Способ кодирования и передачи информации Советский патент 1992 года по МПК H03M13/12 H04B14/00 

Изобретение относится к технике связи и вычислительной технике и может быть использовано в системах передачи информации.

Цель изобретения - повышение помехоустойчивости передаваемой информации.

На фиг. 1 дана структурная схема, реализующая данный способ; на фиг. 2 - эквивалентная схема.

Способ осуществляют следующим образом.

1.Кодирование информационной последовательности элементарных m-ичных (т 2) сигналов сверточным кодом (СК)со скоростью К/п, где К - число одновременно кодируемых элементарных m-ичных сигналов; п - число одновременно полученных кодированных элементарных m-ичных Сигналов.

2.Вычитание из амплитуды каждого 1-го кодированного сигнала (I Sfn) амплитуду (} - 1)-го кодированного сигнала.

3.Задержка п-го кодированного сигнала на время, равное его длительности.

4.Вычитание из амплитуды первого кодированного сигнала амплитуду задержанного n-го кодированного сигнала.

5.Увеличение амплитуды каждого разностного сигнала на величину q-1 где q - число дискретных значений фазы модулирующего сигнала; Е - единичная амплитуда в случае, если эта амплитуда отрицательна. При прочих условиях амплитуда не изменяется.

6.Модуляция последовательности кодированных элементарных m-ичных сигналов со сформированной амплитудой с помощью частотной модуляции (ЧМ) с непрерывной фазой (НФ) с индексом модуляции h p/q, где р и q - взаимно простые числа.

7.Передача модулированных сигналов по каналу связи.

Схема для осуществления способа включает сверточный кодер 1 (со скоростью R К/n). вычитатели 2-5 сигналов, элемент 6 задержки (на длительность одного пл-ично- го, например, бинарного символа), форми00 W 00 00

рователи 7-10 амплитуд, отображатель 11, модулятор 12 и канал 13 связи.

Формирователь 7 (8-10) амплитуд сохраняет амплитуду сигнала на входе неизменной, если эта амплитуда 5 неотрицательна, и добавляет к ней величину q- , если амплитуда отрицательна. Для m 2 (бинарный или двоичный сигнал)формирователь может быть выполнен на двух- полупериодном выпрямителе.10

Сигналы частотной модуляции с непрерывной фазой представляются выражением

s(t,a) 2Es/Ts X х cos 2 л f0t + р (t, а) + ро где ES - энергия символа;15

Ts - длительность символа;

fo - несущая частота сигнала;

t - текущее время;

р0 - начальная фаза сигнала.

Передаваемая информация содержится 20 в фазе

t оо p:(t,a)2jth f . 2 aiqf(r-i Ts)dr

- 00 i - ОО

25 где а - m-ичный информационный символ;

0)fe{ ±1,±3, ±... ±(m-1)}. т- основание сигнала;

9f W частотный импульс.

Из этого выражения следует, что информационная последовательность, обеспечи- 30 вающая частотную модуляцию с непрерывной фазой, должна быть представлена в виде биполярной сигнальной последовательности 05 S{ ±1, ±3±(m-1)}.

Так как обычно кодовая информация пред- 35 ставляется в виде униполярной последовательности сигналов, возникает необходимость преобразования униполярного кода в биполярный, т.е. осуществления соответствий кодовых сигналов с сигналами 40 на входе модулятора 12. Данная функция выполняется отображателем 11. Например, для двоичного случая имеет место соответствие (отображение): 0 -1, 1- 1; для четвертичного случая 0- -3. И -1, 2-4. , 45 т.е. общем виде , где Vi б {0, 1,

2(т-1)} - кодовый символ (сигнал), а

{ ±1, ±3± (т-1)} - символы (сигналы) на входе модулятора 12 (на выходе отображателя 11).50

Как известно, помехоустойчивость кодированной системы определяется при заданной сложности декодирующего устройства. Когда декодирование производится по критерию максимума правдоподо- 55 бия с использованием алгоритма Витерби, сложность декодирующего устройства определяется числом состояний декодируемой сигнально-кодовой решетки S q-Q и числом ветвей, входящих в узел N mk, где Q - основание СК; v - длина кодового ограничителя СК; m - основание сигнала ЧМ- НФ. Если используется СК со скоростью R 1/2 (либо перфорированный код, полученный из СК со скоростью R -1 /2), то при заданном основании сигнала m число ветвей, входящих в узел N, минимально и сложность декодера определяется числом состояний декодируемой сигнально-кодоvвой решетки S q Q .

Рассмотрим кодирование со скоростью кода R 1/2.

Схему, приведенную на фиг. 1, можно заменить эквивалентной схемой (для кодовой скорости R 1/2), приведенной на фиг. 2. Здесь обозначены эквивалентные схемы 14 и 15 автоматов А1 и А2 соответственно для части схемы фиг. 1, расположенной между сверточным кодером 1 и отображателем 11, и для объединенного устройства отображателя 11 и модулятора 12. В схемах 14 и 15 обозначены элементы 16 задержки на один такт и сумматоры 17 по модулю два.

Число состояний декодируемой сигнально-кодовой решетки равно S S(CK)- S{A1).S(A2), здесь S(CK) - СГ1 ; S(A1)-S(A2) q ; S(CK) - число состояний решетки СК; S(A1), S(A2) - соответственно число состояний автоматов А1 и А2 эквивалентных схем 14 и 15. Так как передаточная функция этих объединенных автоматов А1 единице, получается, что V1 а1, V2 а2, В связи с этим q S(A1) S(A2), т.е. имеем S S(CK)xS(A1) S(CK) 5(А2).-Из схемы, приведенной на фиг. 2, видно, что состояние автомата А1- определяется символами V2, которые присутствуют на втором выходе кодера 1. Тогда нетрудно убедиться в том. что если для произвольного порождающего многочлена СК G(D) bi + b2 D + Ьз D2 +... коэффициент bn имеетчетное значение (в том

.v

числе нуль), то (CK) S(A1) q- Q . Получается упрощение сложности кодирующего устройства либо увеличение помехоустойчивости при заданной сложности декодера. Можно показать, что сочетание сверхточных кодеров для оснований кодов Q 4 с частотно-модулированными сигналами с индексами модуляции P/q 1/4 и основанием m 4 обеспечивает соответственно квадрат свободного евклидового расстояния 4,00, d 7,42 при числе состояний декодируемой сигнально-кодовой решетки Sa 4, Se 32. Соответственно

3,00, 7,00. для Sa 4. 5б 32.

При заданной сложности декодирующего устройства без снижения скорости передачи данный способ кодирования позволяет значительно повысить помехоустойчивость. Формула изобретения Способ кодирования и передачи информации, включающий кодирование информационной последовательности элементарных m-ичных (т / 2) сигналов сверточным кодом со скоростью К/n, где К - число одновременно кодируемых элементарных m-ичных сигналов; п- число одновременно полученных кодированных сигналов, модуляцию последовательности кодированных элементарных m-ичных сигналов с помощью частотной модуляции с непрерывной фазой с индексом модуляции h P/q, где q - число дискретных значений фазы; Р и q - взаимно простые числа, и

передачу модулированных сигналов по каналу связи, отличающийся тем, что, с целью повышения помехоустойчивости передаваемой информации, из амплитуды

каждого i-ro кодированного сигнала (I 2, п) вычитают амплитуду (Ы)-го кодированного сигнала, задерживают n-й кодированный сигнал на время, равное его длительности, из амплитуды первого кодированного сигнала вычитают амплитуду задержанного п- го кодированного сигнала, амплитуду каждого разностного сигнала увеличивают на величину q- Р, где F- единичная амплитуда, в случае, если эта амплитуда отрицательна, и не меняют при прочих условиях, после чего осуществляют модуляцию последовательности кодированных элементарных пличных сигналов с помощью частотной модуляции с непрерывной фазой.

Изобретение относится к технике связи и вычислительной технике. Цель - повышение помехоустойчивости и передаваемой информации. Из.эмплитуды сигнала на каждом, кроме первого, предыдущем выходе сигнал на последнем выходе задерживается на такт и его амплитуда вычитается из амплитуды сигнала на первом выходе. Амплитуду каждого разностного сигнала, если она отрицательна, увеличивают на величину, пропорциональную числу дискретных значений фазы сигнала частотной модуляции с непрерывной фазой, после чего и осуществляют эту модуляцию. 2 ил.

и

о-Э|