Способ приема цифровой информации в условиях межсимвольной интерференции



Способ приема цифровой информации в условиях межсимвольной интерференции
Способ приема цифровой информации в условиях межсимвольной интерференции
Способ приема цифровой информации в условиях межсимвольной интерференции
Способ приема цифровой информации в условиях межсимвольной интерференции
Способ приема цифровой информации в условиях межсимвольной интерференции
Способ приема цифровой информации в условиях межсимвольной интерференции
Способ приема цифровой информации в условиях межсимвольной интерференции
Способ приема цифровой информации в условиях межсимвольной интерференции
Способ приема цифровой информации в условиях межсимвольной интерференции
Способ приема цифровой информации в условиях межсимвольной интерференции

Владельцы патента RU 2679553:

Акционерное Общество "Акустический институт имени академика Н.Н. Андреева" (RU)

Изобретение относится к области передачи цифровой информации и может быть использовано в приемных устройствах систем синхронной цифровой связи, работающих, в частности, в условиях многолучевого распространения. Техническим результатом является снижение вычислительных ресурсов. Способ содержит этапы, на которых: на каждом r-м такте интервала времени приема сообщения (ИВПС) вычисляют решающие статистики (PC) ξirk как корреляции между сигналом, наблюдаемым на r-м такте ИВПС, и каждой ik-й совокупностью опорных функций, на каждом r-м такте ИВПС при каждом k в отдельности формируют первую и вторую группы PC ξirk, на каждом r-м такте ИВПС формируют две группы сумм рангов, на каждом r-м такте ИВПС по результатам выполнения указанной операции суммирования рангов PC определяют предполагаемые последовательности альтернатив элементарной посылки (ЭП), применительно к каждой i-й из предполагаемых гипотез последовательности ЭП принимаемого на каждом r-м такте ИВПС формируют соответствующие этим гипотезам реализации сопровождающих компонент интерференционной помехи (ИП), на каждом r-м такте ИВПС осуществляют компенсацию в реализации сигнала, наблюдаемой на этом такте, каждого из сочетаний результатов формирования реализаций упомянутых компонент ИП, вычисляют энергию каждого результата указанной компенсации, решение о принятой последовательности ЭП на каждом r-м такте ИВПС принимают путем сравнения между собой итоговых PC, выработанных на этом такте с использованием результатов вычисления энергий. 1 ил.

 

Изобретение относится к области передачи цифровой информации и предназначено для применения в приемных устройствах систем синхронной цифровой связи, работающих, в частности, в условиях многолучевого распространения.

Одним из существенных факторов, негативно влияющих на эффективность (скорость передачи и/или вероятность ошибки декодирования) систем цифровой связи, является наличие межсимвольной интерференции (МСИ), обусловленном многолучевым распространением и/или передачей нескольких символов одновременно в одном и том же диапазоне частот. Данное положение обусловлено тем, что наличие МСИ влечет за собой помехи, обусловленные временным перекрытием символов, передаваемых как последовательно, так и одновременно (далее именуем все эти символы элементарными посылками (ЭП)). Указанные помехи именуем интерференционными помехами (ИП).

Известен способ приема в цифровых системах связи «в целом» [1, с. 636] при наличии МСИ. Недостатком данного аналога являются необходимые значительные вычислительные ресурсы реализующих этот способ аппаратно-программных средств, что обусловлено предусмотренной этим способом реализацией множества каналов обработки, каждый из которых рассчитан на прием соответствующей комбинации кодов ЭП (каждая возможная комбинация ЭП далее именуется альтернативой последовательности ЭП).

Указанный недостаток (необходимые значительные вычислительные ресурсы реализующих способ аппаратно-программных средств) свойственен также и способу-аналогу, описанному [2].

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому способу приема цифровой информации при наличии МСИ является объект, описанный в [3] (прототип) (практически полным эквивалентом указанного прототипа является и аналог, описанный в [4, с. 193, 194],]). В основе способа-прототипа лежит так называемый алгоритм Кловского-Николаева (АКН) (точнее, модифицированный алгоритм Кловского-Николаева (МАКН), что в свете описания заявляемого способа является несущественным). Описание АКН приведено также в [5].

Для упрощения описаний (имеются в виду описания как прототипа, так и заявляемого способа) далее полагается, что форма импульсной реакции канала (ИРК) многолучевого распространения h{t) на приемной конце системы связи известна. В обеспечение ее измерения на передающей стороне на r=0-м такте работы системы формируется и передается испытательный импульс, форма которого на приемной стороне известна; подобный принцип функционирования системы связи («система с испытательным импульсом и предсказанием») описан, в частности, в [4, 5]). Для упрощения описания совокупность операций, обеспечивающих измерение ИРК опускается. Аналогичное положение имеет место и в описании прототипа [3], а так же и в источниках [4, 5].

Принцип действия прототипа состоит в следующем (приведение ниже сравнительно подробного описания прототипа обусловлено тем, что наличие такого описания упрощает описание заявляемого способа).

Предположение о том, какая из альтернатив последовательности ЭП принята (передана), именуется гипотезой последовательности ЭП. При известной на приемном конце системы связи совокупности символов алфавита передаваемых сообщений форма принимаемого или наблюдаемого на интервале времени приема сообщения (ИВПС) сигнала, посредством которого передается все сообщение, при справедливости каждой конкретной из упомянутых гипотез известна. При этом также известна и форма каждой возможной последовательности ЭП. Номер конкретной последовательности ЭП обозначается индексом i при i=1…I, где I - общее количество возможных последовательностей альтернатив (или, что то же самое, последовательностей альтернатив) ЭП.

В связи с тем, что количество возможных альтернатив последовательностей ЭП конечно (счетно), возможно формирование соответствующих всем гипотезам альтернатив последовательностей ЭП временных реализаций сопровождающих компонент ИП, что и реализовано в прототипе (и практически точно также в заявляемом способе).

Примечание. В источнике описания прототипа (и во всех прочих источниках, в которых приведено описание метода приема, в основе которых лежит АКН) наряду с сопровождающей компонентой ИП фигурирует также и остаточная компонента ИП (пояснения этих терминов приведены в следующем абзаце). В рамках настоящего описания остаточная компонента ИП опущена (обоснование этого приведено ниже), что не исключает ее учета при реализации заявляемого способа без изменения изобретательского замысла.

Пояснения терминологии.

1. Остаточная компонента ИП (или остаточный сигнал МСИ) - помеха, имеющая место вследствие временного перекрытия с анализируемой ЭП тех ЭП, которые были переданы до нее; сопровождающая компонента ИП - помеха, имеющая место вследствие временного перекрытия с анализируемой ЭП тех ЭП, которые были переданы после нее [4, с. 193] (указанные компоненты ИП далее обозначены как qr ост (t) и qr сопр (t) соответственно). Далее уточняем это определение сопровождающей компоненты ИП как помехи, имеющей место вследствие временного перекрытия с анализируемой ЭП тех ЭП, которые были переданы одновременно с этой анализируемой ЭП, а эффектами перекрытия с последней тех ЭП, которые были переданы после нее, пренебрежем. Смысл и резон такого уточнения пояснены ниже.

2. Весь ИВПС делится на такты, длительность каждого их которых равна сумме длительностей ЭП τ и ИРК τи, а временной интервал между моментами начала смежных по времени тактов равен длительности ЭП τ. Процесс (совокупность операций) обработки сигнала на интервале времени каждого r-го такта далее именуется r-м тактом работы системы связи или просто r-м тактом. Этот r-й такт расположен в интервале времени (r-1)τ…rτ+τи (здесь τ - не только длительность ЭП, но и равный ей период следования ЭП в сообщении). При этом начало отсчета времени на приемном конце системы связи совпадает с моментом прихода первой (информационной) ЭП. Как было замечено выше, по умолчанию предполагается, что обеспечение измерения ИРК на r=0-м такте работы системы в ней передается испытательный импульс.

3. Фактически в прототипе (а также и в заявляемом способе) имеют место операции, выполняемые не над компонентами ИП, а непосредственно над альтернативами принимаемых последовательностей ЭП. Таким образом, терминология, используемая в технической литературе при описании способов приема, в основе которых лежит АКН, весьма условна. В настоящем описании эта условность терминологии сохранена.

Сделанное выше уточнение определения сопровождающей компоненты ИП обусловлено тем, что заявляемый способ (в отличие от известных аналогов, в основе которых лежат АКМ или МАКМ) ориентирован главным образом на ситуацию передачи в одной и той же полосе частот нескольких ЭП одновременно. При этом особо актуально решение задачи эффективного декодирования применительно к МСИ, порождаемой временным наложением ЭП, передаваемых не столько в разных смежных по времени тактах ИВСП, сколько в одном и том же такте. При этом заявляемый способ остается актуальным также и применительно к традиционно рассматриваемой ситуации МСИ, порождаемой наложением ЭП, передаваемых в разных смежных по времени тактах ИВСП. По указанной причине в значительной степени теряет актуальность и учет остаточной компоненты ИП qr ост (t). В связи с этим в приведенном ниже соотношении (1) слагаемое qr ост (t) (имеющееся в аналогичной формуле в материалах описания прототипа) опущено.

В связи с тем, что прототип, формально говоря, рассчитан на ситуацию передачи (и, соответственно, приема) в каждом такте работы системы связи единственной ЭП, ниже приводится описание принципа его работы применительно к указанной ситуации. При этом в обеспечение универсализации описания прототипа и заявляемого способа (который рассчитан на ситуацию передачи одновременно K ЭП, составляющих блок или последовательность) указанную единственную ЭП именуем последовательностью ЭП (т.е. применительно к прототипу рассматриваем последовательность одновременно передаваемых ЭП, состоящую из K=1 ЭП).

Рассматриваемые компоненты ИП вычисляются, например, как результат свертки суммы каждой из передаваемых ЭП с ИРК. Исчерпывающее описание процедуры формирования компонент ИП приведено, в частности, в [4].

На каждом r-м такте ИВПС в прототипе в наблюдаемой на этом такте реализации сигнала sr{t), осуществляют компенсацию каждого из сочетаний результатов формирования реализаций всех упомянутых выше компонент ИП, а именно вычисляют разности

причем индекс i характеризует номер гипотезы ЭП, расположенных в сообщении после r-1-го такта ИВПС. Принцип реализации прототипа и заявляемого способа при актуальности компенсации компонент ИП, порожденных фрагментом последовательности ЭП, расположенным в сообщении после г-го такта ИВПС, пояснен ниже (в конце настоящего описания). Форма сопровождающей компоненты ИП при i-й альтернативе принимаемой на r-м такте последовательности ЭП определятся, например, как

где Sir(t) - возможная альтернатива ЭП, передаваемой на r-м такте работы системы связи (в большинстве ситуации эта альтернатива от индекса r не зависит, но для общности изложения этот индекс далее сохранен), ⊗ - операция вычисления апериодической или (что то же самое) линейной свертки;

Далее в прототипе на каждом r-м такте ИВПС вычисляют оценки энергии nir реализации разностного сигнала δir (t) при каждом из индексов i

Величина nir используется в прототипе в качестве итоговой PC, соответствующей приему (т.е. настроенной на прием) i-й альтернативы последовательности ЭП в (или на) r-м такте ИВПС. Решение о принятой последовательности ЭП в прототипе на каждом r-м такте ИВПС выносится в пользу той ее альтернативы (т.е. альтернативы последовательности ЭП), которой соответствует индекс i при PC nir (2), являющейся среди всех сформированных на этом такте PC минимальной, т.е. путем нахождения оценки указанного индекса i вида

т.е. нахождение того индекса i (при каждом r), которому соответствует минимальная (при упомянутом каждом r) величина nir.

Недостаток прототипа (как и всех прочих аналогов, в основе которых в той или иной степени лежит так называемый способ приема сообщения «в целом») - чрезвычайно высокие необходимые вычислительные ресурсы аппаратуры, реализующей прием цифровой информации - обусловлен следующим. Пусть каждая ЭП несет (содержит) q бит информации. Тогда I=2q. Следует заметить, что в обеспечение высокой скорости передачи величина q должна быть весьма большой. Так, например, при q-40 количество альтернатив последовательности ЭП (на каждом такте) составляет I=240≈1012. Если при этом длительность каждой ЭП составляет, например 1с, то для реализации прототипа требуются аппаратные средства, выполняющие вычисления по совокупности формул (1)…(3)≈1012 раз в секунду (именно не операций в секунду, а количество расчетов по указанным формулам в секунду). Таких аппаратных средств на сегодня (по крайне мере, если не принимать в расчет единичных уникальных вычислительных стационарных систем) не существует. В связи с этим, если прототип (будучи весьма эффективным в части такого важного критерия, как помехоустойчивость) на практике и применяется, то, во-первых, весьма ограниченно, а во-вторых, при меньшей, чем рассмотренная выше, величине параметра q, чем предопределяется сравнительно низкая скорость передачи информации.

Целью заявляемого способа является снижение необходимых для реализации приема цифровой информации вычислительных ресурсов (либо, что фактически то же самое, повышение скорости передачи информации при тех же необходимых вычислительных ресурсах).

Далее, не претендуя в этой части на новизну, считаем, что (как это неоднократно отмечено выше) передается одновременно K ЭП, причем разрядность каждой их них составляет pk. Совокупность этих K ЭП именуется блоком или последовательностью. Тогда, например, при K=4 и pk=10 количество альтернатив последовательности ЭП (на каждом такте работы системы связи) составляет I=240≈1012, т.е. столько же, сколько их было в рассмотренном выше примере при р=40 и K=1. Вместе с тем, применение заявленного способа в данной ситуации (т.е. при K>1) позволяет необходимые для приема (декодирования) сообщения вычислительные ресурсы модема (в сравнении с указанными в первой строке настоящей страницы) существенно снизить.

Поставленная цель достигается тем, что в способе приема цифровой информации в условиях межсимвольной интерференции, в соответствии с которым

- применительно к каждой i-й из предполагаемых гипотез последовательности ЭП принимаемого на каждом r-м такте ИВПС формируют соответствующие этим гипотезам реализации сопровождающих компонент ИП qir сопр(t);

- на каждом r-м такте ИВПС осуществляют компенсацию в реализации сигнала sr(i), наблюдаемой на этом такте, каждого из сочетаний результатов формирования реализаций упомянутых выше компонент ИП в соответствии с соотношением (1); результаты компенсации обозначаются как δir(t);

- вычисляют энергию каждого результата указанной компенсации nir в соответствии с соотношением (2);

- решение о принятой последовательности ЭП на каждом r-м такте ИВПС принимают путем сравнения между собой итоговых решающих статистик (PC), выработанных на этом такте с использованием результатов вычисления энергий nir,

причем

- на каждом r-м такте ИВПС вычисляют PC ξirk как корреляции между сигналом sr(t), наблюдаемым на r-м такте ИВПС, и каждой ik-й совокупностью опорных функций, причем каждая опорная функция из ik-й совокупности совпадает с соответствующей (т.е. с i-й) альтернативой принимаемой на этом такте k-й ЭП, где при двух одновременно передаваемых на каждом r-м такте ИВПС ЭП параметр k принимает значения 1 и 2;

- на каждом r-м такте ИВПС при каждом k в отдельности формируют первую и вторую группы PC ξirk содержащие соответственно по w1 и w2>w1 указанных PC, причем PC ξirk, входящие в указанную первую группу, являются w1 старшими членами вариационного рада, составленного из совокупности PC ξirk, a PC ξirk, входящие в указанную вторую группу, являются w2 старшими членами указанного вариационного ряда;

- на каждом r-м такте ИВПС формируют две группы сумм рангов (номеров позиций PC в соответствующем вариационном ряду), причем суммы первой из указанных групп сумм формируют суммированием рангов каждой PC ξirk при k=1 из указанной первой группы этих PC и каждой PC ξirk при k=2 из указанной второй группы этих PC, а суммы второй из указанных групп сумм формируют суммированием рангов каждой PC ξirk при k=2 из указанной первой группы этих PC и каждой PC ξirk при k=1 из указанной второй группы этих PC;

- на каждом r-м такте ИВПС по результатам выполнения указанной операции суммирования рангов PC определяют предполагаемые последовательности альтернатив (кодов) ЭП, причем при выполнении совокупности указанных выше операций формирования реализаций qir сопр(t) и δir(t), а также энергий nir в качестве возможных последовательностей альтернатив ЭП рассматриваются только указанные предполагаемые последовательности альтернатив ЭП.

Здесь и далее приведено описание примера выполнения заявляемого способа при наличии одновременно передаваемых двух ЭП в блоке и формировании двух групп PC ξirk и, двух групп сумм рангов. В общем случае количества ЭП в блоке (K) и групп PC ξirk, могут быть и более двух (причем количества ЭП в блоке с количеством групп PC ξirk может и не совпадать). Обязательным условием применимости заявляемого способа является наличие не менее чем двух одновременно передаваемых ЭП в блоке и формирование не менее чем двух групп PC ξirk. В связи с этим описание приведено применительно к указанному минимально необходимому сочетанию указанных параметров. Сказанное относится и к формуле изобретения.

Существенно то, что, если в прототипе в качестве предполагаемых гипотез последовательности ЭП, принимаемых на каждом r-м такте ИВПС, рассматривались все возможные последовательности ЭП, то в заявляемом способе - только те из возможных последовательностей ЭП, которые определены в итоге последовательного выполнения совокупности операций вычислений PC ξirk, формирования при каждом k первой и второй групп PC ξirk, формирования двух групп сумм рангов, а также собственно определения предполагаемых последовательностей (или, что то же самое, сочетаний кодов) ЭП.

Блок-схема, иллюстрирующая заявляемый способ, приведена на фиг. 1, где обозначены:

- 1.1; 1.2 - вычисления PC на каждом r-м такте ИВПС;

- 2.1…2.4 - формирование групп PC;

- 3.1, 3.2 - формирование групп сумм рангов;

- 4 - определение предполагаемых сочетаний кодов ЭП;

- 5 - формирование реализации сопровождающей компоненты ИП qir сопр(t) применительно к каждой возможной i-й гипотезе последовательности ЭП принимаемого сообщения;

- 6 - компенсация в реализации сигнала sr(t), наблюдаемой на r-м такте ИВПС, каждого из сочетаний результатов формирования реализаций компонент ИП на этом такте ИВПС;

- 7 - определение оценки энергии каждого результата компенсации на каждом r-м такте ИВПС;

- 8 - выработка решения о принятой последовательности ЭП на каждом r-м такте ИВПС.

Операция (совокупность операций) 1.1 и 1.2 (вычисления PC на каждом r-м такте ИВПС; здесь и далее приводится описание содержания операций заявляемого способа, выполняемых раздельно на каждом r-м такте ИВПС) выполняется путем вычислений по формуле

где каждая ik-я (i=1…I; k=1, 2) опорная функция Yik(t) в случае распространения передаваемого сигнала в многолучевом канале с импульсной реакцией h(t) (как отмечено выше, форма импульсной реакции канала h(t) может считаться известной) вычисляется, например, следующим образом

где Sr(t) - временная реализация сигнала, принимаемая (наблюдаемая) на r-м такте ИВПС, a Sik(t) - ЭП в точке передачи, соответствующая ситуации передачи i-й альтернативы k-й ЭП (т.е. i-й альтернативы передаваемого символа). Еще раз поясним смысл двойной индексации ЭП Sik(t). Как отмечалось выше, предполагается одновременная передача K ЭП (т.е. передача блока из K ЭП, причем в описании рассматривается частная ситуация K=2). При этом индекс k указывает на номер ЭП в блоке, а индекс i - на номер альтернативы этой ЭП.

Совокупность вычислений по формулам (4) и (5) выполняется применительно ко всем возможным сочетаниям значений индекса i=1…I и индекса k=1 и 2. Всего таких сочетаний в общем случае KI (здесь и далее при упоминании количества результатов выполнения каждой операции заявляемого способа имеется в виду указанное количество, относящееся к одному такту работы реализующей этот способ системы связи).

Операция (совокупность операций) 2.1…2.4 (формирование групп PC) выполняется следующим образом. При каждом значении индекса k в отдельности (при k=1, 2) отбираются w1 PC ξirk, являющихся w1 старшими членами вариационного ряда, составленного из всех I РСξirk, а также w2>w1 PCξirk, являющиеся w2 старшими членами вариационного ряда, составленного из этих же I PCξirk (во всех случаях указанные компоненты совокупности операций 2.1…2.4 выполняются раздельно при каждом конкретном значении индекса k). Определение w1 старших членов вариационного ряда производится, например, следующим образом. Первоначально запоминаются произвольные w1 PCξirk при некотором значении индекса k (величина индекса r также фиксирована). Эти PC располагаются в порядке возрастания уровней отсчетов ξirk, т.е. по массиву этих PC строится вариационный ряд. При этом запоминаются как значения этих PC ξirk так и их номера в вариационном ряду (или ранги) и соответствующие каждой из них коды (номера альтернатив i) ЭП. (Напомним, что массив PC ξirk содержит I>w1 этих PC). Далее некоторая w1+1-я PC ξirk (произвольная PC массива из I PC и не вошедшая в состав массива w1 первоначально отобранных PC) сравнивается по уровню с каждым членом указанного вариационного ряда. При этом, если эта PC меньше наименьшего члена этого ряда, то она отбрасывается. В противном случае она располагается в вариационном ряду после наибольшего из совокупности членов этого ряда, меньших этой PC, a PC, являвшаяся до этой фазы выполнения операции формирования группы PC по уровню наименьшей в этом ряду, отбрасывается. Далее описанная последовательность действий выполняется до момента исчерпания всех I PC ξirk (при фиксированных значениях r и k). В итоге сформирован вариационный ряд, состоящий из w1 PC ξirk, т.е. запомнены, например, уровни этих PC, а также их номера в вариационном ряду, или ранги Rkj и соответствующие им индексы i альтернатив ЭП (далее именуем перечисленные параметры параметрами соответствующего вариационного ряда). Совокупность ранга Rkj и указанному в предыдущей фразе соответствующему индексу i альтернативы ЭП далее для краткости обозначается как Rikj.

Считаем, что наибольшей в вариационном ряду по уровню PC соответствует ранг Rikj=1, а наименьшей - ранг Rikj=w1. Индекс k=1 или 2 при ранге означает, что этот ранг относится к PC ξirk с соответствующим индексом k, а индекс j=1 или 2 характеризует номер группы PC (смысл термина «группа» пояснен в следующей фразе)). Указанная совокупность данных именуется группой PC. Эта группы относится к массиву PC с конкретным индексом к и сформирована по w1 старшим членами вариационного ряда, составленного из всех I PC ξirk. Группы PC, сформированные по w1 и w2 старшим членами вариационных рядов, составленных из I PC ξirk, именуются соответственно первой и второй группами PC. В итоге выполнения совокупности операций 2.1 и 2.3 сформированы первые группы PC, характеризуемые параметром k=1 и 2 соответственно, а в итоге выполнения совокупности операций 2.2 и 2.4 сформированы вторые группы PC, также характеризуемые параметром k=1 и 2 соответственно.

Операция (совокупность операций) 3.1 и 3.2 (формирование групп сумм рангов) выполняется следующим образом. Каждую сумму двух рангов, входящую в каждую из указанных групп, (во избежание тавтологии) именуем компонентой группы сумм рангов. Компоненты первой из указанных групп сумм рангов формируют суммированием рангов каждой PC ξirk при k=1 из указанной первой группы этих PC и каждой PC ξirk при k=2 из указанной второй группы этих PC. Компоненты второй из указанных групп сумм рангов формируют суммированием рангов каждой PC ξirk при k=2 из указанной первой группы этих PC и каждой PC ξirk при k=1 из указанной второй группы этих PC. Далее обозначения номеров альтернатив ЭП при индексе k=1 уточняются как i1, а альтернатив ЭП при индексе k=2 уточняются как i2. При этом ранги PC ξirk при значениях индекса k=1 обозначаются как Ri1kj, а ранги PC ξirk при значениях индекса k=2 - как Ri2kj. Сумма двух указанных рангов обозначается как Σi1 i2 (т.е. по суммой рангов в данной ситуации подразумевается совокупность таких параметров, как величина суммы рангов, а также сочетание номеров альтернатив (или, что то же самое, сочетание кодов) двух ЭП в принимаемом блоке.

В итоге выполнения совокупность операций 3.1 и 3.2 сформированы две группы сумм рангов PC, содержащие по w1w2 указанных компонент, или, другими словами, при K=2 формируется всего 2w1w2 указанных компонент.

Операция 4 (определение предполагаемых сочетаний кодов ЭП) выполняется посредством отбора из 2w1w2 указанных выше компонент (сумм рангов) ϒ<<2w1w2 компонент, являющихся по уровню наименьшими. Эта операция выполняется принципиально так же, как и операции 2.1…2.4, с той лишь разницей, что отбор осуществляется наименьших по уровню компонент). При этом выполняются все действия, перечисленные выше при описании операций 2.1…2.4, но при замене всех итогов выполнения операций сравнения на обратные, т.е. в итогах сравнений отбрасываются не наименьшие, в наибольшие компоненты. В итоге выполнения операции 4 сформирован массив из ϒ пар индексов i1, i2 альтернатив ЭП блока, являющихся парами индексов при указанных выше ϒ наименьших по уровню компонент (сумм рангов). Сами значения уровней указанных компонент несущественны и в дальней обработке не участвуют. Каждая из этих пар индексов характеризует (однозначно определяет) одно из предполагаемых сочетаний кодов ЭП в блоке. В обеспечение унификации описаний прототипа и заявляемого способа далее сочетание индексов i1, i2 обозначаем как i-е (т.е. сочетание i1-й альтернативы k=1-й ЭП в блоке и i2-й альтернативы k=2-й ЭП в блоке именуется i-м сочетанием альтернатив или последовательностей или кодов ЭП в блоке или в сообщении (последнее относится, прежде всего, к тому случаю, когда сообщение состоит из одного блока).

Все прочие операции заявляемого способа выполняются в значительной степени аналогично выполнению соответствующих операций прототипа.

Операция 5 (формирование реализации сопровождающей компоненты ИП qir сопр(t) применительно к каждой возможной i-й гипотезе последовательности ЭП принимаемого сообщения) выполняется, например, путем расчетов по формуле, аналогичной (1а), при следующем ее уточнении (применительно к ситуации K=2)

где Si1r(t), Si2r(t) - соответственно реализация i1-й альтернативы k=1-й ЭП в блоке и реализация i2-й альтернативы k=2-й ЭП в блоке.

Операция 5 и все последующие операции заявляемого способа выполняется только над теми альтернативами ЭП, индексы которых определены в итоге выполнения операции 4 (определение предполагаемых сочетаний кодов ЭП). В итоге выполнения операции 5 сформировано 2w1w2 реализаций сопровождающей компоненты ИП qir сопр(t).

Операция 6 (компенсация в реализации сигнала sr(f), наблюдаемой на r-м такте ИВПС, каждого из сочетаний результатов формирования реализаций компонент ИП на этом такте ИВПС) выполняется полностью аналогично соответствующей операции прототипа, а именно путем расчетов по формуле (1); эти расчеты производятся применительно к каждой реализации сопровождающей компоненты ИП qir сопр(t), т.е. в итоге ее выполнения формируются 2w1w2 реализаций разности δir(t).

Операция 7 (определение оценки энергии каждого результата компенсации на каждом r-м такте ИВПС) выполняется полностью аналогично соответствующей операции прототипа, а именно путем расчетов по формуле (2); эти расчеты производятся применительно к каждой реализации разности δir(t), т.е. в итоге ее выполнения формируются 2w1w2 величин оценки энергии nir(t).

Операция 8 (выработка решения о принятой последовательности ЭП на каждом r-м такте ИВПС) выполняется полностью аналогично соответствующей операции прототипа, т.е. решение о принятой последовательности ЭП в заявляемом способе на каждом r-м такте ИВПС выносится в пользу той ее альтернативы (т.е. альтернативы последовательности ЭП), которой соответствует индекс i при PC оценке энергии каждого результата компенсации nir, являющейся среди всех сформированных на этом такте PC минимальной, Эта операция (как и в прототипе) описывается формулой (3).

Все операции заявляемого способа реализуются универсальными программируемыми микропроцессорами. Возможно совмещение реализации нескольких операций способа в одном микропроцессоре.

Заявляемый способ, как и прототип, рассчитан на использование в синхронной системе связи. В такой системе на приемном конце известны моменты начала прихода каждой ЭП. Принципиально возможен, например, вариант работы передающей и приемной частей системы передачи в системе единого времени. При этом, что касается синхронизации работы устройств, реализующих операции обработки сигналов на приемном конце, то время распространения сигнала от передатчика до приемника известно, а в состав аппаратуры, реализующей операции приема, входит таймер, выдающий (генерирующий) синхросигналы, управляющие выполнением всех реализуемых при приеме операций.

Совокупность операций синхронизации в состав заявляемого объекта не включена, поскольку подавляющее большинство систем цифровой (дискретной) связи являются синхронными, а особенности заявляемого объекта с какой-либо спецификой указанной совокупности операций не связаны.

Принцип действия заявляемого способа в значительной степени совпадает с принципом действия прототипа. Единственным отличием между указанными объектами является то, что, если в прототипе в качестве предполагаемых последовательностей ЭП рассматривались все возможные последовательности, то в заявляемом способе количество предполагаемых последовательностей ЭП (благодаря выполнению совокупности операций 1…4) существенно снижено без потери эффективности (помехоустойчивости) приема. Принципиальной основой данного снижения (именно без потери помехоустойчивости) является следующий эффект. Нетрудно установить, что в любой паре PC ξirk (в эту пару входят PC при разных индексах k) практически гарантировано одна из этих PC не превышает по уровню не более чем w1 PC ξirk при том же значении k, а вторая из указанных PC не превышает по уровню не более чем w2 PC ξirk при том же значении k. При разработке заявляемого способа и его моделировании установлено, что, например, при pk=20 и K=2 величина w1 составляет 300, a w2-104. Таким образом, при известности того, какая именно PC ξirk (т.е. PC при каком именно значении индекса k) находится среди w1 старших членов вариационного ряда из 2pk≈106 альтернатив ЭП, а какая - среди w2 старших членов указанного вариационного ряда, совокупность предполагаемых сочетаний (последовательностей кодов) ЭП в блоке состояла бы из w1×w2 указанных сочетаний. В связи же с тем, что указанная информация заранее неизвестна, отбор предполагаемых сочетаний ЭП в блоке осуществляется для всех возможных (т.е. для двух) вариантов рангов двух указанных PC; и при этом совокупность предполагаемых сочетаний ЭП в блоке состоит из 2w1×w2 указанных сочетаний.

Возможны эквиваленты заявляемого способа. Так, при выполнении совокупности операций 2.1…2.4 (формирование групп PC) можно считать, что ранг Rikj=1 соответствует наименьшей в вариационном ряду по уровню PC, ранг Rikj=w1 - наибольшей по уровню PC. В этом случае операция 4 (определение предполагаемых сочетаний кодов ЭП) выполняется посредством отбора из 2w1w2 компонент (сумм рангов) ϒ<<2w1w2 компонент, являющихся по уровню наибольшими. Возможен так же вариант реализации заявляемого способа с использованием сравнения двух PC в каждой их паре и при определении предполагаемых сочетаний кодов ЭП рассматривать только w1 компонент, соответствующих наибольшей по уровню из этих PC в сочетании с W2 компонентами, соответствующими наименьшей по уровню из этих PC.

Технический эффект в заявляемом способе (снижение необходимых для реализации приема цифровой информации вычислительных ресурсов) обусловлен следующим. Например, при pk=20 и K=2 (или, что при реализации прототипа то же самое) при р=40 и K=1 совокупность операций 5…8 (эти операции в описании прототипа обозначены как соответственно 2…5) выполняется над 240≈1012 альтернативами ЭП, а эта же совокупность операций в заявляемом способе - только над 2×300×104<107 альтернативами (сочетаний или последовательностей или кодов) ЭП.

Использованные источники.

1. Финк Л.М. Теория передачи дискретных сообщений. - М.: Сов. радио. 1970. - 728 с: ил.

2. Кловский Д.Д., Широков СМ. Способ оптимального приема дискретных сообщений в целом. А.С. СССР №930696.

3. Алышев Ю.В., Борисенков А.В.. Кловский Д.Д., Николаев Б.И. Цифровая обработка сигналов при мягком декодировании в каналах с многолучевостью и перемежением кодовых символов // 4-я Международная конференция DSPA-2002 (http://www.autex.spb.ru/download/dsp/dspa/dspa2002/toml_03.pdf).

4. Зюко А.Г., Кловский Д.Д., Коржик В.И., Назаров М.В. Теория электрической связи. - М.: Радио и связь. 1999. - 432 с.: ил.

5. Кловский Д.Д. Передача дискретных сообщений по радиоканалам. - М.: Радио и связь. 1982. - 304 с.: ил.

Способ приема цифровой информации в условиях межсимвольной интерференции, в соответствии с которым

- применительно к каждой i-й из предполагаемых гипотез последовательности ЭП принимаемого на каждом r-м такте интервала времени приема сообщения (ИВПС) формируют соответствующие этим гипотезам реализации сопровождающих qir сопр(t) компонент ИП;

- на каждом r-м такте ИВПС осуществляют компенсацию в реализации сигнала sr(t), наблюдаемой на этом такте, каждого из сочетаний результатов формирования реализаций всех упомянутых выше компонент ИП в соответствии с соотношением

δ(t)ir=sr(t)-qir сопр(t);

- вычисляют энергию nir каждого результата указанной компенсации в соответствии с соотношением

- решение о принятой последовательности ЭП на каждом r-м такте ИВПС принимают путем сравнения между собой решающих статистик (PC), выработанных на этом такте с использованием результатов вычисления энергий nir,

отличающийся тем, что

- на каждом r-м такте ИВПС вычисляют PC ξirk как корреляции между сигналом sr(t), наблюдаемым на r-м такте ИВПС, и каждой ik-й совокупностью опорных функций, причем каждая опорная функция из ik-й совокупности совпадает с соответствующей альтернативой принимаемой на этом такте k-й ЭП, где при двух одновременно передаваемых на каждом r-м такте ИВПС ЭП параметр k=1, 2;

- на каждом r-м такте ИВПС при каждом k формируют первую и вторую группы PC ξirk, содержащие соответственно по w1 и w2>w1 указанных PC, причем PC ξirk, входящие в указанную первую группу, являются w1 старшими членами вариационного ряда, составленного из совокупности PC ξirk, a PC ξirk, входящие в указанную вторую группу, являются w2 старшими членами указанного вариационного ряда;

- на каждом r-м такте ИВПС формируют две группы сумм рангов (номеров позиций PC в соответствующем вариационном ряду), причем суммы первой из указанных групп сумм формируют суммированием рангов каждой PC ξirk при k=1 из указанной первой группы этих PC и каждой PC ξirk при k=2 из указанной второй группы этих PC, а суммы второй из указанных групп сумм формируют суммированием рангов каждой PC ξirk при k=2 из указанной первой группы этих PC и каждой PC ξirk при k=1 из указанной второй группы этих PC;

- на каждом r-м такте ИВПС по результатам выполнения указанной операции суммирования рангов PC определяют предполагаемые сочетания кодов ЭП, причем совокупность указанных выше операций формирования реализаций qir сопр(t) и δ(t)ir, а также энергий nir выполняют только применительно к предполагаемым сочетаниям кодов ЭП.



 

Похожие патенты:

Группа изобретений относится к технологиям управления мобильной связью в сотовых сетях. Техническим результатом является обеспечение эффективного и гибкого управления услугами мобильной связи в сетях Gi-LAN.

Изобретение относится к области обработки информации об аварийных сигналах. Технический результат заключается в обеспечении корреляционного анализа информации аварийных сигналов.

Изобретение относится к области вычислительной техники для обмена сообщениями. Технический результат заключается в повышении надежности доставки сообщений.

Изобретение относится к области вычислительной техники. Технический результат заключается в повышении защищенности сети в защищаемом сегменте.

Изобретение относится преимущественно к технологии передачи данных. Технический результат заключается в повышении уровня защиты от не авторизованного восстановления сообщения электронной почты по информации для подтверждения отправки сообщения.

Изобретение относится к области электронных систем для передачи цифровых сигналов в соответствии с Интернет-протоколами, которые, в частности, но не исключительно, используются в области домашней автоматизации.

Изобретение относится к администрированию политик на мобильном устройстве. Технический результат – управление технологией разрешения конфликтов политик, которые управляют мобильным устройством.

Группа изобретений относится к конфигурированию систем автоматизации. Технический результат - возможность конфигурирования с невысокими затратами модульного устройства управления.

Изобретение относится к области электросвязи, а именно к способам маршрутизации данных, и может быть использовано в существующих и создаваемых сетях с коммутацией блоков данных для обеспечения инжиниринга трафика и параллельной доставки сегментов одного потока данных.

Изобретение относится к вычислительной технике. Технический результат заключается в повышении надежности функционирования систем хранения данных (СХД).

Изобретение относится к средствам телеметрии в скважине и может быть использовано для устранения помех, обусловленных работой бурового насоса. В частности, предложен способ фильтрации помех, обусловленных работой бурового насоса, при гидроимпульсной телеметрии, включающий следующее: прием выходного сигнала датчика хода насоса; выбор коэффициента адаптации в модуле адаптивного фильтра; корректировку коэффициента адаптации, когда модуль адаптивного фильтра достигает сходимости; прием входного сигнала датчика; подачу на выход отфильтрованного сигнала; и изменение конфигурации бурового инструмента, основываясь на выходном сигнале.

Изобретение относится к неконтактным взрывателям и может быть использовано для повышения помехозащищенности радиовзрывателей от воздействия различных помех. Предлагаемый способ защиты радиовзрывателя на основе автодина от радиопомех осуществляется следующим образом.

Изобретение относится к беспроводной межмашинной связи (МТС). Технический результат заключается в обеспечении возможности избирательного соединения с беспроводными сотами оборудования пользователя (UE).

Изобретение относится к области беспроводных коммуникационных систем и предназначено для повышения эффективности передачи полезной нагрузки с малым объемом данных, таких как данные для передачи данных машинного типа (MTC), и обеспечения совместимости с сетями с широкополосным беспроводным доступом (BWA).

Изобретение относится к технике связи и может использоваться в системах беспроводной связи. Технический результат состоит в повышении пропускной способности передачи и повышении помехоустойчивости путем подавления внутренней интерференции (ВИ), внесенной при применении полнодуплексной (FD) передачи в системах с Многоканальным входом и Многоканальным выходом.

Изобретение относится к беспроводной связи. Технический результат заключается в расширении арсенала средств беспроводной связи.

Изобретение относится к технике связи и может использоваться в устройствах управления системами связи дуплексной передачи с разделением по временем (TDD). Технический результат состоит в повышении надежности управления.

Изобретение относится к области железнодорожной автоматики и телемеханики и может быть использовано для подавления импульсных помех на входе локомотивного приемника автоматической локомотивной сигнализации.

Изобретение относится к технике электросвязи и может быть использовано в приемниках сигналов радиоуправления и радиолокационных станций, системах подвижной связи.

Изобретение относится к области электромагнитной совместимости радиоэлектронных средств, а именно к повышению устойчивости к внешним электромагнитным полям соединений, выполненных на основе коаксиального кабеля.

Изобретение относится к области радиолокации и может быть использовано для компенсации помех при обнаружении протяженных сигналов. Техническим результатом изобретения является повышение уровня правильного обнаружения малозаметных целей, компенсация импульсных помех до применения согласованной фильтрации и предотвращение распространения влияния на протяженный сигнал.

Изобретение относится к области передачи цифровой информации и может быть использовано в приемных устройствах систем синхронной цифровой связи, работающих, в частности, в условиях многолучевого распространения. Техническим результатом является снижение вычислительных ресурсов. Способ содержит этапы, на которых: на каждом r-м такте интервала времени приема сообщения вычисляют решающие статистики ξirk как корреляции между сигналом, наблюдаемым на r-м такте ИВПС, и каждой ik-й совокупностью опорных функций, на каждом r-м такте ИВПС при каждом k в отдельности формируют первую и вторую группы PC ξirk, на каждом r-м такте ИВПС формируют две группы сумм рангов, на каждом r-м такте ИВПС по результатам выполнения указанной операции суммирования рангов PC определяют предполагаемые последовательности альтернатив элементарной посылки, применительно к каждой i-й из предполагаемых гипотез последовательности ЭП принимаемого на каждом r-м такте ИВПС формируют соответствующие этим гипотезам реализации сопровождающих компонент интерференционной помехи, на каждом r-м такте ИВПС осуществляют компенсацию в реализации сигнала, наблюдаемой на этом такте, каждого из сочетаний результатов формирования реализаций упомянутых компонент ИП, вычисляют энергию каждого результата указанной компенсации, решение о принятой последовательности ЭП на каждом r-м такте ИВПС принимают путем сравнения между собой итоговых PC, выработанных на этом такте с использованием результатов вычисления энергий. 1 ил.

Наверх