, , -самбли этих суммарных ВКФ. Этот показатель характеризует уровень «шумов не» .
Шаг 3. В случае удовлетворения требованиям по уровню этих помех производится расчет необходимой полосы пропускания приемопередающих трактов АС и производится определение диапазона частот, в котором будет осуществляться
,
каждому из каналов.
Шаг 4. По полученному диапазону частот определяются условия распростра-.
допустимая скорость передачи сообщений и сравнивается с заданной. По результатам сравнения производится выбор алгоритма обработки - МСФ, МСР или МСФО.
Шаг 5. В том случае, когда все требования по эффективности АС выполнены, следует выбирать обработку ССВП с использованием МСФ.
Если количество каналов связи ограничено, но нет ограничений на полосу каждого из них и отсутствуют замирания, связанные с многолучевостью распро-
, -
, .
Если имеют место ограничения по количеству каналов связи, имеют место замирания в каждом из них независимо от других, но нет ограничений на полосу , -
, .
, -
ванием ансамблей ССВП показал, что в зависимости от конкретных условий функ-
ционирования систем ААС применяются соответствующие алгоритмы обработки.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Венедиктов М.Д., Марков В.В., Эйдус ГС. Асинхронные адресные системы связи. - М.: Сов. радио, 1968. - 271 с.
2. Варакин Л.Е. Теория систем сигналов. - М.: Сов. радио, 1978. - 304 с.
3. Теория передачи сигналов. / АТ. Зюко, Д.Д. Кловский, М.В. Назаров, Л.М. Финк. - М.:
, 1986. - 304 .
4. : .
В.А.Борисов, В.В.Калмыков, Я.М.Ковальчук и др. / Под ред. В.В.К^шыкова. - М.: Радио
, 1990. - 304 .
5. Литюк В.И. Особенности применения ансамблей дополнительных кодовых последовательностей в адресных системах связи. / Телекоммуникации, 2000. №4. - С.31-35.
6. Lityuk V.I. Ensembles Synthesis of the Complementary Code Sequences for the Asynchronous Address Communication Systems. // World Wireless Congress. San Francisco (silicon Valley). U.S.A., Delson Group, Inc., May 28-31, 2002. P.732-737.
УДК 621.396
..
СИНТЕЗ И ОБРАБОТКА ОДИНОЧНОГО МНОГОЧАСТОТНОГО СЛОЖНОГО СИГНАЛА С «КВАЗИИГОЛЬЧАТОЙ» СУММАРНОЙ ФУНКЦИЕЙ НЕОПРЕДЕЛЕННОСТИ
В работе [1] рассмотрены сложные сигналы (СС) (I, к) порядка, где I - количество импульсов в пачке, к - количество частот, используемых каждым сигналом .
Известно [2], что функция неопределенности (ФН) сложного сигнала (1, 1) порядка имеет на плоскости (т, К) главный пик в точке (т = 0, К = 0) и боковые лепестки (БЛ) на всей остальной плоскости. В работе [3] показана возможность компенсации БЛ в суммарной ФН при использовании ансамбля фазоманипулирован-ных сигналов (I, 1) порядка на плоскости (т, К) за исключением области ±т() вокруг точки т = 0 вдоль оси К, где Тд - длительность дискрета.
В данной работе рассматривается синтез и обработка одиночного СС (1, к) порядка, где к -количество используемых частот. Показано, что одиночный СС (1, к) порядка должен состоять из к = 2Ы частот с одинаковы ми начальными фазами, нечетные частоты которого модулируются кодами, полученными из модифицированных матриц Адамара, а четные - последовательностями Радамахера, полученными из канонических матриц Адамара.
Обработка принятого сигнала, отраженного от движущейся или неподвижной , , . -вом этапе осуществляется полосовая фильтрация каждой частотной составляющей принятого СС (1, к) порядка, в результате чего образуется 2Ы парциальных ФМн сигналов. На втором этапе, по предложенному алгоритму, осуществляется перемножение соответствующим нечетных и четных ФМн-сигналов, в результате чего формируются две группы по N ФМн-сигналов. На третьем этапе образованные N ФМн-сигналов обрабатываются в соответствующих согласованных фильтрах (СФ) и полученные результаты синхронно складываются. В результате получается отклик, описываемый суммарной «кв^иидеальной» ФН, у которой отсутствуют БЛ на всей плоскости (т, К) за исключением области ±т() вокруг точки т = 0 вдоль оси К, т.е. сигнал имеет длительность 2т(>. На четвертом этапе производится перемно-
