Система передачи и приема телекодовой информации
Полезная модель относится к области техники связи и может быть использована в устройствах, обеспечивающих возможность приема и передачи телекоммуникационных данных с требуемой достоверностью при фиксированных затратах энергии.
Содержит на передающей стороне последовательно соединенные между собой источник дискретного сообщения 1, двоичный сверточный кодер 2, дешифратор 3, М-ичный модулятор 4 и оконечные каскады радиопередатчика 5, а на приемной стороне - получатель дискретного сообщения 11 и последовательно соединенные между собой радиоприемник 7, М-ичный демодулятор 8, сверточный декодер 9, содержащий дешифратор, шифратор 10 и получатель дискретного сообщения 11, за счет чего обеспечивается повышение помехоустойчивости системы передачи и приема телекодовой информации и уменьшение энергетических затрат.
Полезная модель относится к области техники связи и может быть использована в устройствах, обеспечивающих возможность приема и передачи телекоммуникационных данных с требуемой достоверностью при фиксированных затратах энергии.
Известна система приема и передачи данных, содержащая на передающей стороне последовательно соединенные между собой источник дискретного сообщения, М-ичный модулятор и оконечные каскады радиопередатчика, а на приемной стороне - получатель дискретного сообщениям последовательно соединенные между собой радиоприемник и М-ичный демодулятор [1].
Недостаток известной системы приема и передачи данных состоит в том, что при воздействии интенсивной помехи появляются неустранимые ошибки на выходе демодулятора приемника, что свидетельствует о не совсем высокой помехозащищенности этой известной системы приема и передачи данных.
Наиболее близким к предлагаемому техническому решению в качестве прототипа является система передачи данных, содержащая на передающей стороне последовательно соединенные между собой источник дискретного сообщения, двоичный кодер, недвоичный кодер, М-ичный модулятор и оконечные каскады радиопередатчика, а на приемной стороне - получатель дискретного сообщения и последовательно соединенные между собой радиоприемник, М-ичный демодулятор и недвоичный декодер [2].
Недостатком прототипа является большая избыточность информации, вносимая в передаваемое сообщение, а, следовательно, и большие затраты энергии, необходимые для обеспечения требуемой достоверности приема сообщения в условиях воздействия аддитивных помех и шумов.
Целью полезной модели является уменьшение энергетических затрат на корректирующее кодирование и повышение помехоустойчивости системы передачи и приема телекодовой информации.
Сущность полезной модели заключается в том, что кроме известных и общих отличительных признаков, которые характеризуются тем, что на передающей стороне система передачи данных содержит последовательно соединенные между собой источник дискретного сообщения, двоичный кодер, недвоичный кодер, М-ичный модулятор и оконечные каскады радиопередатчика, а на приемной стороне система передачи данных содержит получатель дискретного сообщения и последовательно соединенные между собой радиоприемник, М-ичный демодулятор и недвоичный декодер, предполагаемая система передачи и приема телекодовой информации содержит на передающей стороне последовательно соединенные сверточный кодер и дешифратор, включенные в разрыв последовательной цепи между источником сообщения и М-ичным модулятором, и на приемной стороне содержит последовательно соединенные между собой сверточный декодер, дешифратор и шифратор, включенные в разрыв цепи между М-ичным демодулятором и получателем дискретного сообщения.
Новизна полезной модели состоит в том, что предлагаемая система передачи и приема телекодовой информации содержит на передающей стороне последовательно соединенные сверточный кодер и дешифратор, включенные в разрыв последовательной цепи между источником сообщения и М-ичным модулятором, и на приемной стороне содержит последовательно соединенные между собой сверточный декодер, дешифратор и шифратор, включенные в разрыв цепи между М-ичным демодулятором и получателем дискретного сообщения, что обеспечивает повышение помехоустойчивости системы передачи и приема телекодовой информации и уменьшение энергетических затрат на корректирующее кодирование кодом.
Функциональная схема предлагаемой системы передачи и приема телекодовой информации изображена на чертеже, где обозначено:
1 - источник дискретного сообщения;
2 - двоичный сверточный кодер;
3 - дешифратор;
4 - М-ичный модулятор;
5 - оконечные каскады радиопередатчика;
6 - аддитивная смесь помехи и шума;
7 - радиоприемник;
8 - М-ичный демодулятор;
9 - сверточный декодер и дешифратор;
10 - шифратор;
11 - получатель дискретного сообщения.
В исходном положении выход источника дискретного сообщения 1 подключен через двоичный сверточный кодер 2, дешифратор 3 и М-ичный модулятор 4 к входам оконечных каскадов радиопередатчика 5, выход которого совместно с аддитивной смесью помехи и шума 6 связан с входом радиоприемника 7, выход которого, в свою очередь, подключен через М-ичный демодулятор 8 и сверточный декодер 9, содержащий дешифратор, и шифратор 10 к входу получателя дискретного сообщения 11.
Предлагаемая система передачи и приема телекодовой информации работает следующим образом.
Передаваемая последовательность информационных символов сообщения, поступающая от источника дискретных сообщений 1, кодируется двоичным сверточным кодом и поступает на вход дешифратора 3. Дешифратор 3 каждой n-разрядной последовательности двоичных символов с использованием элементов поля Галуа ставит в соответствие недвоичное кодовое слово из числа 2n и подает его на вход М-ичного модулятора 4, для последующей передачи радиосигналами.
В случае передачи кодированного сообщения сигналами частотной манипуляции вероятность ошибки в приеме символа сообщения определяется выражением
где - число сочетаний из (М-1) по i;
- отношение энергии сигнала символа кода к спектральной плотности NШ шума.
Необходимым условием правильной работы предлагаемой системы передачи и приема телекодовой информации является соответствие оснований кода (поля Галуа) q и манипуляции радиосигнала М.
Таким образом, формируется недвоичный сверточный код, длительность и энергия каждого символа EC(q2) которого в log2M раз больше длительности и энергии символа исходного двоичного сверточного кода E C(q=2).
Учитывая, что EC(q2)=EC(q=2)·log2M, очевидно, что увеличение основания кода и манипуляции радиосигнала (q=М) вызывает уменьшение вероятности ошибки символа р (1) кода при неизменной мощности излучения радиопередатчика.
На приемной стороне сверточный декодер с использованием шифратора выносит решение о принятой последовательности недвоичных символов с вероятностью ошибки, равной
где tu - число ошибочно принятых символов, гарантированно исправляемых кодом при любом способе декодирования;
N - длина кода.
Декодированные недвоичные символы поступают на вход шифратора 10, который осуществляет их преобразование в двоичное сообщение.
Известные методы декодирования сверточных кодов (Витерби, последовательное декодирование и др.) предполагают наличие в структуре декодирующего устройства аналога кодирующего устройства, вырабатывающего все возможные наборы кодовых слов, для их последующего сравнения с принятой последовательностью символов. В предлагаемой системе передачи и приема телекодовой информации в структуру сверточного декодера включен дешифратор, позволяющий осуществлять сравнение недвоичных кодовых слов двоичного сверточного кодера и принятой последовательностью недвоичных символов.
Промышленная осуществимость предлагаемой полезной модели обосновывается тем, что в ней используются известные в аналоге и прототипе узлы и элементы комбинаторной техники по своему прямому функциональному назначению. В организации-заявителе изготовлена модель системы передачи и приема телекодовой информации в 2009 году.
Положительный эффект от использования полезной модели состоит в том, что уменьшается не менее чем на 20% расход энергии на формирование корректирующих импульсов сверточного кода для обнаружения и исправления ошибок в принятом сообщении. Одновременно повышается не менее чем на 20% помехозащищенность радио телекоммуникационной системы передачи и приема данных.
Источники информации:
1. Феер К., Беспроводная цифровая связь. Методы модуляции и расширения спектра: Пер с англ. - М.: Радио и связь, 2001., 480 с., (аналог).
2. Патент на полезную модель 63605 РФ, Система передачи и приема дискретных сигналов, авторы: А.В.Зеленевский и Ю.В.Зеленевский, МПК H01Q 13/20, приоритет: 2007.05.27, (прототип).
Система передачи и приема телекодовой информации, содержащая на передающей стороне последовательно соединенные между собой источник дискретного сообщения, двоичный кодер, недвоичный кодер, М-ичный модулятор и оконечные каскады радиопередатчика, а на приемной стороне - получатель дискретного сообщения и последовательно соединенные между собой радиоприемник, М-ичный демодулятор и недвоичный декодер, отличающаяся тем, что содержит на передающей стороне последовательно соединенные сверточный кодер и дешифратор, включенные в разрыв последовательной цепи между источником сообщения и М-ичным модулятором, и на приемной стороне содержит последовательно соединенные между собой сверточный декодер, дешифратор и шифратор, включенные в разрыв цепи между М-ичным демодулятором и получателем дискретного сообщения.