Способ кодирования и передачи информации

СООЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК БРЕТЕНИ институтдзеСР6,огваОоп- ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯ ПРИ. ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ И К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(54) СПОСОБ КОДИРОВАНИЯ ИЧИ ИНФОРМАЦИИ Изобретение относится к технике связи и вычислительной технике и может быть ис-. пользовано 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 в-ичных (в 2) сигналов сверточным кодом (СК) со скоростью К/и, где К- число одновременно кодируемых элементарных в-ичных сигналов; и - число .одновременно полученных кодированных элементарных в-ичных сигналов,2, Вычитание из амплитуды каждого 1-го кодированного сигнала ( -:Г, и) амплитуду ( - 1)-го кодированного сигнала.3. Задержка и-го кодированного сигнала на время, равное его длительности,718388 А 1(57) Изобретение относится к технике связи и вычислительной технике. Цель - повышение помехоустойчивости и передаваемой информации, Из.амплитуды 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,4, Вычитание из амплитуды первого кодированного сигнала амплитуду задержанного и-го кодированного сигнала.5, Увеличение амплитуды каждого разностного сигнала на величину ц 1 где о - число дискретных значений фазы модулирующего сигнала; 1 - единичная амплитуда в случае, если эта амплитуда отрицательна. При прочих условиях амплитуда не изменяется.6. Модуляция последовательности корированных элементарных в-ичных сигналов со сформированной амплитудой с помощью частотной модуляции (ЧМ) с непрерывной фазой (НФ) с индексом модуляции ) = р/с, где р и с - взаимно простые числа,7. Передача модулированных сигналов по каналу связи.Схема для осуществления способа включает сверточный кодер 1 (со скоростью В = К/и), вычитатели 2-5 сигналов, элемент 6 задержки (на длительность одного т-ичного, например. бинарного символа). форми 1718388рователи 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 ц 1, если амплитуда отрицательна, Для в = 2 (бинарный или двоичный сигнал) формирователь может быть выполнен на двухполупериодном выпрямителе. 10Сигналы частотной модуляции с непрерывной фазой пре ставляются выражениемЯ(т,а) = 2 Е,/Т, Хх сов(2 л 1 от+ср(т,а)+дЪ) где Ез - энергия символа; 15Тз - длительность символа;5 о - несущая частота сигнала;т - текущее время;Ъ - начальная фаза сигнала.Передаваемая информация содержится в фазес фр(т,а) =2 лЬ 3 : а;цг(т -Т,)бт- о = - о25 где а - в-ичный информационный символ;а 1 е( + 1, . 3, == (гп - 1) ), в - основание сигнала;р (1) - частотный импульс.Из этого выражения следует, что информационная последовательность, обеспечи вающая частотную модуляцию с непрерывной фазой, должна быть представлена в виде биполярной сигнальной последовательности а с( -1, +3 -(а - 1, Так как обычно кодовая информация пред стэвляется 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, 11; для четвертичного случая О3, 1- -1, 2-+1, 3-+3, 45 т,е, общем виде Ча, где Ч 6 (О, 1, 2 (щ- кодовый символ (сигнал), .а;6( -1, 3 + (в- символы (сигналы) на входе модулятора 12 (на выходе отображателя 11). 50Как известно, помехоустойчивость кодированной системы определяется при заданной сложности декодирующего устройства. Когда декодирование производится по критерию максимума правдоподобия с использованием алгоритма Витерби, сложность декодирующего устройства определяется числом состояний декодируемой сигнально-кодовой решетки Я = ц 0 и числом ветвей, входящих в узел Й = а, где 0 - основание СК: и - длина кодового ограничителя СК; в - основание сигнала ЧМНФ, Если используется СК со скоростью й = 1/2 (либо перфорированный код, полученный из СК со скоростью В:1/2), то при заданном основании сигнала в число ветвей, входящих в узел й, минимально и сложность декодера определяется числом состояний декодируемой сигнально-кодовой решетки 8 = ц 0Рассмотрим кодирование со скоростью кода Я = 1/2,Схему, приведенную на фиг, 1, можно заменить эквивалентной схемой (для кодовой скорости Я = 1/2), приведенной на фиг, 2. Здесь обозначены эквивалентные схемы 14 и 15 автоматов А 1 и А 2 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 двэ,Число состояний декодируемой сигнально-кодовой решетки равно Я = Я(СК) ЯА 1) Я(А 2), здесь Я(СК) = 0; Я(А 1) Я(А 2) = ц; Я(СК) - число состояний решетки СК; Я(А 1), Я(А 2) - соответственно число состояний автоматов А 1 и А 2 эквивалентных схем 14 и 15. Так как передаточная функция этих обьединенных автоматов А 1 и А 2 равна единице, получается, что Ч 1 = а 1, Ч 2 = а 2. В связи с этим ц = Я(А 1) = Я(А 2), т е, имеем Я = Я(СК)хЯ(А 1) = Я(СК) Я(А 2),-Из схемы, приведенной.на фиг. 2, видно, что состояние автомата А 1 определяется символами Ч 2, которые присутствуют на втором выходе кодера 1. Тогда нетрудно убедиться в том, что если для произвольного порождающего многочлена СК 6(Р) = Ь+ Ь 2 Р+ Ьз Р +. ЬпРп коэффициент Ьп имеетчетное значение(в том числе нуль), то Я(Я(СК) Я(А 1) = ц 0 . Получается упрощение сложности кодирующего устройства либо увеличение помехоустойчивости при заданной сложности декодера, Можно показать, что сочетание сверхточных кодеров для оснований кодов 0 = 4 с частотно-модулированными сигналами с индексами модуляции Р/ц = 1/4 и основанием а = 4 обеспечивает соответственно квадрат свободного евклидового расстояния ог = 4,00, б = 7,42 при числе состояний декодируемой сигнально-кодовой решетки Яа = 4, Яб 32. Соответственно б= 3,00, 016 = 7,00, для Яа = 4, Яб = 32.1718388 Фиг. яСоставитель О, РевинскийРедактор М. Стрельникова Гехред М.Моргентал Корректор М, Демч каз 891 Гираж Подпис ое ВНИИПИ Госудагственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва, Ж-З 5, Раушская наб 4/ Производственно-изд тельский комбинат "Патент", г. У. 1 л.Гагарина. 101 При заданной сложности декодирующего устройства без снижения скорости передачи данный способ кодирования позволяет значительно повысить помехоустойчивость,Формула и зоб ре те ни я Способ кодирования и передачи информации, включающий кодирование информационной последовательности элементарных в-ичных (т ) 2) сигналов сверточным кодом со скоростью К/и, где К - число одновременно кодируемых элементарных е-ичных сигналов; и- число одновременно полученных кодированных сигналов, модуляцию последовательности кодированных элементарных в-ичных сигналов с помощью частотной модуляции . с непрерывной фазой с индексом модуляции и - Р/ц, где ц - число дискретных значений фазы; Р и р - взаимно простые числа,. и передачу модулированных сигналов по каналусвязи, отл и ч а ю щи й с я тем, что, с целью повышения помехоустойчивости передаваемой информации, из амплитуды 5 каждого 1-го кодированного сигнала= 2, и)вычитают амплитуду ( - 1)-го кодированного сигнала, задерживают и-й кодированный сигнал на время. равное его длительности.из амплитуды первого кодированного сиг нала вычитают амплитуду задержанного иго кодированного сигнала, амплитуду каждого разностного сигнала увеличивают на величину ц 1, где г- единичная амплитуда, в случае, если эта амплитуда отрицатель на, и не меняют при прочих условиях, послечего осуществляют модуляцию последовательности кодированных элементарных щичных сигналов с помощью частотной модуляции с непрерывной фазой.20