Способ передачи и приема дискретных сигналов с использованием трехуровневого кодирования

 

Изобретение относится к вычислительной технике и связи. Его использование в системах передачи дискретной информации позволяет повысить помехоустойчивость. Это достигается благодаря тому, что на передаче преобразование в трехуровневый сигнал производят разделением последовательности элементарных посылок двухуровневого сигнала на группы из трех элементарных посылок и преобразованием каждой такой группы в соответствующую группу из двух элементарных.посылок трех-.- уровневого сигнала, длительности Т которых в 1,5 раза больше длительностей элементарных посылок двухуровневого сигнала, частоту несущей выбирают кратной Т1 и синхронизируют фазу несущей с началом каждой элементарной посылки, а на приеме осуществляют обратное преобразование. 5 ил.

союз советских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) РСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

СТВО .СССР

АТЕНТ СССР) ГОСУ вед . (ГОС

К А

854431/24

5.07.90

0.08;93. Бюл. М 32 сесоюзный научно-исследовательский итут радиовещательного приема и акуи им. А.С.Попова .А;Брусин и А.О.Утробин анкет В.Л., Дорофеев В.M. Цифровые ды в спутниковой связи. — М.: Радио и ь, 1983.

Боккер П. Передача данных. — M.: Связь,, с. 118-125.

СПОСОБ ПЕРЕДАЧИ И ПРИЕМА ДИСТНЫХ СИГНАЛОВ С ИСПОЛЪЗОВАНИ-.

РЕХУРОВНЕВОГО КОДИРОВАНИЯ

Изобретение относится к вычислительтехнике и связи. Его использование в (21) (22) (46) (71) инс сти (72) (56) мет свя

" 198 (54) KP

ЕМ (5 но

Изобретение относится к вычислительтехнике и связи и может быть использоо в системах передачи дискретной ормации. но ва ин

Цель изобретения — повышение помехойчивости.

На фиг. 1 изображены передаваемые уровневые коды и сигнал fH = Т . На

-1

2 показан набор сигналов $1(т), ) =

2...„8, соответствующих этим кодам, На

3 представлены сигналы, поступающие од приемника в случае, когда кратность ты fH несущей интервалу T равна 1.

1 иг. 4 дана функциональная схема усттва, реализующего рассматриваемый об, а фиг, 5 иллюстрирует работу этого ойства. ус о тр х ф

f ав, Ф на вх ча то

Н ф р с .спс ус р

ТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (я)5 Н 03 М 5/18, Н 04 б 27/02 системах передачи дискретной информации позволяет повысить помехоустойчивость.

Это достигается. благодаря тому, что на передаче преобразование в трехуровневый сигнал производят разделением последовательности элементарных посылок двухуровневого сигнала. на группы из трех элементарных посылок.и преобразованием каждой такой группы в соответствующую группу из двух элементарных посылок трех-: уровневого сигнала, длительности Т которых в 1,5 раза больше длительностей элементарных посылок двухуровневого сигнала, частоту несущей выбирают кратной Г и синхронизи1 руют фазу несущей с началом каждой элементарной посылки, а на приеме осуществляют обратное преобразование. 5 ил.

Алгоритм приема сигналов Я>(т) соответствует способу их формирования. Демодуляцию принятого сигнала осуществляют на каждом из двух интервалов посылки

0 t

Декодируют переданный восьмиричный символ по результатам демодуляции на двух интервалах. Для декодирования переданного восьмеричного символа используют прямой и задержанный на Т результаты демодуляции.

Устройство для реализации данного способа состоит (фиг. 4) из передающей стороны 1 и приемной стороны 2.

Передающая стороны,1 включает блок 3 постоянной памяти (на основе ПЗУ) и цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 4.

1837399 где Um — величина, пропорциональная произведению амплитуд входного и опорного сигналов, Результат интегрирования оценивается двумя решающими блоками 1.0 и 11. Пороги срабатывания решающих блоков 10 и 11 0<

° 1 и 02 (фиг, 5) выставляются так, что U t = 0щх

2 хТ и 02 = - О,„

Т

В качестве перемножителей 8 может быть использован, например, бапансный модулятор, а в качестве решающих блоков

10, 11 — компараторы.

В зависимости от принятого на интервале половины посылки трехуровневого кода

Y двоичный код на выходе решающих блоков 10, 11 принимает следующие значения:

1

-1

Приемная сторона 2 состоит из демодулятора 5, блока 6 задержки и декодера 7, В демодулятор 5 входят перемножитель 8, интегратор 9(время интегрирования Т) и pewaющие блоки 10, 11 с порогами срабатывания

01 и 02. Блок задержки 6 выполнен на сдвигающих регистрах 12, 13, тактируемых задними фронтами импульсов. Декодер 7 включает блок 14 постоянной памяти (на основе ПЗУ) и буферный регистр 15, Операции преобразования входного цифрового потока в трехразрядный код и обратное преобразование могут быть выполнены на основе параллельно-последовательных регистров., 15

На входы блока 3 поступают сигналы: трехразрядный двоичный код (фиг, 5 а;б,в), сопровождающие его такты с частотой

1т = (фиг, 5г) и сигнал частоты 21т, синхрон- 20

Т ный с началом входной кодовой посылки. (фиг. 5д) (частота сигнала 2fr = fH равна частоте несущей), Таким образом, на вход блока 3 подается пятиразрядный двоичный. двоичный код, который изменяется с часто- 25 той несущей, Синхронно с изменением кода на входе блока 3 код на его выходе принймает одно из трех значений: 111, 100, 001.

Сигналы младшего и старшего разрядов этих кодов поступают соответственно на младший 30 и старший разряды цифрового входа ЦАП 4, а сигнал второго разряда поступает на остальные, объединенные между собой, цифровые . входы ЦАП 4, В этом включении уровень сигнала на выходе ЦАП 4 может принимать три. 35 значения: А1 = 255 Л U, А2 = 128 Л0, АЗ =

=Л0, где Ь0 — ступень квантования ЦАП 4.

Соответствие входного и выходного кодов блока 3 и сигнала на выходе ЦАП 4 отражает таблица 1. 40 .

С выхода ЦАП 4 через разделительный конденсатор С1 сигналы поступают на выход передающей стороны 1, т.е. формируются трехуровневые сигналы $1(t) (фиг, 2) в соответствии с программой, записанной в 45 блоке 3.

Эти сигналы после передачи по каналу связи принимаются приемной стороной 2.

На входы демодулятора 5 поступает 50 входной сигнал $ (t) и опорный сигнал f „(t) (фиг. 5), синхронный с началом посылки сигнала S (t). Сигнал с выхода перемножителя

8 поступает на вход интегратора 9, Для канала без помех результат интег- 55 рирования может принимать три значения:

ВЫХОД 10 ВЫХОД 11

0 О

0: 1

Декодирующее устройство выполнено на основе ПЗУ. На. адресные входы ПЗУ 14 поступают прямые и задержанные сигналы с выходов регистров 12, 13.

-Сигналы с выходов блока 14 поступают на входы данных регистра 15, который работает в режиме параллельной загрузки, Данные в регистр 15 записываются по задним фронтам импульсов с частотой f2 -2T (фиг.

- 1

5). В зависимости от принятого трехуровневого кода на выходе регистра 15 устанавливается исходный трехраэрядный двоичный код и признак ошибки.

Трехуровневый код "0,0" является избыточным, а соответствующий ему код 000 C выходов регистров 12 и 13 служит для обнаружения ошибки. Таблица 2 устанавливает соответствие принятого трехуровневого.кода, четырехразрядного кода на выходах бло-: ка 14 и искомого восьмеричного символа.

Определим потенциальную помехоустойчивость приема сигналов $ (т) в. канале с аддитивным белым гауссовым шумом, счи-тая полосу канала неограниченной.

Рассмотрим прием на интервале

О а <Т.

На вход приемной стороны 2 поступают сигналы Z (t), j - 1,2,3. изображенные на фиг;

3. Алгоритм приема может быть выражен эквивалентным неравенством: т т у(ц-,()) 36i>,е.—, =, ) pЛ)о в И о

-z„(e>j .äà.4, Р. —,, e = ЛЛ, "г (1) !

I

Z (t) - Ze() + ф) — принятый сигнал, ((т) — помеха, белый гауссов шум с нулесредним и односторонней спектральплотностью, Р— априорная вероятность того, что

3 едан сигнал Zzz(ñ), заметим Рф Рг - —8,, 1

4.

Не уменьшая общности, будем. пола, что передан сигнал Z>(t). Получим сису неравенств: т ("- - J((z (И-4(Ю Й(И (г,Юо

-z. И|й 1.zn,. ( т

1 (" —p, = f (zlw zq(t(z,(t()ËÌIеп —,(,, о . P3

Введем обозначения . т т

Е =.(Е (Ц.Jg J Z2-() Н о о У т

2-.l «(z,(t(t= f (((t(z (t)dt о.

1837399 где вы но пе

Рз

10 гат те

Преобразуем (2) с учетом введенных значений о

0 E+q, 0 Е+2д+т4 In —.

Р1

Рз

30 (3) Решая систему неравенств (3), найдем у — - (1+ — in — ) т Е 1 Р1

Рз

h — отношение сигнал/шум, h г г E

1О ражение (4) получено при условии h « 1. г ° .

Пусть передан сигнал Ег(т). Получим симу неравенств

r e се

< 0< E-<, 0 < <Š— 2(+2 In —P.

Рз

50 и а Е(1+ — In — ), 1 1 Рг

Рз (6) (7) . где Ьв — отношение сигнал/шум на 1 бит г 3 информации (в нашем случае h = — he ).

Решая (5), получим (и 1):

Для сигнала Zg(t) (Ьг 1): д — Е(1 — — in — ).

1 Рг

Рз уу < Е (1 — — In — ).

1 1 P)

2 .P Рз

Таким образом, с учетом (4), (6), (7) для . вероятности правильного приема получим:

h р —,((-ôьй((8) р

Р (( где W(g) — функция плотности вероятности

15 велйчины r

Преобразуем (8) с учетом свойств ЧЧ(ф

-00 т г где F(Z) = — fexp(— — )от — дополни26 z 2 тельная функция Лапласа.

Отсюда для вероятности ошибки получим

Так как переданный восьмеричный символ

35 декодируется по результатам приема на двух соседних одинаковых по длительности. интервалах, то вероятность правильного приема восьмеричного символа: а =(1 р)г

0 .А вероятность ошибки приема восьмеричного символа:

Ря = 1 — 0=2р — р, (10) где с учетом (9) для р можно записать

45 р =.— Ft — (1+ — ь)).+- F (-=(1- — ь-)) (м) При малых р для Рош получим

Рош =-.яЩ(1+ — In>)) + F(+((у In )) (12)

Для эквивалентной вероятности ошибки за- пишем

1837399

3 2)

4 ho (14) Выражение (9) позволяет определить эквивалентную вероятность ошибки для псевдотроичного кодирования. Считая априорные вероятности передачи сигналов 0;

-А; +А одинаковыми., получим; где P» — эквивалентная вероятность ошибки приема сигналов псевдотроичного кодирования.

Выражения (13) и (14) позволяют сравнить потен циальную помехоустойчивость приема сигналов, сформированных по дан-,; ному способу, и сигналов псевдотроичного кодирования .

Обычно сравнение помехоустойчивости различных способов передачи дискре,ных сигналов производят по отношению сигнзл/шум на 1 бит информации, требуемый. для достижения заданной эквивалентной вероятности ошибки (например.10 з) .

Вышеизложенное позволяет сделать следующие выводы о преимуществах заявляемого способа: — сравнение (13) и (14) показывает, что энергетический выигрыш заявляемого.способа по сравнению с псевдотроичным кодированием составляет 2,1 дБ. — правило кодирования, применяемое в заявляемом способе, обеспечивает наличие одного избыточного кода ("0.0"), что при декодировании позволяет обнаружить каждую восьмую ошибку.

Формула изобретения

Способ передачи и приема дискретных сигналов с использованием трехуровневого

5 кодирования, включающий на передаче преобразование последовательности элементарных посылок длительностью т двухуровневого сигнала в трехуровневый сигнал и модуляцию полученным трехуровневым

10 сигналом несущей, на приеме — демодуляцию несущей и обратное преобразование трехуровнево го сигнала в посл едоаател ьность элементарных посылок двухуровневого сигнала, отличающийся тем, что, с.

15 целью повышения помехоустойчивости, на передаче преобразование в трехуровневый сигнал производят разделением последовательности элементарных посылок двухуровневого сигнала на группы из трех

20 элементарных посылок и преобразованием каждой такой группы длительностью Зт в соответствующую группу длительностью 2Т (T = Зг /2) из двух элементарных посылок. трехуровневого сигнала, частоту несущей

25 выбирают кратной 1/T и синхронизируют фазу несущей с началом. каждой элементарной посылки, на приеме обратное преобразование трехуровневого сигнала осуществляют преобразованием каждой

30. группы длительностью 2Т из двух элементарных посылок трехуровневого сигнала в соответствующую группу длительностью Зт из трех элементарных посылок двухуровне. вого сигнала и формирование из них после35 довательности элементарных посылок двухуровневого сигнала длительностью т, Таблица 1

1837399 з@. ("7 7") sp(t ) ("7,-7") 5% (" 7Я) юг. 2

АИ) (O,7"")

5г®

C"0-7") 6 (Ц (-7,0 )

5у (Ц. ("-7 - 7 ° ° ) в®

"(-7, 7 "7

Продолжение таблицы 1

Таблица 2

1837399

zlft)

22И) ЬгЗ

1837399

Х7

z>

Ж

ЗоФ

3)

0 z

113035 Москва Ж-35 Ра шская наб. 4 б

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101