Способ квантования сигнала с множеством несущих

Авторы патента:

Чигринец Владислав Александрович (RU)

H04L27/32 - системы с несущими, отличающиеся использованием двух или более типов модуляции, предусмотренных в рубриках H04L 27/02,H04L 27/10,H04L 27/18 или H04L 27/26

Владельцы патента RU 2380846:

Закрытое акционерное общество "Научно-производственная фирма "Микран" (RU)

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в радиотехнических системах, работающих с сигналами с множеством несущих. Технический результат заключается в снижении пик-фактора сигнала и увеличении отношения сигнал/шум при его формировании при заданном количестве уровней квантования. Для этого способ включает расчет отсчетов сигнала во времени, после чего отсчеты одного блока сигнала анализируют, выделяя максимальный по модулю отсчет блока сигнала, определяют шаг квантования, который запоминают и все последующие отсчеты анализируемого блока сигнала квантуют с новым шагом квантования или определяют коэффициент масштабирования при фиксированном шаге квантования и умножают анализируемый блок сигнала на этот коэффициент, полученные отсчеты сигнала подают на цифроаналоговый преобразователь с равномерным шагом квантования, при этом шаг квантования определяют по формуле , а коэффициент масштабирования по формуле

где M - максимальный по модулю отсчет блока сигнала; L - количество уровней квантования, при этом L<2^N; N - разрядность отсчетов сигнала до обработки. 1 табл., 1 ил.

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в радиотехнических системах, работающих с сигналами с множеством несущих.

Широко используется способ формирования сигнала (Б.Скляр. Цифровая связь. Теоретические основы и практическое применение. 2-е издание.: Пер. с англ. - М.: Издательский дом «Вильямс», 2003 - 1104 с.: ил. - Парал. тит. англ. стр.107-110), при котором производится расчет цифровых отсчетов сигнала во времени, и затем полученные отсчеты подаются непосредственно на цифроаналоговый преобразователь с равномерным шагом квантования, где преобразуются в аналоговую форму.

Недостатком этого способа является то, что не полностью используется динамический диапазон цифроаналогового преобразователя, который является квантователем в формирователе сигнала.

Известен также способ (S.P.Lloyd. "Least Squares Quantization in PCM." IEEE Transactions on Information Theory. Vol IT-28, March 1982, 129-137), в котором для получения максимального отношения сигнал/шум при заданном количестве уровней квантования используют изменение шага квантования сигнала к оптимальному с точки зрения отношения сигнал/шум значению или при фиксированном шаге квантования производят масштабирование сигнала к оптимальному значению (что по сути одно и тоже). Для каждого вида сигнала оптимальный шаг квантования выбирается индивидуально.

Поскольку сигнал с множеством несущих имеет плотность распределения амплитуды, близкую к нормальной, дисперсия сигнала может быть рассчитана, то для данного сигнала применим оптимальный квантователь Ллойда-Макса.

Этот способ квантования не изменяет свойств сигнала и, как следствие, в системе существует вероятность ограничения сигнала, что может как вызвать нелинейные искажения сигнала и ухудшить помехоустойчивость приема, так и привести к разрушению блока данных, что и является недостатками квантователя Ллойда-Макса.

Основным техническим результатом является снижение пик-фактора сигнала и увеличение отношения сигнал/шум при его формировании при заданном количестве уровней квантования за счет специфических свойств сигнала с множеством несущих.

Основной технический результат достигается тем, что в способе квантования сигнала с множеством несущих, заключающемся в том, что при заданном количестве уровней квантования используют изменение шага квантования сигнала или производят масштабирование сигнала при фиксированном шаге квантования, отличающийся тем, что производят расчет отсчетов сигнала во времени, после чего отсчеты одного блока сигнала анализируют, выделяя максимальный по модулю отсчет блока сигнала, определяют шаг квантования, который запоминают, и все последующие отсчеты анализируемого блока сигнала квантуют с новым шагом квантования или определяют коэффициент масштабирования при фиксированном шаге квантования и умножают анализируемый блок сигнала на этот коэффициент, полученные отсчеты сигнала подают на цифроаналоговый преобразователь с равномерным шагом квантования, при этом шаг квантования определяют по формуле

а коэффициент масштабирования по формуле

где М - максимальный по модулю отсчет блока сигнала;

L - количество уровней квантования, при этом L<2^N;

N - разрядность отсчетов сигнала до обработки.

Под сигналом с множеством несущих понимается такой сигнал, где для передачи информации используются две или более несущих частот. Информация на каждой из несущих частот независима. Изменение передаваемой информации на каждой из несущих частот происходит синхронно. Под блоком сигнала понимается интервал времени, в пределах которого амплитуда и фаза на каждой из несущих остается постоянной.

На чертеже представлена функция плотности вероятности сигнала, содержащего 256 независимых несущих, обработанного различными способами при фиксированном шаге квантования.

Алгоритм действий по обработке сигнала следующий.

Сначала формируется сигнал в цифровом виде с разрядностью N, затем отсчеты одного блока сигнала подаются на анализирующее устройство, которое находит и запоминает максимальный по модулю отсчет данного блока. Затем вычисляется шаг квантования по формуле

где Δ - шаг квантования,

М - максимальный по модулю отсчет блока сигнала,

L - количество уровней квантования при этом (L<2^N).

После нахождения шага квантования Δ данный шаг запоминается и все следующие отсчеты анализируемого блока сигнала квантуются с новым шагом, и затем обработанные отсчеты подаются на цифроаналоговый преобразователь.

Результатом такой обработки сигнала является уменьшение искажений, вносимых квантователем в сигнал.

При фиксированном шаге квантования масштабируют сигнал таким образом, чтобы максимальный отсчет блока данных был равен максимальному квантуемому уровню, для этого вычисляют коэффициент масштабирования сигнала по формуле

где k - коэффициент масштабирования сигнала,

М - максимальный по модулю отсчет блока сигнала,

L - количество уровней квантования при этом L<2^N,

Δ - шаг квантования.

После нахождения коэффициента k все отсчеты обрабатываемого блока сигнала умножаются на данный коэффициент, после чего подаются на цифроаналоговый преобразователь.

В таблице приведены сравнительные характеристики предлагаемого способа обработки сигнала с известными. В качестве сигнала взят сигнал, содержащий 256 независимых несущих, разрядность цифроаналогового преобразователя равна 10, цифроаналоговый преобразователь является квантователем с фиксированным шагом квантования.

Таблица
Сигнал	Отношение сигнал/шум
исходный	48,1 дБ
обработанный согласно алгоритму Ллойда-Маска	51,7 дБ
обработанный предлагаемым способом	54 дБ

Предлагаемый способ обработки сигнала не нарушает его линейности в пределах одного блока и позволяет производить обработку данного сигнала в приемнике без построения дополнительных сложных схем. В результате такой обработки сигнала изменяется функция распределения плотности вероятности амплитуд сигнала. При этом увеличивается отношение сигнал/шум и уменьшается пик-фактор сигнала. Кроме того, исчезает вероятность наступления ограничения сигнала.

Способ квантования сигнала с множеством несущих, заключающийся в том, что при заданном количестве уровней квантования используют изменение шага квантования сигнала или производят масштабирование сигнала при фиксированном шаге квантования, отличающийся тем, что производят расчет отсчетов сигнала во времени, после чего отсчеты одного блока сигнала анализируют, выделяя максимальный по модулю отсчет блока сигнала, определяют шаг квантования, который запоминают и все последующие отсчеты анализируемого блока сигнала квантуют с новым шагом квантования или определяют коэффициент масштабирования при фиксированном шаге квантования и умножают анализируемый блок сигнала на этот коэффициент, полученные отсчеты сигнала подают на цифроаналоговый преобразователь с равномерным шагом квантования, при этом шаг квантования определяют по формуле

а коэффициент масштабирования по формуле

где М - максимальный по модулю отсчет блока сигнала;
L - количество уровней квантования, при этом L<2^N;
N - разрядность отсчетов сигнала до обработки.

Изобретение относится к способу мягкой демодуляции для квадратурной амплитудной модуляции 16QAM в системе связи. .

Способы и устройство усовершенствованного кодирования в многопользовательских системах связи // 2364047

Изобретение относится к передаче информации в системе беспроводной связи. .

Одновременная передача мцв/ам сигнала // 2317644

Изобретение относится к области одновременной трансляционной радиопередачи сигналов с аналоговой модуляцией и цифровых сигналов передачи. .

Адаптивная модуляция и другие расширения физического уровня в системах с множественным доступом // 2313186

Изобретение относится к способу передачи сигналов данных в системе связи с централизованно или децентрализованно организованным доступом к передающей среде с применением множества режимов передачи.

Когерентная радиолиния // 2286026

Способ передачи информации в системах связи с шумоподобными сигналами и программный продукт // 2277760

Изобретение относится к технике связи, в частности к способу передачи информации в системах связи с шумоподобными сигналами Сущность изобретения заключается в том, что при передаче разделяют поток передаваемых битов информационного сигнала на последовательность передаваемых символов, преобразуют каждый из передаваемых символов, имеющих заданную длительность, в один из заранее заданных шумоподобных сигналов той же длительности; передают последовательность шумоподобных сигналов; при приеме осуществляют оптимальный прием по максимуму корреляции с соответствующим одним из заранее заданных шумоподобных сигналов для выделения передаваемых символов, причем при передаче в каждом из передаваемых символов комбинацию из k битов, где 0 k<n, преобразуют в заданный шумоподобной сигнал, а комбинацию из оставшихся n-k битов этого символа преобразуют во временную задержку, при приеме определяют комбинацию из k битов каждого передаваемого символа, который обеспечил максимум корреляции при оптимальном приеме данного передаваемого символа, определяют величину задержки между максимумами корреляции в каждой паре следующих друг за другом передаваемых символов, по которой определяют комбинацию из n-k битов для первого передаваемого символа в упомянутой паре.

Система и способ сглаживания периодических прерываний в системе радиовещания аудиосигнала // 2213422

Изобретение относится к системе и способу сглаживания эффектов замираний сигнала, временных затенений или серьезных канальных искажений в системе вещания аудиосигнала.

Приемное устройство с двухэтапным поиском шумоподобного сигнала по частоте и задержке // 2209478

Приемное устройство с двухэтапным поиском шумоподобного сигнала // 2190299

Изобретение относится к области техники радиосвязи и может быть использовано для приема информации по каналам связи с использованием шумоподобных сигналов. .

Система связи со скачкообразным изменением частоты // 2168280

Изобретение относится к радиотехнике и может быть применено в системах связи со скачкообразным изменением частоты. .

Структуры кадров для системы беспроводной связи с множеством методов радиосвязи // 2386217

Изобретение относится к передаче данных в системе беспроводной связи

Способ выполнения основанного на фазовом сдвиге предварительного кодирования и устройство для его поддержки в системе беспроводной связи // 2418374

Изобретение относится к системе беспроводной связи для передачи данных с использованием основанного на фазовом сдвиге предварительного кодирования в многоантенной системе, использующей множество поднесущих

Способ передачи с использованием предварительного кодирования на основе фазового сдвига и устройство для его реализации в беспроводной системе связи // 2421930

Изобретение относится к способу передачи и, в частности, к способу передачи с использованием предварительного кодирования на основе фазового сдвига и к устройству для его реализации в системе беспроводной связи

Способ и устройство, предназначенные для генерации кода обучающей последовательности в системе связи // 2433557

Изобретение относится к технике генерации и применения кода обучающей последовательности в системе связи

Мультиплексор и способ мультиплексирования // 2491759

Изобретение относится к области мобильного мультимедийного вещания

Способ и устройство автоматического распознавания типов манипуляции радиосигналов // 2510077

Группа изобретений относится к области обработки и распознавания радиосигналов, в частности к распознаванию вида и параметров манипуляции радиосигналов, и может быть использована в радиотехнических устройствах для распознавания манипуляции радиосигналов. Техническим результатом является автоматическое распознавание типов манипуляции радиосигналов в условиях отсутствия высокоточной синхронизации по несущей частоте для более широкого класса типов манипуляции (амплитудной, амплитудно-фазовой, фазовой и частотной). Устройство содержит антенну, аналого-цифровой преобразователь, блок формирования синфазной и квадратурной составляющих сигнала, блок расчета кумулянтов, блок нейронной сети. 2 н.п. ф-лы, 3 ил.

Способ параллельной многочастотной передачи цифровой информации по параллельным разнесенным радиоканалам с использованием гибридной модуляции данных // 2562431

Изобретение относится к технике пакетной передачи цифровой информации по каналам радиосвязи и телерадиовещания и может использоваться при одновременной передаче сообщений разного характера: широковещательной или циркулярной передаче группе пользователей важных сообщений. Достигаемый технический результат - увеличение пропускной способности системы с пакетной передачей данных по параллельным каналам и комбинированием в процессе некогерентной демодуляции квадратов отсчетов поднесущих OFDM сигналов, принятых в каждом из параллельных каналов. Для передачи в пакетном режиме используются статистически взаимно независимые параллельные радиоканалы, по которым информационные сообщения передаются при помощи гибридной двухэтапной модуляции сигналов поднесущих в системе OFDM, на первом этапе данные пакетов базовых сообщений методом многочастотной модуляции модулируют поднесущие OFDM во всех параллельных каналах, а на втором - данные индивидуальных сообщений по закону относительной фазовой модуляции модулируют поднесущие, активизированные на первом этапе только в своем индивидуальном канале. 8 ил.

Способ передачи информации в системе связи с шумоподобными сигналами // 2562769

Изобретение относится к области передачи цифровой информации и предназначено для применения в системах цифровой связи с шумоподобными сигналами (ШПС). Технический результат заключается в повышении скорости передачи цифровой информации. Способ передачи информации в системе связи с ШПС заключается в том, что при передаче разделяют поток передаваемых данных на блоки, содержащие по l бит и по k дополнительных бит; формируют псевдослучайную последовательность (ПСП) с циклическим временным сдвигом (ЦВС), определяемым в соответствии с выбранным методом кодирования; реализуют фазовую манипуляцию по закону сформированной ПСП с ЦВС; реализуют кодовую модуляцию (КМ) сформированного фазомодулированного сигнала, в результате чего формируется каждый подлежащий передаче ШПС; передают сформированный ШПС. При приеме на основе результата определения максимума указанной корреляции определяют величину ЦВС в принимаемом блоке применительно к той альтернативе КМ, по которой определена комбинация из k дополнительных бит данного блока; по величине указанного ЦВС в соответствии с методом, обратным выбранному методу кодирования, определяют комбинацию из l бит каждого принятого блока; совокупность бит каждого принятого блока формируют с учетом указанных l бит, а также k дополнительных бит. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Способ параллельной многочастотной передачи цифровой информации с использованием в частотных подканалах комбинированной многопозиционной частотной и фазовой модуляции // 2574080

Изобретение относится к технике цифровой связи и может быть использовано для многочастотной передачи цифровой информации по каналам связи. Способ передачи включает комбинирование цифровой многочастотной и многопозиционной фазовой модуляции OFDM поднесущих, число которых равно N, разделенных для модуляции на кластеры (группы) по L поднесущих. В каждом кластере символы многочастотной модуляции передаются выбором R из L поднесущих, из которых Ρ затем модулируются по фазе, а R-P поднесущих остаются немодулированными. На приемной стороне, после выделения в схеме OFDM квадратурных компонент поднесущих, демодуляция выполняется в два этапа: сначала некогерентно демодулируются символы многочастотной модуляции, определив R поднесущих, на втором этапе, используя опорные колебания, сформированные из квадратурных компонент смодулированных R-P поднесущих, когерентно демодулируют Ρ фазомодулированных поднесущих. Технический результат заключается в повышении спектральной эффективности и помехоустойчивости способов многочастотной передачи цифровой информации, не требующих включения в состав передаваемого сигнала специальных тренировочных сигналов или пилот-тонов для оценки состояния канала. 6 ил.

Способ формирования синфазной и квадратурной составляющих комплексной огибающей спектрально-эффективных радиосигналов // 2575402

Настоящее изобретение относится к области радиотехники, а именно к способам формирования радиосигналов со спектрально-эффективными видами модуляции (FBPSK, T-OQPSK, FQPSK, GMSK, FQAM), которые широко применяются при организации космических радиолиний управления и передачи информации. Техническим результатом изобретения является способность формировать синфазную и квадратурную составляющие комплексной огибающей перечисленных видов спектрально-эффективных радиосигналов, а также 16-позиционных радиосигналов. Способ формирования синфазной и квадратурной составляющих комплексной огибающей спектрально-эффективных радиосигналов заключается в формировании на основе исходного передаваемого информационного потока {xl} многопозиционных символов синфазного (dIi) и квадратурного (dQi) каналов в зависимости от заданного режима модуляции, в формировании посредством соответствующей обработки соответствующих последовательностей многопозиционных символов dIi и dQi основанных I1(t) и Q1(t) сигналов соответствующих каналов, отвечающих за перенос упомянутых последовательностей символов, дополнительных I2(t) и Q2(t) соответствующих каналов, отвечающих за межсимвольную интерференцию упомянутых последовательностей символов, и специальных I' 3(t) и Q' 3(t) сигналов соответствующих каналов, отвечающих за связь между упомянутыми составляющими комплексной огибающей спектрально-эффективных радиосигналов с синхронизацией их моментов, и в расчете синфазной I(t) и квадратурной Q(t) составляющих формируемого спектрально-эффективного радиосигнала в виде взвешенной суммы упомянутых сигналов соответствующих каналов с двумя весовыми коэффициентами, определяющими помехоустойчивость и спектральные характеристики формируемого спектрально-эффективного сигнала. 1 табл.