Способ передачи и приема дискретных сигналов с использованием трехуровневого кодирования Советский патент 1993 года по МПК H03M5/18 H04L27/02 

w

Ј

Изобретение относится к вычислительной технике и связи. Его использование в системах передачи дискретной информации позволяет повысить помехоустойчивость. Это достигается благодаря тому, что на передаче преобразование в трехуровневый сигнал производят разделением последовательности элементарных посылок двухуров- невого сигнала на группы из трех элементарных посылок и преобразованием каждой такой группы в соответствующую группу из двух элементарных.посылок трех-.- уровневого сигнала, длительности Т которых в 1,5 раза больше длительностей элементарных посылок двухуровневого сигнала, частоту несущей выбирают кратной Т1 и синхронизируют фазу несущей с началом каждой элементарной посылки, а на приеме осуществляют обратное преобразование. 5 ил.

Изобретение относится к вычислительной технике и связи и может быть использовано в системах передачи дискретной ин( юрмации.

Цель изобретения - повышение помехоустойчивости.

На фиг. 1 изображены передаваемые тр хуровневые коды и сигнал fH . На фиг. 2 показан набор сигналов Sj(t), J

, 2,....8, соответствующих этим кодам. На фиг. 3 представлены сигналы, поступающие вход приемника в случае, когда кратность

на ча Н«

рфства, реализующего рассматриваемый особ, а фиг. 5 иллюстрирует работу этого

;тоты Тн несущей интервалу Т равна 1. фиг. 4 дана функциональная схема устсп

ych

ройства.

Алгвритм приема сигналов S/t) соответствует способу их формирования. Демодуляцию принятого сигнала осуществляют на каждом из двух интервалов посылки О t Т и Т t 2Т (фиг. 2).

Декодируют переданный восьмиричный символ по результатам демодуляции на двух интервалах. Для декодирования переданного восьмеричного символа используют прямой и задержанный на Т результаты демодуляции.

Устройство для реализации данного способа состоит (фиг. 4) из передающей стороны 1 и приемной стороны 2.

Передающая стороны 1 включает блок 3 постоянной памяти (на основе ПЗУ) и циф- роанэлоговый преобразователь (ЦАП) 4.

00 СА sl GO Ю Ч

Приемная сторона 2 состоит из демодулятора 5, блока 6 задержки и декодера 7. В демодулятор 5 входят перемножитель 8, интегратор 9 (время интегрирования Т) и решающие блоки 10,11с порогами срабатывания Ui и U2. Блок задержки 6 выполнен на сдвигающих регистрах 12, 13, тактируемых задними фронтами импульсов. Декодер 7 включает блок 14 постоянной памяти (на основе ПЗУ) и буферный регистр 15.

Операции преобразования входного цифрового потока в трехразрядный код и обратное преобразование могут быть выполнены на основе параллельно-последовательных регистров.1

На входы блока 3 поступают сигналы: трехразрядный двоичный код (фиг. 5 а.б.в), сопровождающие его такты с частотой

fr Y (фиг, 5г) и сигнал частоты 2fr, синхронный с началом входной кодовой посылки (фиг. 5д) (частота сигнала 2fT TH равна частоте несущей). Таким образом, на вход блока 3 подается пятиразрядный двоичный двоичный код, который изменяется с частотой несущей. Синхронно с изменением кода на входе блока 3 код на его выходе принимает одно из трех значений: 111. 100, 001. Сигналы младшего и старшего разрядов этих кодов поступают соответственно на младший и старший разряды цифровдго входа ЦАП 4, а сигнал второго разряда поступает на остальные, объединенные между собой, цифровые входы ЦАП 4. В этом включении уровень сигнала на выходе ЦАП 4 может принимать три значения: А1 255 Д U, A2 128 AU, A3 Ди, где AU - ступень квантования ЦАП 4. Соответствие входного и выходного кодов блока 3 и сигнала на выходе ЦАП 4 отражает таблица 1.

С выхода ЦАП 4 через разделительный конденсатор С1 сигналы поступают на выход передающей стороны 1, т.е. формируются трехуровневые сигналы Sj(t) (фиг. 2) в соответствии с программой, записанной в блоке 3.

Эти сигналы после передачи по каналу связи принимаются приемной стороной 2.

На входы демодулятора 5 поступает входной сигнал S (t) и опорный сигнал f0n(t) (фиг. 5), синхронный с началом посылки сигнала S (t). Сигнал с выхода перемножителя 8 поступает на вход интегратора 9.

Для канала без помех результат интегрирования может принимать три значения:

и

У

ъ

Um T

Um Т

где Um - величина, пропорциональная произведению амплитуд входного и опорного сигналов.

Результат интегрирования оценивается двумя решающими блоками 10 и 11. Пороги

срабатывания решающих блоков 10 и 11 Ui

«

и U2 (фиг. 5) выставляются так, что Ui Um

XTHU2 - Um 2

В качестве перемножителей 8 может быть использован, например, балансный модулятор, а в качестве решающих блоков 10, 11 -компараторы.

В зависимости от принятого на интервале половины посылки трехуровневого кода Y двоичный код на выходе решающих блоков 10, 11 принимает следующие значения:

Y 1 О -1

ВЫХОД 10 1 О О

ВЫХОД 11

о о 1

25

30

40

45

50

55

Декодирующее устройство выполнено на основе ПЗУ. На адресные входы ПЗУ 14 поступают прямые и задержанные сигналы с выходов регистров 12, 13.

Сигналы с выходов блока 14 поступают на. входы данных регистра 15, который работает в режиме параллельной загрузки. Данные в регистр 15 записываются по задним

1

фронтам импульсов с частотой h

2Т

(фиг.

35 5). В зависимости от принятого трехуровневого кода на выходе регистра 15 устанавливается исходный трехразрядный двоичный код и признак ошибки.

Трехуровневый код 0,0 является избыточным, а соответствующий ему код 000 с выходов регистров 12 и 13 служит для обнаружения ошибки. Таблица 2 устанавливает соответствие принятого трехуровневого кода, четырехразрядного кода на выходах блока 14 и искомого восьмеричного символа.

Определим потенциальную помехоустойчивость приема сигналов Sj(t) в-канале с аддитивным белым гауссовым шумом, считая полосу канала неограниченной.

Рассмотрим прием на интервале Т.

На вход приемной стороны 2 поступают сигналы Zj(t), j 1.2.3. изображенные на фиг. 3. Алгоритм приема может быть выражен эквивалентным неравенством:

т

j№Ze(t)en-U

,e--u,%

(1)

Рз

гат reh

I 5 18373996

где Z (t) Ze(t) + Ј(t) - принятый сигнал. .Таким образом, с учетом (4). (6), (7) для

Ј(tj- помеха, белый гауссов шум с нуле-вероятности правильного приема полвым средним и односторонней спектраль-учим:

ПЛОТНОСТЬЮ. оо р Рг

Ре - априорная вероятность того, что5 f wf U h M

передан сигнал Ze(t), заметим PI P2 i.-efiJoM J W(2H2

1 8sl V 11 -

4 f () (8)

He уменьшая общности, будем пола-10 + р .

ь, что передан сигнал Zi(t). Получим сие-3 J W(2}dЈ

iy неравенств:ч 1(

т. РЭ

Еп -1 Kzt(tl-Z2((fcH2t W-где ФУНК4ИЯ плотности вероятности

о15 величины /.

Преобразуем (8) с учетом свойств Wfy):

м /

teftm. м «ьакА1 ш;

и

e.j ZJi «K4-y4ii «e. Ш Щ И -аВведем обозначения20

г

-00

-00

в f Гrii 7 1лл и/где /ехР(Т dt Дополниl J/W- Wdl-jyCtl.z.ft t25д z2

отельнач функция Лапласа.

Преобразуем (2) с учетом введенных Отсюда для вероятности ошибки получим обозначенийf, , . г, . р

((

О S Е + in Ј .(3) .

3(9)

Решая систему неравенств (3). найдемТак как пеРеДа ь.й восьмеричный символ

у и 7. м декодируется по результатам приема на

рл р-двух соседних одинаковых по длительности

t - тт(1 +-2 In ) f(4)интервалах, то вероятность правильного

3приема восьмеричного символа:

)2. h2 - отношение сигнал/шум, h2 - 4. 40 А вероятность ошибки приема восьмерич- 1%нОго символа:

ражение (4) получено при условии h2 1.Рош 1 - Q 2р-р ,(10)

Пусть передан сигнал Z2(t). Получим си- #где с учетом (9) для р можно записать ему неравенств

оаЕ-„.« Р 1(), ()

- 2 +Vo n-p.р) |-|ри малых р для рош получим

Ffcfca+ Ф+(1 )i

(12), 11 Р9чч Для эквивалентной вероятности ошибки за1гЈ2Е() (6) -пиимм

55 vH -ffl l-U-iH.

Для сигнала Zs(t) (h2 S: 1)

11 Ро 3)

(7)ь2,

-гг Jгде Ьб - отношение сигнал/шум на 1 бит

г) Е (1 р)-информации (в нашем случае h j he ).

к«.„« -г 1 .r 1 ,.з Решая (5), получим (h2 1):50

-00

Выражение (9) позволяет определить эквивалентную вероятность ошибки для псевдотроичного кодирования. Считая априорные вероятности передачи сигналов 0; -А; +А одинаковыми, получим:

р.1-$рф

(14)

где Рэ1 - эквивалентная вероятность ошибки приема сигналов псевдотроичного кодирования.

Выражения (13) и (14) позволяют сравнить потенциальную помехоустойчивость приема сигналов, сформированных по дан-;., ному способу , и сигналов псевдотроичного кодирования.

Обычно сравнение помехоустойчивости различных способов передачи дискре.ных сигналов производят по отношению сиг- нЗл/шум на 1 бит информации, требуемый для достижения заданной эквивалентной вероятности ошибки (например 10 j .

Вышеизложенное позволяет сделать следующие выводы о преимуществах заявляемого способа:

-сравнение (13) и (14) показывает, что энергетический выигрыш заявляемого способа по сравнению с псевдотроичным кодированием составляет 2,1 дБ.

-правило кодирования, применяемое а заявляемом способе, обеспечивает наличие одного избыточного кода (0,0). что при декодировании позволяет обнаружить каждую восьмую ошибку.

Формула изобретения

Способ передачи и приема дискретных сигналов с использованием трехуровневого

кодирования, включающий на передаче преобразование последовательности элементарных посылок длительностью т двухуровневого сигнала в трехуровневый сигнал и модуляцию полученным трехуровневым

сигналом несущей, на приеме - демодуляцию несущей и обратное преобразование трехуровневого сигнала в последовательность элементарных посылок двухуровневого сигнала, отличающийся тем, что, с

целью повышения помехоустойчивости, на передаче преобразование в трехуровневый сигнал производят разделением последовательности элементарных посылок двухуровневого сигнала на группы из трех

элементарных посылок и преобразованием каждой такой группы длительностью Зг в соответствующую группу длительностью 2Т (Т Зг /2) из двух элементарных посылок трехуровневого сигнала, частоту несущей

выбирают кратной 1/Т и синхронизируют фазу несущей с началом каждой элементарной посылки. на приеме обратное преобразование трехуровневого сигнала осуществляют преобразованием каждой

группы длительностью 2Т из двух элементарных посылок трехуровневого сигнала в соответствующую группу длительностью Зг из трех элементарных посылок двухуровневого сигнала и формирование из них последовательности элементарных посылок двухуровневого сигнала длительностью т,

Таблица 1

Продолжение таблицы 1

Таблица 2

Г