Способ приема цифровой информации в условиях межсимвольной интерференции Российский патент 2019 года по МПК H04L12/00 H04B1/10 

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 q_{r ост} (t) и q_{r 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 τ_и, 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+τ_и (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 q_{r ост} (t). В связи с этим в приведенном ниже соотношении (1) слагаемое q_{r 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 s_r{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 S_ir(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 n_ir реализации разностного сигнала δ_ir (t) при каждом из индексов i

Величина n_ir 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 n_ir (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 n_ir.

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=2^q. 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 p_k. Совокупность этих K ЭП именуется блоком или последовательностью. Тогда, например, при K=4 и p_k=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 q_{ir сопр}(t);

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

- вычисляют энергию каждого результата указанной компенсации n_ir 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 n_ir,

причем

- на каждом r-м такте ИВПС вычисляют PC ξ_irk как корреляции между сигналом s_r(t), наблюдаемым на r-м такте ИВПС, и каждой i_k-й совокупностью опорных функций, причем каждая опорная функция из i_k-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 ξ_irk содержащие соответственно по w₁ и w₂>w₁ указанных PC, причем PC ξ_irk, входящие в указанную первую группу, являются w₁ старшими членами вариационного рада, составленного из совокупности PC ξ_irk, a PC ξ_irk, 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 ξ_irk при k=1 из указанной первой группы этих PC и каждой PC ξ_irk при k=2 из указанной второй группы этих PC, а суммы второй из указанных групп сумм формируют суммированием рангов каждой PC ξ_irk при k=2 из указанной первой группы этих PC и каждой PC ξ_irk 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 q_{ir сопр}(t) и δ_ir(t), а также энергий n_ir 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 ξ_irk и, двух групп сумм рангов. В общем случае количества ЭП в блоке (K) и групп PC ξ_irk, могут быть и более двух (причем количества ЭП в блоке с количеством групп PC ξ_irk 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 ξ_irk. 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 ξ_irk, формирования при каждом k первой и второй групп PC ξ_irk, 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 q_{ir сопр}(t) применительно к каждой возможной i-й гипотезе последовательности ЭП принимаемого сообщения;

- 6 - компенсация в реализации сигнала s_r(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 i_k-я (i=1…I; k=1, 2) опорная функция Y_ik(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 S_r(t) - временная реализация сигнала, принимаемая (наблюдаемая) на r-м такте ИВПС, a S_ik(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 S_ik(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 ξ_irk, являющихся w₁ старшими членами вариационного ряда, составленного из всех I РСξ_irk, а также w₂>w₁ PCξ_irk, являющиеся w₂ старшими членами вариационного ряда, составленного из этих же I PCξ_irk (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 PCξ_irk при некотором значении индекса k (величина индекса r также фиксирована). Эти PC располагаются в порядке возрастания уровней отсчетов ξ_irk, т.е. по массиву этих PC строится вариационный ряд. При этом запоминаются как значения этих PC ξ_irk так и их номера в вариационном ряду (или ранги) и соответствующие каждой из них коды (номера альтернатив i) ЭП. (Напомним, что массив PC ξ_irk содержит I>w₁ этих PC). Далее некоторая w₁+1-я PC ξ_irk (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 ξ_irk (при фиксированных значениях r и k). В итоге сформирован вариационный ряд, состоящий из w₁ PC ξ_irk, т.е. запомнены, например, уровни этих PC, а также их номера в вариационном ряду, или ранги R_kj и соответствующие им индексы i альтернатив ЭП (далее именуем перечисленные параметры параметрами соответствующего вариационного ряда). Совокупность ранга R_kj и указанному в предыдущей фразе соответствующему индексу i альтернативы ЭП далее для краткости обозначается как R_ikj.

Считаем, что наибольшей в вариационном ряду по уровню PC соответствует ранг R_ikj=1, а наименьшей - ранг R_ikj=w₁. Индекс k=1 или 2 при ранге означает, что этот ранг относится к PC ξ_irk 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 ξ_irk. Группы PC, сформированные по w₁ и w₂ старшим членами вариационных рядов, составленных из I PC ξ_irk, 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 ξ_irk при k=1 из указанной первой группы этих PC и каждой PC ξ_irk при k=2 из указанной второй группы этих PC. Компоненты второй из указанных групп сумм рангов формируют суммированием рангов каждой PC ξ_irk при k=2 из указанной первой группы этих PC и каждой PC ξ_irk 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 ξ_irk при значениях индекса k=1 обозначаются как R_i1kj, а ранги PC ξ_irk при значениях индекса k=2 - как R_i2kj. Сумма двух указанных рангов обозначается как Σ_{i1 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 q_{ir 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 S_i1r(t), S_i2r(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 q_{ir сопр}(t).

Операция 6 (компенсация в реализации сигнала s_r(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 q_{ir сопр(t)}, т.е. в итоге ее выполнения формируются 2w₁w₂ реализаций разности δ_ir(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 δ_ir(t), т.е. в итоге ее выполнения формируются 2w₁w₂ величин оценки энергии n_ir(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 n_ir, 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 ξ_irk (в эту пару входят PC при разных индексах k) практически гарантировано одна из этих PC не превышает по уровню не более чем w₁ PC ξ_irk при том же значении k, а вторая из указанных PC не превышает по уровню не более чем w₂ PC ξ_irk при том же значении k. При разработке заявляемого способа и его моделировании установлено, что, например, при p_k=20 и K=2 величина w₁ составляет 300, a w₂-10⁴. Таким образом, при известности того, какая именно PC ξ_irk (т.е. PC при каком именно значении индекса k) находится среди w₁ старших членов вариационного ряда из 2^pk≈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 R_ikj=1 соответствует наименьшей в вариационном ряду по уровню PC, ранг R_ikj=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 p_k=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.

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) ξ_irk как корреляции между сигналом, наблюдаемым на r-м такте ИВПС, и каждой i_k-й совокупностью опорных функций, на каждом r-м такте ИВПС при каждом k в отдельности формируют первую и вторую группы PC ξ_irk, 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.

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 q_{ir сопр}(t) компонент ИП;

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

δ(t)_ir=s_r(t)-q_{ir сопр}(t);

- вычисляют энергию n_ir 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 n_ir,

отличающийся тем, что

- на каждом r-м такте ИВПС вычисляют PC ξ_irk как корреляции между сигналом s_r(t), наблюдаемым на r-м такте ИВПС, и каждой i_k-й совокупностью опорных функций, причем каждая опорная функция из i_k-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 ξ_irk, содержащие соответственно по w₁ и w₂>w₁ указанных PC, причем PC ξ_irk, входящие в указанную первую группу, являются w₁ старшими членами вариационного ряда, составленного из совокупности PC ξ_irk, a PC ξ_irk, 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 ξ_irk при k=1 из указанной первой группы этих PC и каждой PC ξ_irk при k=2 из указанной второй группы этих PC, а суммы второй из указанных групп сумм формируют суммированием рангов каждой PC ξ_irk при k=2 из указанной первой группы этих PC и каждой PC ξ_irk 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 q_{ir сопр}(t) и δ(t)_ir, а также энергий n_ir выполняют только применительно к предполагаемым сочетаниям кодов ЭП.