Способ кодирования и передачи информации

 

Изобретение относится к технике связи и вычислительной технике. Цель - повышение помехоустойчивости и передаваемой информации. Из.эмплитуды сигнала на каждом , кроме первого, предыдущем выходе сигнал на последнем выходе задерживается на такт и его амплитуда вычитается из амплитуды сигнала на первом выходе. Амплитуду каждого разностного сигнала, если она отрицательна, увеличивают на величину, пропорциональную числу дискретных значений фазы сигнала частотной модуляции с непрерывной фазой, после чего и осуществляют эту модуляцию. 2 ил.

союз советских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

- ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ. ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4721751/24 (22) 19.07,89 (46) 07.03.92, Бюл. ¹ 9 (71) Грузинский политехнический институт (72) Н,А.Угрелидзе и С,А.Шавгулидзе (53) 621.39:681,3 (088.8) (56):Авторское свидетельство СССР

М 1432788, кл, Н 03 М 13/12, 1986.

i E EE Tran sactIons on Information

Theory, 1984, ч. Т-30, № 3, р. 509-519. (54) СПОСОБ КОДИРОВАНИЯ И ПЕРЕДАIN ИНФОРМАЦИИ

Изобретение относится к технике связи и вычислительной технике и может быть ис-. пользовано в системах передачи информации, Цель изобретения — повышение помехоустойчивости передаваемой информации.

На фиг. 1 дана структурная схема, реализующая данный способ; на фиг. 2 - эквивалентная схема.

Способ осуществляют следующим образом.

1. Кодирование информационной flo-следовательности элементарных гп-ичных (е 2) сигналов сверточным кодом (СК) со скоростью K/n, где К- число одновременно кодируемых элементарных а-ичных сигналов; и — число .одновременно полученных кодированных элементарных m-ичных сигналов.

2. Вычитание из амплитуды каждого i-го кодированного сигнала (I - !, n) амплитуду (i — 1)-го кодированного сигнала.

3. Задержка n-ro кодированного сигнала на время, равное его длительности.,,5U„, 1718388 А1 (я)з Н 03 M 13/12, Н 04 В 14/00 (57) Изобретение относится к технике связи и вычислительной технике. Цель — повышение помехоустойчивости и передаваемой информации. Из.амплитуды сигнала на каждом, кроме первого. предыдущем выходе сигнал на последнем выходе задерживается на такт и его амплитуда вычитается из амплитуды сигнала на первом выходе. Амплитуду каждого разностного сигнала. если она отрицательна, увеличивают на величину, пропорциональную числу дискретных значений фазы сигнала частотной модуляции с непрерывной фазой, после чего и осуществляют эту модуляцию. 2 ил, 4. Вычитание из амплитуды первого кодированного сигнала амплитуду задержанного n-ro кодированного сигнала.

5. Увеличение амплитуды каждого разностного сигнала на величину ц 5 где q— число дискретных значений фазы модулирующего сигнала; (— единичная амплитуда в случае, если эта амплитуда отрицательна.

При прочих условиях амплитуда не изменяется.

6. Модуляция последовательности кодированных элементарных m-ичных сигналов со сформированной амплитудой с помощью частотной модуляции (ЧМ) с непрерывной фазой (НФ) с индексом модуляции h = р/q, где р и q — взаимно простые числа.

7. Передача модулированных сигналов по каналу связи.

Схема для осуществления способа включает сверточный кодер 1 (со скоростью

R = К/n), вычитатели 2-5 сигналов, элемент

6 задержки (на длительность одного m-ичного, например. бинарного символа). форми1718388 рователи 7-10 амплитуд, отображатель 11, модулятор 12 и канал 13 связи.

Формирователь 7 (8 — 10} амплитуд сохраняет амплитуду сигнала на входе неизменной, если эта амплитуда 5 неотрицательна, и добавляет к ней величину q f, если амплитуда отрицательна, Для

m = 2 (бинарный или двоичный сигнал) формирователь может быть выполнен на двухполупериодном выпрямителе. 10

Сигналы частотной модуляции с непрерывной фазой пре ставляются выражением

S(t,а) = 2 Е,/Т, х

xcos(2ëf,t+ñð(t,а)+р,) где Ез — энергия символа; 15

Ts — длительность символа;

fo — несущая частота сигнала;

t — текущее время;

pÚ вЂ” начальная фаза сигнала.

Передаваемая информация содержится в фазе

p(t,à) =2лЬ Г . . а;цг(т — > Т,)dr — 00! = — 00

25 где aj — m-ичный информационный символ; а «(+1, + 3, + ... +(m — 1)}, m — основание сигнала; у (t) — частотный импульс.

Из этого выражения следует, что информационная последовательность, обеспечи- 30 вающая частотную модуляцию с непрерывной фазой, должна быть представлена в виде биполярной сигнальной последовательности аi Я («- 1, +- 3,..., ч- (а-1}).

Так как обычно кодовая информация пред- 35 ставляется в виде униполярной последовательности сигналов, возникает необходимость преобразования униполярного кода в биполярный, т.е. осуществления соответствий кодовых сигналов с сигналами 40 на входе модулятора 12. Данная функция выполняется отображателем 11. Например, для двоичного случая имеет место соответствие (отображение): О- -1, 1 1; для четвертичного случая 0-» -3, 1- -1, 2-+1, 3-+3, 45 т.е. общем виде Vie, где Vi 6 (О, 1, 2,..., (m-1)) — кодовый символ (сигнал), .а;

+ 1, + 3,..., и (m-1)) — символы (сигналы) на входе модулятора 12 (на выходе отображателя 11). 50

Как известно, помехоустойчивость кодированной системы определяется при заданной сложности декодирующего устройства. Когда декодирование производится по критерию максимума правдоподобия с использованием алгоритма Витерби, сложность декодирующего устройства определяется числом состояний декодируеV мой сигнально-кодовой решетки S = q.Q u числом ветвей, входящих в узел N = m, где

Q — основание СК; v — длина кодового ограничителя СК; m — основание сигнала ЧМНФ, Если используется СК со скоростью

R = 1/2 (либо перфорированный код, полученный из СК со скоростью R =1/2), то при заданном основании сигнала m число ветвей, входящих в узел N, минимально и сложность декодера определяется числом состояний декодируемой сигнально-кодо V вой решетки S = q Q

Рассмотрим кодирование со скоростью кода R = 1/2.

Схему, приведенную на фиг. 1, можно заменить эквивалентной схемой (для кодовой скорости R = 1/2), приведенной на фиг.

2. Здесь обозначены эквивалентные схемы

14 и 15 автоматов А1 и А2 соответственно для части схемы фиг;1. расположенной между сверточным кодером 1 и отображателем

11, и для объединенного устройства отображателя 11 и модулятора 12, В схемах 14 и 15 обозначены элементы 16 задержки на один такт и сумматоры 17 по модулю два.

Число состояний декодируемой сигнально-кодовой решетки равно S = S(CK)

S(A1) $(А2), здесь $(СК) = Q; $(А1) . S(A2) =

q; S{CK) — число состояний решетки СК;

$(А1), $(А2) — соответственно число состояний автоматов А1 и А2 эквивалентных схем

14 и 15. Так как передаточная функция этих объединенных автоматов А1 и А2 равна единице, получается, что V1 = al, V2 = а2. В связи с этим q = $(А1) = S(A2), т е, имеем S =

S(CK)xS(A1) = S(CK} S(A2).-Из схемы, приведенной.на фиг. 2, видно, что состояние автомата А1- определяется символами V2, которые присутствуют на втором выходе кодера 1. Тогда нетрудно убедиться в том, что если для произвольного порождающего многочлена СК G(D) = b> + b2 D+ Ьз D +... bnD коэффициент Ьп имеет четное значение (в том

Р числе нуль), то $<$(CK) S(A1) = q 0 . Получается упрощение сложности кодирующего устройства либо увеличение помехоустойчивости при заданной сложности декодера, Можно показать, что сочетание сверхточных кодеров для оснований кодов 0 = 4 с частотно-модулированными сигналами с индексами модуляции Р/q = 1/4 и основанием m = 4 обеспечивает соответственно квадрат свободного евклидового расстояния df = 4,00, ding = 7,42 при числе состояний декодируемой сигнально-кодовой решетки S> = 4, Se - 32. Соответственно

de= 3,00, @ = 7,00, для Sà = 4, $ь = 32.

1718388

Составитель 0, Ревинский

Редактор M. Стрельникова Гехред М.Моргентал Корректор М. Демчик

3.аказ 891 Гираж Подпис ое

BHMMOM Госудаг ственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/

Производствен:<о-изда тельский комбинат "Патент", г. Ужгсenq. ул.Гагарина. 101

При заданной сложности декодирующего устройства без снижения скорости передачи данный способ кодирования позволяет значительно повысить помехоустойчивость, Формула изобретени я

Способ кодирования и передачи информации, включающий кодирование информационной последовательности элементарных m-ичных (m ) 2) сигналов сверточным кодом со скоростью К/и, где К вЂ” число одновременно кодируемых элементарных m-ичных сигналов; и- число одновременно полученных кодированных сигналов, модуляцию последовательности кодированных элементарных m-ичных сигналов с помощью частотной модуляции . с непрерывной фазой с индексом модуляции

h - Р/q. где q — число дискретных значений фазы; P и р — взаимно простые числа,. и передачу модулированных сигналов по каналусвязи, отл и ч а ю щи и с я тем, что, с целью повышения помехоустойчивости передаваемой информации, из амплитуды

5 каждого i-ro кодированного сигнала (I = 2, n) вычитают амплитуду (i — 1)-го кодированного сигнала. задерживают и-й кодированный сигнал на время. равное его длительности. из амплитуды первого кодированного сиг10 нала вычитают амплитуду задержанного иro кодированного сигнала, амплитуду каждого разностного сигнала увеличивают на величину р 1, где г - единичная амплитуда, в случае, если эта амплитуда отрицатель15 на, и не меняют при прочих условиях, после чего осуществляют модуляцию последовательности кодированных элементарных mичных сигналов с помощью частотной модуляции с непрерывной фазой.