Способ оптимального приема дискретных сообщений в целом в каналах связи с межсимвольной интерференцией

Способ оптимального приема дискретных сообщений в целом в каналах связи с межсимвольной интерференцией

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

<п>930696 (В1) Дополнительное к авт. свид-ву (22)Заявлено 17 12 ° 79 (21) 2854179/18-09 с присоединением заявки K(23) Приоритет

Опубликовано 23. 05.82. Бюллетень Рй 19

Дата опубликования описания 25 . 05 . 82 (51)M. Кл.

Н 04 В 1/06 /!

Н 04 L 27/00

1Ьсударстваииый камитат

СССР ио делам изабретеииИ и втхрытий (5З) УЙК 621 ° 394..62(088.8) . (72) Авторы изобретения!

Д.Д. Кловский и С.M. Широков, У,.7?, -. l

Куйбышевский электротехник.цддскйи" ййсМЙ ут св зи (71) Заявитель (54) СПОСОБ ОПТИМАЛЬНОГО ПРИЕМА ДИСКРЕТНЫХ

СООБЩЕНИЙ В ЦЕЛОМ В КАНАЛАХ СВЯЗИ

С МЕЖСИМВОЛЬНОЙ ИНТЕРФЕРЕНЦИЕЙ

Изобретение относится к электросвязи и может быть использовано в системах телеграфии, передачи данных и в других системах передачи дискретных сообщений.

Известен способ оптимального при5 ема дискретных сообщений в целом, который предусматривает умножение принимаемой смеси полезного сигнала с шумом на периодически повторяющийся опорный сигнал, интегрирование полученных произведений, формирование всех ожидаемых в месте приема кодовых комбинаций, перемножение их элементов с величинами, полученными после интегрирования, вторичное интегрирование каждого из этих произведений, сравнение его результатов и выбор наибольшего из них, выявляющий наиболее вероятную переданную комбинацию (11.

Однако в этом способе необходимо выполнение большого числа операций, что требует большого объема оборудования при его реализации. Указанный недостаток обусловлен необходимостью формировать и использовать при обработке все возможные комбинации символов. Кроме того, этот способ непригоден при приеме в каналах с межсимвольной интерференцией.

Наиболее близким ц предлагаемому техническим решением является способ оптимального приема дискретных сообщений в целом в каналах с межсимвольной интерференцией, основанный на выделении квадратурных компонентов принимаемого сигнала, преобразовании их в сигналы, пропорциональные корреляции между соответствующими квадратур" ными компонентами принимаемого и опорных сигналов, попарном суммировайии сигналов корреляции, @ также сравнении суммарных сигналов и определении наибольшего суммарного сигнала (21 .. Однако, в этом способе приема необходимо-выполнение большого числа входящих в него операций и, следова

0696 4!

55

3 93 тельно, большой объем оборудования, требуемый для его осуществления,так как необходимо формировать и использовать при проведении перечисленных выше операций все возможные варианты ожидаемого сигнала, число которых ф - ИР(где в} - основание кода, г}

:чйсло символов и принимаемой комби" нации) может быть весьма велико. Например, в случае приема цепочки из

10 двоичных символов необходимо вести обработку одновременно для 2" =

1024 различных вариантов ожидаемого сигнала. Этот недостаток во многих случаях практически вообще исключает возможность реализации данного спо}соба приема.

Цель изобретения - упрощение способа путем сокращения числа операций определения корреляции и суммирования.

Поставленная цель достигается тем, что в способе оптимального приема дискретных сообщений в целом в каналах связи с межсимвольной интерференцией, основанном на выделении квадратурных .компонентов принимаемого сигнала, преобразовании их в сигналы, пропорциональные корреляции между соответствующими квадратурными компонентами принимаемого и опорных сигналов, попарном суммировании сигналов корреляции, а также сравнении суммарных сигналов и определении наибольшего суммарного сигнала, после попарного суммирования сигналов корреляции преобразуют суммарные сигналы в контрольные сигналы, полярность каждого из которых задана элементами управляющей кодовой комбинации и дополнительно суммируют контрольные сигналы, с последующим определением наибольшего из выделенных контрольных сигналов путем поочередного выбора управляющих кодовых комбинаций, попарно отличающихся друг от друга только одним элементом,до управляоцей кодовой комбинации, изменение которой поочередно во всех элементах уменьшает выделенный наибольший контрольный сигнал и по указанной управляющей кодовой комбинации определяют принятое в целом дискретное сообщение.

Данный способ приема в отличие от известного не требует формирования и участия в операциях обработки всех возможных вариангов ожидаемого сигнала в количестве М =и} . 8 процессе пб-} я

2S

35 работки нужны только mn элементарных г си гналов, соответствующих возможным символам в различных позициях комбинации, а при использовании системы двоичных противоположных сигналов— даже только A сигналов. В процессе приема, который заключается в поиске комбинации с максимальным результатом обработки, перебираются не все возможные комбинации, а лишь небольшая их часть в определенной последовательности, ведущей к искомой комбинации. Можно показать, что такой перебор, в отличие от полного перебора, охватывает не более (rn -1) }l комбинаций. В приведенном ранее прииере потребуется вместо 1024 сигналов 10 и перебор не более 100 комбинаций. Таким образом, общий объем выполняемых при приеме операций обработки резко сокращается, что приводит к сокращению числа требуемых для осуществления приема перемножи.телей, сумматоров, интеграторов и другого оборудования, В качестве примера рассмотрим реализацию описанного способа оптимального приема при использовании двоичных противоположных сигналов. Пусть передается некоторая комбинация (weпочка), символов А i = а, а,...,а } (11

1. 2 к где а1 = 0 или 1; символ "1" передается элементарным сигналом S (t), а символ "0" - элементарным сигналом

S(t). На приеме им соответствуют сигналы S(t) и -S (t), Тогда ожидаемый полезный сигнал в месте приема

))

S „(Ö = : 04," S -(-1 1 )) - <,Л,,,2, ) где 0 (1} 1 } 1 ()если а (1} — 4 если а " = 0

1 к

)Т - длительность сигнала. S(t), равная длительности передачи отдельного символа, (Каждый из сигналов

S pt-(К-1)Т)из-за рассеяния в канале связи имеет длительность, большую Т; что ведет к межсимвольной интерференции и исключает возможность применения способа приема, рассмотренного выше в качестве аналога).

На вход приемного устройства curl нал S ° (t) поступает в смеси с шумом

n(t) () = В (t)+ n(t) (2)

Оптимальное правйло решения при приеме на фоне белого гауссовского шума

5 93069

)предписывает выбирать комбинацию для которой достигается

ma xV, (3) т,„та „=1 хфь „.(<)dt«J Y(

S„.(t),S (й) — квадратурные компо(1

)(» у»

1 ненты сигнала S4 (t)

Т(- время анализа; пороговый уровень.

Предлагаемь(й способ предусматривает формирование величин выражающих кор»

15 реляцию смеси Z(t) с элементарными сигнарами S" jt" (К-1)ТД

O Тц

«=$ <(k1 > (« -(k - ЦТ1 4 1 - Х(ц) я ° (») " о т )» (ЙМ )И +) (Ц5„ (t-(k-Цт),((.

Затем из велйчины Ск формируется величины Ч„ с учетом 1,1) и (>t) по

I правилу <,1

П

k к

С

1 но не для всех возможных комбинаций ф +,,о((...,,()(.(Ä) ) (т.е. Не для всех а лишь для некоторых в определенной последовательности, начиная с некотОрОЙ исхОднОЙ комбинации м » » ы. g.»" »3О (»1 П1 нг(° ° )0(nn)» Hanpk»t«tep 1 1 1 ° . ° » 1 ) 1 что соответствует A» = (а „,а,,а„)=

= 0,0,...,0, На первом mare поочередно изменяются все элементы комбинации. В приведенном примере это означает, что берутся комбинации (1,- 1, 1» ° ° ° » 1) » (1»1 ° 1»+ ° « » 1) » ° ° ° » (- 1,-1,- 1...,,1) . Из полученных 11+1 (вместе с начальным) значений У; выбирается максимальное. Та комбинация, при которой получается этот максимум (например» это (1, -1, -1... °, -1g, берется в качестве исходной для следующего шага, который аналогичен предыдущему. В данном примере на 4$ этом шаге перебираются комбинации

t-1,-1,-1...,,-1) (1,1,-1,...,-1), (1-1,-1,..., 1) . Этот процесс повторяется до тех пор, пока на некотором ваге все Ч » не получаются меньше предыдуцего максимума. Это свидетель" ствует, что на предыдущем шаге найден максимум величины V„-и соответствую" щая ему кодовая комбинация является оптимальным решением при приеме.

На чертеже дана структурная электрическая схема одного из возможных вариантов устройства, реализующего описанный способ оптимального приема.

6 6

Устройство содержит квадратурный расщепитель 1, блок 2 формирования

Опорных сигналов, умножители 3, ин" теграторы )», сумматоры 5, первый запоминающий блок б, инверторы 7, блок 8 управления»дополнительный» сумматор 9, второй запоминающий блок 10, блок 11 сравнения и выбора.

Устройство работает следующим образом.

Принимаемый сигнал в виде смеси с шумом Z(t) вида (1) поступает на квадратурный расщепитель 1, который выделяет из него квадратурные компоненты x(t), y(t). Блок 2 формирования опорных сигналов выдает квадратурные компоненты элементарных сигналов S(К-1)T),> (t-(К"1)Т1,,к = 1,2,...,1l. Квадратурные компонен-: ты входной смеси умножаются на соответствующие квадратурные компоненты ожидаемых элементарных сигналов с помощьЮ уМножителей 3. Полученные произведения интегрируются интеграторами 1(, иэ выходных сигналов которых путем сложения каждых двух квадратурных компонентов в сумматорах 5 получается величины С4,С », ...,С, поступающие в первый запоминающий блок 6, в котором хранятся также значения пороговых уровней3 для всех l = 1,2,..., »

2". Из первого запоминающего блока 6 указанные сигналы поступают на инверторы 7, включаемые или выключаемые в соответствии с сигналами управления, поступающими с блока 8 управления.

Эти сигналы отвечают проверяемой на оптимальность кодовой комбинации

Затем со знаком "+" или "-" величины

С и уровень поступают на дополнительный сумматор 9, который формирует величину )t », подаваемую во второй запоминаюций блок 10. Значения 7» полученные для разных j (т.е. разных комбинаций), сравнивается

:блоком 11 сравнения и выбора. В зависимости от результата сравнения он либо посылает на блок 8 управления сигнал выдачи очередной группы сигналов управления инверторами 7, отвечающих очередной группе проверяемых кодовых комбинаций, либо сигнал останова и выдачи найденной оптимальной кодовой комбинации, т.е. результата оптимального приема.

Рассмотренный пример схемы конкретного устройства, реализующего предполагаемый способ приема, не

930696

1исчерпывает его сущности. Способ мо жет быть реализован и иначе, например, с использованием средств вычислительной техники.

Положительный эффект, достигаемый при применении описанного способа приема в целом по сравнению с известными аналогами и прототипом, обусловлен устранением в этом способе полного перебора всех m возможных вариантов ожидаемого сигнала или ожида:емой кодовой комбинации (где Ф .основание кода, 11 - длина комбинации), В известных способах приема операции корреляционной обработки смеси принимаемого полезного сигнала с шумом выполняются для всех упомянутых вариантов, поэтому общее число таких операций очень быстро растет с увеличением длины обрабатываемых комбинаций, а следовательно, увеличивается и объем требуемого оборудования. Уже при небольших значениях 1Ф, порядка 8- 10, известный способ приема оказывается практически нереализуемым. Предложенный способ позволяет резко снизить чйсло перебираемых вариантов сигнала до (1т1 - 1111 . Соответственно снижается общее число операций, объем требуемого оборудования, его вес, габариты и стоимость. Или же,если сохранить преж ний объем оборудования, появляется возможность существенно увеличить длину обрабатываемых кодовых комбинаций и тем самым — помехоустойчивость (при приеме в целом, чем длиннее обрабатываемая комбинация, тем выше помехоустойчивость) .

Формула и зобретения

Способ оптимального приема дискретных сообщений в целом в каналах свя1

;зи с межсимвольной интерференцией, основанный на выделении квадратурных компонент принимаемого сигнала, преобразовании их в сигналы, пропорциональные корреляции между соответ> ствующими квадратурными компонентами принимаемого и опорных сигналов, попарном суммировании сигналов корреляции, а также сравнении суммарных

10 сигналов и определении наибольшего суммарного сигнала, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью упрощения способа путем сокращения числа операций определения корреляции и

15 суммирования, после попарного суммирования сигналов корреляции преобразуют суммарные сигналы в контрольные сигналы, полярность каждого из которых задана элементами управляющей кого довой комбинации и дополнительно суммируют контрольные сигналы с последующим определением наибольшего из выделенных контрольных сигналов путем поочередного выбора управляющих

25 кодовых комбинаций, попарно отличающихся друг от друга только одним элементом, до управляющей кодовой комбинации, изменение которой поочередно во всех элементах уменьшает выде50 ленйый наибольший контрольный сигнал и по указанной управляющей кодовой комбинации определяют принятое в це лом дискретное сообщение.

35 И сто чни ки и нформации принятые во внимание при экспертизе

Финк Л.И. Теория передачи дискретных сообщений. И., "Связь", 1970, с. 636 °

2 ° Кловский Д.Д., Николаев Б.И.

Инженерная реализация радиотехнических схем. И., "Связь", 1975, с. 3740 (прототип).

930696

Составитель А,. Сеселкин

Редактор A. Кушнир Техред И. Гергель Корректор Г. Огар

Заказ 3530/84 Тираж 685 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

11303 Москва Ж-Я Раушская наб. д. 4/$

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ve. 9peesereas 3