Усовершенствованный способ кодирования и декодирования данных с использованием, по меньшей мере, двух пар ортогональных последовательностей

Изобретение относится к усовершенствованному способу кодирования и декодирования данных, в котором, по меньшей мере, две пары ортогональных последовательностей используют для оценки искажений, вносимых передающей средой, путем последовательной передачи пар квадратурно-дополнительных последовательностей. Техническим результатом является сокращение времени, требуемого для вычисления коэффициентов фильтрации для уменьшения перегрузки систем связи данными. Указанный результат достигается тем, что в способе кодирования данных с использованием двух пар ортогональных последовательностей формирование преамбулы кодирования с использованием двух пар ортогональных дополнительных последовательностей включает в себя передачу первой последовательности, соответствующей первой паре, с использованием одной из фаз и одновременную передачу первой последовательности второй пары с использованием квадратурной фазы, передачу второй последовательности, соответствующей первой паре, с использованием одной из фаз и одновременную передачу второй последовательности второй пары с использованием квадратурной фазы, передачу результирующего сигнала, полученного с использованием квадратурной модуляции, в передающую среду. 2 н.п. ф-лы, 4 ил.

 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение касается усовершенствованного способа кодирования и декодирования данных, в котором, по меньшей мере, две пары ортогональных последовательностей используют для оценки искажений, вносимых передающей средой, путем последовательной передачи пар квадратурно-дополнительных последовательностей, что, в частности, позволяет сократить время, требуемое для вычислений коэффициентов фильтрации, и упростить структуру таких вычислений.

Уровень техники

Существующий уровень техники в основном описан в патентном документе РСТ 2005000228, который является единственной известной публикацией, в которой предпринята попытка решения данной задачи таким образом.

Системы связи, спектрального анализа, радарной и гидролокации передают сигнал, который, будучи или не будучи отражен, достигает приемника после прохождения сквозь передающую среду. При взаимодействии с импульсом среда действует как линейный фильтр с частотной характеристикой Н(ω) или временной характеристикой h(n). В большинстве систем связи существует необходимость устранения эффектов, порожденных в передаваемых сигналах s(n) для обеспечения возможности восстановления переданной информации. Такая процедура известна под названием компенсации. Частотная характеристика также может быть использована для анализа конкретной среды, в результате которого получают информацию о ее физических свойствах.

Канал действует как фильтр и искажает сигнал. К такому искажению следует добавить шум n(n), вызванный возмущениями в канале, термический шум и помехи, создаваемые для переданных сигналов другими сигналами. Таким образом, принятый сигнал r(n) может быть представлен в виде:

где символом * обозначен оператор конволюции (свертки). Для устранения искажений, внесенных в сигнал средой, необходим фильтр с частотной характеристикой f(n), такой, что:

Однако при использовании данной методики вычисления коэффициентов фильтрации занимают значительное время, которое отчасти определяет возможности применения системы.

Раскрытие изобретения

Настоящее изобретение было разработано с целью решения описанной в предыдущем абзаце задачи сокращения времени, причем в соответствии с изобретением предлагается достичь сокращения времени, требуемого для вычислений коэффициентов фильтрации с целью двукратного уменьшения перегрузки систем связи данными.

Для решения поставленной задачи в соответствии с изобретением предлагается использовать тот факт, что при передаче в определенном порядке интерференция между сигналами взаимно сокращается, что обеспечивает возможность одновременного определения коэффициентов, тем самым ускоряя процесс вычислений.

Краткое описание чертежей

Для прояснения сущности изобретения к настоящему описанию прилагаются чертежи, на которых:

На фиг.1 представлена схема известной системы компенсации, использовавшейся для обеих фаз, в которой показаны следующие элементы:

- фильтры H_I, H_Q, i_IQ, i_QI;

- принятые внутриполосные сигналы I, Q;

- независимые сигналы I₂, Q₂.

На фиг.2 представлена схема новой системы компенсации и фильтрации, в которой показаны принятые квадратурные сигналы I', Q'.

На фиг.3 представлена хронограмма передачи данных для корректного приема коэффициентов среды и получения компенсирующего фильтра по фиг.2 с использованием следующих обозначений:

- Х = последовательность А или В из пары дополнительных последовательностей;

- Z = ортогональный набор 1 или 2.

На фиг.4 представлена хронограмма, иллюстрирующая прием преамбулы и сигналов, принимаемых в каждой из квадратурно ремодулированных фаз I/Q, из которых получают данные для формирования компенсирующего фильтра.

Осуществление изобретения

Предлагаемый настоящим изобретением усовершенствованный способ кодирования и декодирования данных с использованием, по меньшей мере, двух пар ортогональных последовательностей, используемый для оценки искажений, вносимых передающей средой, путем последовательной передачи пар квадратурно-дополнительных последовательностей, отличается тем, что формирование преамбулы кодирования с использованием, по меньшей мере, двух пар ортогональных дополнительных последовательностей включает в себя следующие операции:

a) Передачу первой последовательности, соответствующей первой паре, с использованием одной из фаз и одновременную передачу первой последовательности второй пары с использованием квадратурной (сдвинутой на 90°) фазы.

b) Последующую передачу второй последовательности первой пары с использованием одной из фаз и одновременную передачу второй последовательности второй пары с использованием квадратурной (сдвинутой на 90°) фазы.

c) Передачу результирующего сигнала, полученного с использованием квадратурной модуляции, в передающую среду.

Для этого могут быть определены фильтры, а именно:

H_I, H_Q, i_IQ, i_QI.

По известным методикам такие фильтры получали следующим образом:

H_I=IA1+IA2+N_I/2L

H_Q=QB1+QB2+N_Q/2L

i_IQ=QA1+QA2+N_Q/2L

i_QI=IB1+IB2+N_I/2L

с использованием четырех временных интервалов, представленных на фиг.4, причем:

IА1 - Корреляция фазы I с последовательностью А1 в интервале Т1.

IA2 - Корреляция фазы I с последовательностью А2 в интервале Т2.

QB1 - Корреляция фазы Q с последовательностью В1 в интервале Т3.

QB2 - Корреляция фазы Q с последовательностью В1 в интервале Т4.

QA1 - Корреляция фазы Q с последовательностью А1 в интервале Т1.

QA2 - Корреляция выборки фазы Q с последовательностью А2 в интервале 2.

IВ1 - Корреляция выборки фазы I с последовательностью В1 в интервале Т3.

IВ2 - Корреляция выборки фазы 1 с последовательностью В2 в интервале Т4.

Однако, если передачу последовательностей производят в соответствии с хронограммой, представленной на фиг.3, то с учетом определенных выше свойств дополнительных последовательностей на принимающей стороне получаем:

H_I=I*A1+I*В1+N_I/2L

H_Q=Q*A2+Q*B2+N_Q/2L

i_IQ=Q*A1+Q*B1+N_Q/2L

i_QI=I*A2+I+B2+N_I/2L

где символом * обозначен оператор корреляции, I и Q - принятые квадратурные сигналы, а указанные операции вычислены в интервалах Т1 (для последовательностей А каждой из пар) и Т2 (для последовательностей В каждой из пар). Таким образом, время, требуемое для вычисления коэффициентов фильтрации, уменьшено в два раза по сравнению с исходным процессом, что позволяет также в два раза сократить перегрузку систем связи данными, что существенно для выбора метода категоризации.

Это связано с тем, что при передаче в таком порядке взаимная интерференция сигналов уничтожается, что обеспечивает возможность одновременной идентификации коэффициентов, тем самым ускоряя процесс вычислений, как видно из фиг.3, на которой преамбула передачи представлена в следующем формате:

Формат (X_Z):

- Х = последовательность А или В дополнительной пары.

- Z = ортогональный набор 1 или 2.

Очевидно, что использование такого нового способа сокращает потребность в ресурсах, т.к. в нем используют всего четыре фильтра вместо шести, применявшихся по известным методикам, что хорошо видно из сравнения фиг.1 и 2:

Фиг.1 - известные методики,

Фиг.2 - новый усовершенствованный способ.

Таким образом, осуществление настоящего изобретения в полупроводниковой или интегральной схеме обеспечивает, по меньшей мере, следующие преимущества:

1. Двукратное уменьшение размера блока памяти.

2. Двукратное уменьшение числа умножителей.

3. Двукратное уменьшение числа сумматоров.

4. Сокращение задержки фильтрации на 50%.

5. Следовательно, сложность процедуры компенсации уменьшена до 25%.

Хотя вышеприведенное описание касается конкретного варианта осуществления настоящего изобретения, для специалиста в данной области очевидно, что настоящее изобретение может быть осуществлено в других конкретных вариантах, не выходящих за пределы формулы изобретения.

1. Способ кодирования данных с использованием, по меньшей мере, двух пар ортогональных последовательностей, отличающийся тем, что формирование преамбулы кодирования с использованием, по меньшей мере, двух пар ортогональных дополнительных последовательностей включает в себя следующие операции:
- передачу первой последовательности, соответствующей первой паре, с использованием одной из фаз, и одновременную передачу первой последовательности второй пары с использованием квадратурной фазы,
- передачу второй последовательности, соответствующей первой паре, с использованием одной из фаз, и одновременную передачу второй последовательности второй пары с использованием квадратурной фазы,
- передачу результирующего сигнала, полученного с использованием квадратурной модуляции, в передающую среду.

2. Способ декодирования данных, включающий в себя следующие операции:
- прием сигнала, полученного с использованием, по меньшей мере, двух пар ортогональных дополнительных последовательностей путем передачи первой последовательности, соответствующей первой паре, с использованием одной из фаз, и одновременной передачи первой последовательности второй пары с использованием квадратурной фазы, передачи второй последовательности, соответствующей первой паре, с использованием одной из фаз, и одновременной передачи второй последовательности второй пары с использованием квадратурной фазы, и передачи результирующего сигнала, полученного с использованием квадратурной модуляции, в передающую среду, и
- декодирование принятого сигнала, причем декодирование включает в себя определение фильтров, при котором суммы корреляций для получения коэффициентов фильтрации находят из следующих выражений:
H_I=I*A1+I*B1+N_I/2L,
H_Q=Q*A2+Q+B2+N_Q/2L,
i_IQ=Q*A1+Q+B1+N_Q/2L,
i_QI=I*A2+I+B2+N_I/2L,
где символом * обозначен оператор корреляции;
Н_I, H_Q, i_IQ, i_QI - фильтры;
I, Q - принятые квадратурные сигналы;
A1, A2, B1, B2 - дополнительные последовательности;
N_I, N_Q - шум, принятый в обеих фазах;
L - длина дополнительных последовательностей.