Способ формирования несущих сигналов Советский патент 1992 года по МПК H04J3/00 

Изобретение относится к технике передачи дискретных сообщений, в частности к технике формирования сигналов, и может быть использовано при построении асинхронно-адресных систем передачи дискретной информации.

Известен способ формирования узкополосных сигналов в виде отрезков гармонических колебаний с разносом частот, достаточным для обеспечения ортогональности (квазиортого,нальности) этих сигналов. При этом каждому радиоканалу отводят свой парциальный участок спектра на определенной рабочей частоте.

Недостатком такого способа формирования сигналов является неэффективное использование отведенной для передачи полосы частот в случае неполной загрузки отдельных радиоканалов.

Другим известным способом формирования сигналов является кодовый способ, при котором все формируемые сигналы объединены единым правилом построения и занимают общую полосу частот, отличающиеся друг от друга по своей форме (кодовому признаку). Такие сигналы называют сложными, широкополосными или шумоподоб- ными (ШПС). При этом объем системы квазиортогональных сигналов определяется их базой В A FCTC, где A Fc и Тс - соответственно полоса частот и длительность сигнала, и выбранным правилом формирования.

Для увеличения объема системы сигналов необходимо увеличивать их базу В либо путем увеличения полосы частот A Fc, либо путем увеличений длительности сигналов Тс.

Первый путь неэффективен вследствие увеличения вероятности попадания узкополосных помех в широкую полосу приема, что приведет к снижению достоверности передачи информации в каждом канале радиосети. Второй путь приводит к уменьшению скорости передачи информации.

(Л

С

-vj

Ьь

00

ю

4

Наиболее близким к предлагаемому является способ формирования несущих сигналов, сущность которого заключается в том, что формируют группу исходных широкополосных сигналов и основную группу широкополосных сигналов, каждый из которых получают путем N-кратнога временного дублирования соответствующего исходного широкополосного сигнала с равномерным временным перерытием Прм 7ом время смещени исходных ШИЛ определяют по

формуле to у ( N ) A Fc гдеТсИ

A FC - соответственно длительность и полоса частот исходных ШПС,

Амплитудно-частотный спектр сигналов основной группы имеет лепестковый характер в виде чередующихся провалов и всплесков спектральной плотности,

Затем формируют дополнительную группу широкополосных сигналов, каждый из которых получают путем сдвига по частоте соответствующего сигнала основной группы. При этом для обеспечения ортогональности частотный сдвиг выбирают рав, при котором максимумы

ным f

Nt0

спектральной плотности дополнительной группы широкополосных сигналов совпадают с минимумами спектральной плотности основной группы широкополосных сигналов, после чего сигналы основной и дополнительной группы складывают.

Недостатком данного способа формирования является дополнительное увеличение результирующей полосы частот, занимаемой всем ансамблем сигналов, по сравнению с шириной спектра исходных широкополосных сигналов за счет частотного сдвига дополнительной группы широкополосных сигналов.

Цель изобретения - уменьшение результирующей полосы частот при сохранении качества передачи информации и числа формируемых сигналов.

Поставленная цель достигается тем, что время смещения исходных ШПС при формировании широкополосных сигналов основной группы определяют по формуле to 2/ AFC, а дополнительную группу широкополосных сигналов формируют с помощью измерения начальных фаз каждой из N составляющих их широкополосного сигнала основной группы по закону

„ jnln-Zll

где , 2, ..„ N - номер составляющей широкополосного сигнала основной группы;

, 2, .... N-1 - номер формируемого широкополосного сигнала дополнительной

5 группы.

Здесь так же, как и в прототипе, возмож- ность совмещения широкополосных сигналов основной и дополнительной групп обусловлена лепестковым характером их

10 амплитудно-частотных спектров в виде чередующихся провалов и всплесков спектральной плотности в заданной полосе частот. Причем, в отличие от прототипа, противофазность частотного совмещения

15 основной и дополнительной групп широкополосных сигналов реализована за счет соответствующего подбора сдвигов начальных фаз каждой из N составляющей широкополосного сигнала основной груп20 пы, определяемых выражением (1). В результате границы занимаемой полосы частот дополнительной группой сигналов не изменяются и, следовательно, результирующая полоса частот определяется только по25 лосой частот исходных ШПС при Сохранении качества передачи информации и числа формируемых сигналов. Для минимизации длительности как основной, так и дополнительной групп широкополосных

30 сигналов время смещения исходных ШПС выбирается минимальным и равным

гук -д-р- где Щк - длительность укороченного (сжатого) во времени импульса на

35 выходе фильтра, согласованного с исходным ШПС.

В данном способе формирования сигналов объединены одновременно преимущества кодового и частотного уплотнения

40 сигналов в одной и той же полосе частот. Кодовое уплотнение реализовано за счет различной структуры исходных ШПС, а дополнительное частотное уплотнение оказалось возможным вследствие наличия в

45 энергетических спектрах сигналов основной и дополнительной групп чередующихся устойчивых провалов и всплесков. Такая структура спектров и позволяет получить дополнительную группу сигналов, йсполь50 зуя противофазное частотное уплотнение основной и дополнительной групп широкополосных сигналов, когда максимумы спектральной плотности дополнительной группы сигналов совмещаются с миниму55 мами спектральной плотности основной группы сигналов. Результирующая ортогональность полученной таким образом систе- мы сигналов будет определяться ортогональностью ансамбля исходных ШСП

и ортогональностью между сигналами основной и дополнительной групп. Ортогональность ансамбля исходных ШПС определяется выбранной структурой сигналов и их базой, а ортогональность сигналов основной и дополнительной групп определяется площадью взаимного перекрытия их амплитудно-частотных спектров.

Можно показать, что модули амплитудно-частотных спектров сигналов основной и дополнительной групп имеют следующие выражения:

для сигналов основной группы I SN(W)| I Si (j «а) |«

VN +2 I(N-K)cosKuJt0

X 1

(2)

для сигналов дополнительной групп, ISN(Je01-ISiO«)l

.j N 1 N -I

V N + 2 2: cos (К on0 + и - -H ) . (3)

1 t К 1

где fSiQw)|- модуль спектра исходного ШПС;

NT- количество исходных ШПС, образующих сигнал основной (дополнительной) труппы;

fi , р& +1 сдвиги начальных фаз в соответствующих исходных ШПС, образующих сигналы дополнительной группы;

I, К - индексы суммирования.

Из выражения (2) следует, что спектр основной группы сигналов действительно является перибдической функцией частоты в виде регулярно чередующихся провалов и всплесков спектральной плотности за счет наличия в подкоренном выражении косину- соидальной функции.

Из выражения (3) следует, что спектр дополнительной группы сигналов кроме того, что он является периодической функцией частоты, зависит еще от соотношения начальных фаз исходных ШПС. Изменяя это соотношение, можно управлять начальной фазой спектральной плотности дополнительной группы широкополосных сигналов. При этом значения начальных фаз установлены в соответствии с выражением (1), то максимумы спектральной плотности дополнительной группы сигналов совпадут с минимумами спектральной плотности основной группы сигналов, обеспечивая тем самым частотную разделимость этих Сигналов в процессе их приема.

При построении системы связи одним из главных является вопрос оптимального распределения сигналов между каналами радиосети. Анализ показывает, что при данном способе формирования сигналов наиболее предпочтительным является такой вариант распределения, при котором каждому каналу выделяются сигналы основной и дополнительной групп соответствующей (одной) формы исходных ШПС. В результате общее количество каналов будет определяться количеством различных форм исходных ШПС, а число полезных сигналов каждого канала будет определяться суммзрным количеством сигнало в основной и дополнительной групп,порожденных некоторым исходным ШПС определенной формы.

Так, например, если , то полезными

сигналами одного канала будут являться сигнал основной группы, образованный временным перекрытием двух исходных ШПС с нулевыми начальными фазами ( poi ) и сигнал дополнительной группы с начальными фазами в исходных ШПС , (180°) в соответствии с выражением (1). При этом амплитудно-частотные спектры сигналов основной и дополнительной групп будут противофазны. Полезные

сигналы других каналов будут отличаться только формами (структурами) исходных ШПС.

При таком варианте распределения сигналов между каналами можно показать, что

коэффициент взаимной корреляции между сигналами основной и дополнительной групп определяется выражением

ГО.т

1 И. „ m (п - 1 ) - 2 cos 2

Nn

N

(4)

Из выражения (4) следует, что при любом N и , 2N-1 значение коэффициента взаимной корреляции между сигнала-ми основной и дополнительной групп в совпадающие моменты времени равно нулю(tp,m(0)0)v что свидетельствует о применимости сигналов с данным способом

формирования в каналах связи. При этом междуканальная корреляция (ортогональность) сигналов будет определяться величиной базы и структурой исходных ШПС. На фиг. 1 приведена схема устройства,

реализующая предлагаемый способ; на фиг. 2 - спектрограммы (а - энергетический спектр исходного широкополосного сигна- да; б - энергетический спектр основной группы широкополосных сигналов; в - энергетический спектр дополнительной группы широкополосных сигналов; г - результирующий (суммарный) энергетический спектр основной и дополнительной групп широкополосных сигналов).

Устройство содержит (фиг. 1) генератор 1 исходных радиочастотных широкополосных сигналов, линию 2 задержки, фазовращатель 3, первый 4, второй 5 и третий 6 сумматоры.

Устройство, реализующее предлагаемый способ, для работает следующим образом.

С помощью генератора 1 формируют исходный широкополосный радиочастотный сигнал заданной.структуры с длительностью Тс, обладающий практически равномерным энергетическим спектром (фиг. 2 а) в эффективной полосе частот Д Fc. С выхода генератора 1 сигнал одновременно поступа- ет на вход линии 2 задержки и на первые входы первого 4 и второго 5 сумматоров.

Время задержки сигнала в линии 2 выбирают из условия 2/ A FC. С выхода линии 2 задержки сигнал одновременно по- ступает на второй вход первого сумматора 4 и «а вход фазовращателя 3, с выхода которого на второй вход второго сумматора 5.

В результате на выходе первого сумматора 4 формируется широкополосный сиг- нал основной группы, обладающий энергетическим спектром (фиг. 2 б) с регулярно чередующимися провалами и аспле- сками.

На выходе второго сумматора 5 форми- руется широкополосный сигнал дополнительной группы, имеющий также энергетический спектр с чередующимися провалами и всплесками, но с другой (противоположной) начальной фазой (фиг. 2 в), при которой максимумы энергетического спектра сигнала дополнительной группы совмещаются с минимумами энергетического спектра сигнала основной группы. На выходе сумматора б получают оезультирующий

энергетический спектр суммы сигнале а основной и дополнительной группы (фиг. 2 г). При этом результирующая полоса частот сигналов основной и дополнительной групп не превышает полосы частот, занимаемой исходным ШПС.

Формула изобретения

Способ формирования несущих сигналов, включающий формирование группы ис- ходных широкополосных сигналов и основной группы широкополосных сигналов, каждый из которых формируют путем N-кратного временного дублирования соответствующего исходного широкополосного сигнала с равномерным временным перекрытием, и формируют дополнительную группу широкополосных сигналов, после чего сигналы основной и дополнительной групп складывают, отличающийся тем, что, с целью уменьшения результирующей полосы частит при сохранении качества передачи информации и числа формируемых сигналов, время смещения исходных широкополосных сигналов при формировании широкополосных сигналов основной группы определяют по формуле Afc, где Afc - полоса частот, занимаемая исходным широкополосным сигналом, а дополнительную группу широкополосных сигналов формируют с помощью изменения начальных фаз каждой из N составляющих широкополосного сигнала основной группы по закону:

pm,(n-1)/N.

где ,2,.... N - номер составляющей широкополосного сигнала основной группы;

m-t(N-1) - номер формируемого

широкополосного сигнала дополнительной группы.

Изобретение относится к технике мно- гокальной связи. Цель - уменьшение результирующей полосы частот при сохранении качества передачи информации и числа формируемых сигналов. Цель достигается за счет того, что формирование дополнительной группы широкополосных сигналов производится за счет фазовых Сдвигов сигналов основной группы таким образом, что всплеск частотной характеристики сигнала основной группы соответствуют провалу ее в сигнале дополнительной группы и наоборот. Результирующая полоса частот при этом сохраняется такой же, как и у исходного шумоподобного сигнала. 2 ил.

.