Послідовності стрибкоподібної перебудови частоти для багатосмугових систем зв’язку

1. Спосіб одержання послідовності стрибкоподібної перестройки частоти (СПЧ), що включає етапи, на яких одержують першу послідовність елементів для виразу 1/k, де k - індекс для елементів в першій послідовності, одержують другу послідовність елементів для виразу logα 1/k на основі першої послідовності, при цьому вирази 1/k і logα 1/k оцінюють за допомогою операції по модулю р, де р - просте число, а α первісний корінь р, і виводять послідовності СПЧ на основі другої послідовності. 2. Спосіб за п. 1, який також включає одержання третьої послідовності елементів для виразу αk, в якому другу послідовність також одержують на основі третьої послідовності. 3. Спосіб за п. 1, в якому послідовність СПЧ дорівнює другій послідовності. 4. Спосіб за п. 1, в якому послідовність СПЧ є вертикально зсунутою версією другої послідовності. 5. Спосіб за п. 1, який також включає вибір простого числа р на основі необхідної довжини для другої послідовності. 6. Спосіб за п. 1, в якому послідовність СПЧ використовують для визначення конкретного діапазону частот з множини діапазонів частот, щоб використовувати для передачі даних в кожному з множини часових інтервалів. 7. Спосіб обробки даних для передачі в багатосмуговій системі зв'язку, що включає етапи, на яких: приймають дані для передачі у множині діапазонів частот, визначають конкретний один діапазон з множини діапазонів частот для використовування в кожному з множини часових інтервалів на основі послідовності стрибкоподібної перестройки часто 2 (19) 1 3 85839 4 використання в кожному з множини часових інтерпри цьому множина діапазонів частот відповідає валів на основі послідовності стрибкоподібної пепіддіапазонам, які забезпечуються МОЧРК. рестройки частоти (СПЧ), в якій послідовність СПЧ 22. Спосіб відновлення передачі даних в багатоформується на основі алгебраїчного виразу смуговій системі зв'язку, що включає етапи, на y(k)=logα 1/k (модуль р), де р - просте число, α яких: первісний корінь р, k - індекс для елементів посліодержують символи, що приймаються, для мнодовності СПЧ, а (модуль р) означає операцію по жини діапазонів частот, визначають конкретний модулю р, і один діапазон з множини діапазонів частот, що сигнальний процесор, який діє для обробки модувикористовуються для передачі даних в кожному з льованих даних для передачі в діапазонах частот, множини часових інтервалів, на основі послідовщо визначаються послідовністю СПЧ. ності стрибкоподібної перестройки частоти (СПЧ), 15. Модуль передавального пристрою за п. 14, в при цьому послідовність СПЧ призначається для якому баготосмугова система зв'язку реалізовує передачі даних і формується на основі алгебраїчмультиплексування з ортогональним частотним ного виразу y(k)=logα 1/k (модуль р), де р - просте розділенням каналів (МОЧРК), при цьому множина число, α - первісний корінь р, k - індекс для елемедіапазонів частот відповідає піддіапазонам, які нтів послідовності СПЧ, а (модуль р) означає опезабезпечуються МОЧРК, і в якому сигнальний рацію по модулю р, і процесор здійснює зворотне перетворення Фур'є обробляють символи, що приймаються, для діапана модульованих даних. зонів частот, визначених послідовністю СПЧ, для 16. Спосіб обробки даних для передачі в багатовідновлення передачі даних. смуговій системі зв'язку, що включає етапи, на 23. Пристрій для обробки даних в багатосмуговій яких: системі зв'язку, який містить: приймають дані для передачі на першому каналі засіб для одержання символів, що приймаються, інформаційного обміну, визначають конкретний для множини діапазонів частот, один діапазон з множини діапазонів частот для засіб для визначення конкретного одного діапазовикористовування для першого каналу інформану з множини діапазонів частот, що використовуційного обміну в кожному з множини часових інються для передачі даних в кожному з множини тервалів на основі першої послідовності стрибкочасових інтервалів, на основі послідовності стрибподібної перестройки частоти (СПЧ), при цьому коподібної перестройки частоти (СПЧ), при цьому перша послідовність СПЧ призначається для перпослідовність СПЧ призначається для передачі шого каналу інформаційного обміну і формується даних і формується на основі алгебраїчного вирана основі алгебраїчного виразу y(k)=logα 1/k (мозу y(k)=logα 1/k (модуль р), де р - просте число, α дуль р), де р - просте число, α - первісний корінь р, первісний корінь р, k - індекс для елементів посліk -індекс для елементів послідовності СПЧ, а (модовності СПЧ, а (модуль р) означає операцію по дуль р) означає операцію по модулю, модулю р, і обробляють дані для першого каналу інформаційзасіб для обробки символів, що приймаються, для ного обміну для передачі в діапазонах частот, видіапазонів частот, визначених послідовністю СПЧ, значених першою послідовністю СПЧ. для відновлення передачі даних. 17. Спосіб за п. 16, який також включає етапи, на 24. Спосіб одержання послідовності стрибкоподібяких: ної перестройки частоти, що включає етапи, на приймають дані для передачі на другому каналі яких: інформаційного обміну, визначають конкретний генерують першу послідовність елементів, які інодин діапазон з множини діапазонів частот для дексуються, використовування для другого каналу інформаційодержують другу послідовність елементів з виконого обміну в кожному часовому інтервалі на осристанням логарифмічної функції і операції по нові другої послідовності СПЧ, при цьому друга модулю з елементів першої послідовності, і послідовність СПЧ призначається для другого кагенерують послідовність стрибкоподібної переналу інформаційного обміну і формується на осстройки частоти, основуючись на другій послідовнові алгебраїчного виразу y(k)=logα 1/k (модуль р), ності. і 25. Спосіб за п. 24, в якому логарифмічна функція обробляють дані для другого каналу інформаціймістить logα 1/k і операція по модулю містить (моного обміну для передачі в діапазонах частот, видуль р), де р - просте число, α - первісний корінь р. значених другою послідовністю СПЧ. 26. Спосіб за п. 25, який також включає одержання 18. Спосіб за п. 17, в якому друга послідовність третьої послідовності елементів для виразу αk, при СПЧ є вертикально зсунутою версією першої поцьому другу послідовність одержують, основуюслідовності СПЧ. чись на третій послідовності. 19. Спосіб за п. 17, в якому перша і друга послідо27. Спосіб за п. 25, який також містить вибір просвності СПЧ формуються на основі різних первісних того числа р, на основі необхідної довжини для коренів одного і того ж простого числа. другої послідовності. 20. Спосіб за п. 17, в якому перша і друга послідо28. Передавач, що містить: вності СПЧ формуються на основі різних простих контролер, який генерує послідовність стрибкопочисел. дібної перестройки частоти з використанням лога21. Спосіб за п. 16, в якому багатосмугова система рифмічної функції і операції по модулю, зв'язку реалізовує мультиплексування з ортогонамодулятор, який модулює дані, і льним частотним розділенням каналів (МОЧРК), і 5 85839 6 перемикач, який призначає даним частоту з мно(модуль р), де р - просте число, α - первісний кожини частот відповідно до послідовності стрибкорінь р. подібної перестройки частоти. 30. Передавач за п. 28, в якому контролер вибирає 29. Передавач за п. 28, в якому логарифмічна фупросте число р, на основі необхідної довжини для нкція містить logα 1/k і операція по модулю містить другої послідовності. Даний винахід відноситься загалом до зв'язку і, більш конкретно, - до способів формування і використання послідовностей стрибкоподібної перебудови частоти (СПЧ) в багатосмугових системах зв'язку. У системі зв'язку розширення спектра зі стрибкоподібною перебудовою частоти (PC СПЧ) дані передаються в різних діапазонах частот протягом різних часових інтервалів (які також можуть згадуватися як "інтервали часу"). Ці діапазони частот можна забезпечувати мультиплексуванням з ортогональним частотним розділенням каналів (МОЧРК), іншими методами модуляції з декількома несучими або деякими іншими логічними структурами. При PC СПЧ передача даних перескакує з одного діапазону частот на інший діапазон частот псевдовипадковим способом. Це дозволяє передачі даних краще протистояти шкідливим впливам тракту типу вузькосмугових радіоперешкод, навмисних радіоперешкод, завмирання і т.п. Для заданої передачі даних конкретний діапазон частот, що підлягає використанню в кожному інтервалі часу, звичайно визначається на основі послідовності СПЧ або коду. Одночасно можуть посилатися множина передач даних з використанням різних послідовностей СПЧ. Ці послідовності СПЧ звичайно вибирають так, щоб вони мали чудові властивості автокореляції і взаємної кореляції (описані нижче). Ці властивості гарантують мінімальні радіоперешкоди між численними передачами даних внаслідок зсувів у часі і зсувів частоти в цих передачах. Послідовності СПЧ з чудовою кореляційною властивістю можна одержати на основі комп'ютерних досліджень або деяких інших звичайних способів. Однак комп'ютерне дослідження послідовностей СПЧ часто буває тр удомістким і займає багато часу. Крім того, деякі з цих інших звичайних способів забезпечують неоптимальні послідовності СПЧ, що мають менші, ніж чудові кореляційні властивості. Тому в те хніці є потреба в методах ефективного формування прийнятних послідовностей СПЧ і використання цих послідовностей СПЧ в багатосмугових системах зв'язку (наприклад, в системах МОЧРК). У даному описі заявлені способи формування послідовностей СПЧ, що мають чудові кореляційні властивості, і використання цих послідовностей СПЧ для різних застосувань. В одному аспекті послідовності СПЧ можна формувати на основі алгебраїчного виразу y(k)=logab/k (модуль p), де k індекс для елементів в послідовності СПЧ, p - непарне просте число, a - первинний корінь р, b ціле число, вибиране так, щоб воно відповідало нерівності 1£b£(р-1), а вираз (модуль р) означає операцію по модулю р. Можно формувати різні послідовності СПЧ з різними значеннями b, a і/або р, як описано нижче. У іншому аспекті дані можуть передаватися в багатосмуговій системі зв'язку різними способами, використовуючи послідовності СПЧ, що формуються на основі виразу y(k)=log ab/k (модуль p). У першій схемі передачі дані можуть передаватися на індивідуальних каналах "інформаційного обміну", кожний з яких може бути пов'язаний з відповідною послідовністю СПЧ, яка визначає конкретний піддіапазон для використання в кожному інтервалі часу. Nd піддіапазонів, доступних для передачі даних, можуть використовува тися для формування до Nd каналів інформаційного обміну. Кожний канал інформаційного обміну може призначатися статичним ІД (ідентифікатором) каналу, але динамічно відображатися на різні піддіапазони в різні інтервали часу, базуючись на пов'язаній з ним послідовності СПЧ. У другій схемі передачі кожна передача даних посилається в піддіапазонах, що визначаються на основі всієї або частині послідовності СПЧ. Для цієї схеми послідовність СПЧ може бути розібрана на множину сегментів СПЧ, і кожний сегмент СПЧ може призначатися для іншої передачі даних. Кожна передача даних може пересилатися в піддіапазонах, що визначаються призначеним сегментом СПЧ. Нижче більш детально описані різні аспекти і варіанти здійснення винаходу. Ознаки, сутність і переваги даного винаходу пояснюються сформульованим нижче докладним описом, що розглядається в зв'язку з кресленнями, на яких подібні посилальні позиції застосовуються відповідним чином по всьому тексту, і на яких: Фіг 1 зображує процес формування послідовності СПЧ на основі алгебраїчного виразу y(k)=loga1/k (модуль p); Фіг.2А зображує відображення послідовності СПЧ, для р=7 і a=3, на двовимірну плоску матрицю; Фіг.2В ілюструє двовимірну автокореляцію послідовності СПЧ, показаної на Фіг.2А; Фіг.2С зображує формування різних послідовностей СПЧ за допомогою вертикального зміщення; Фіг.3А зображує структуру піддіапазонів для системи зв'язку МОЧРК; Фіг.3В зображує стр уктуру піддіапазонів, яку можна використати для передачі контрольних сигналів і даних в системі МОЧРК; Фіг.4А зображує відображення каналів інформаційного обміну на піддіапазони на основі послідовності СПЧ, показаної на Фіг.2А; Фіг.4В зображує призначення різних сегментів СПЧ для різних користувачів; 7 85839 8 Фіг.5 зображує безпровідну багатосмугову сисчисла р. Для заданого значення ρ можна формутему зв'язку; вати одну або більше послідовностей СПЧ на осФіг.6 і 6В зображують блок-схеми базової станові одного або більше первинних коренів р. Пернції і термінала, відповідно. винний корінь a простого числа p має властивість, Термін "зразковий" використовується в описі яка полягає в тому, що його можна використати для позначення "служить як приклад, зразок або для формування всіх (р-1) можливих елементів ілюстрація". Будь-який варіант здійснення або поля Галуа GF(p). Це можна одержати за допомоконструкція, описані тут як "зразкові", не повинні гою (1) піднесення первинного кореня a до різних обов'язково розглядатися як переважні або вигідні ступенів від 1 до (р-1) і (2) виконання операції (мов порівнянні з іншими варіантами здійснення або дуль р) на результатах піднесення до степеня. Для конструкціями. заданого значення ρ первинні корені ρ звичайно У даному описі заявлені способи формування відомі або можуть бути встановлені. послідовностей СПЧ, що мають чудові властивості Фіг.1 зображує графічн у схему програми продвовимірної автокореляції і взаємної кореляції цесу 100 формування послідовності СПЧ на основі (описані нижче). Ці послідовності СПЧ можна виалгебраїчного виразу, показаного в рівнянні (1). користовувати для різних застосувань типу багаСпочатку вибирають відповідне просте число р, тосмугови х систем зв'язку, радіолокаційної станції, яке перевищує необхідну до вжину послідовності гідроакустичної станції і т.п. СПЧ (етап 112). Для описаного нижче прикладу У одному аспекті послідовності СПЧ можна просте число вибране рівним р=7. Потім вибираформувати на основі наступного алгебраїчного ють первинний корінь a простого числа p (етап виразу: 114). Просте число p може мати численні первинні корені, кожний з яких можна використати для фо1 рмування відмінної послідовності СПЧ. Для описаy(k ) = loga (модуль р ), ного нижче прикладу первинний корінь вибраний Рівняння (1) k рівним a=3. для 1 £ k £ (p - 1) У подальшому описі оцінка різних алгебраїчних виразів, типу 1/k, a k, logak і loga1/k, виконана за де k - індекс для елементів в послідовності допомогою операції (модуль p). Це гарантує, що СПЧ; результати для всіх цих виразів відносяться до p - непарне просте число; поля Галуа GF(p). a - первинний корінь р; Спочатку одержують послідовність з (р-1) (модуль р) означає операцію по модулю р; і елементів для виразу "1/k" (етап 116) на основі у(k) представляє послідовність СПЧ з (р-1) наступної властивості: елементами. Показаний в рівнянні (1) вираз можна оцінити на основі алгебраїчних властивостей кінцевих полів, як описано нижче. Послідовність СПЧ, що формується на основі рівняння (1), включає в себе (р-1) елементів або кодових елементів, кожний з яких має значення, яке відноситься до кінцевого поля, що визначається полем Галуа GF(p). Зокрема, значення кожного елемента послідовності СПЧ відноситься до діапазону значень [1... (р-1)]. Це забезпечується операцією (модуль р) в рівнянні (1). Можна формувати послідовності СПЧ різних довжин, вибираючи власні значення для простого k·k-1 (модуль р)=1, для 1£k£(р-1) Рівняння (2) де k-1 є іншим представленням виразу 1/k. Рівняння (2) показує, що добуток k і його зворотної величини, k-1, дорівнює одиниці. У таблиці 1 показані результати одержання оцінки для виразу "1/k" на основі рівняння (2) і для р=7. Потім одержують послідовність з (р-1) елементів для виразу "a k" (етап 118). У таблиці 2 представлені результати оцінки для виразу "a k" для р=7 і a=3. 9 85839 Потім одержують послідовність з (р-1) елементів для виразу "logak" (етап 120). Цю послідовність можна одержати на основі наступного дослідження: K->a k Рівняння (3а) є еквівалентним logak->loga(a k)=k 10 з таблиці 1, а loga1/k=loga4=4 з таблиці 3. Кожний з елементів послідовності, що залишилися, для виразу loga1/k може бути одержаний аналогічним чином. У таблиці 4 показана послідовність елементів для loga1/k для р=7 і a=3 (другий стовпець). Таблиця 4 також показує послідовність елементів для loga1/k для р=7 і a=5 (третій стовпець). Рівняння (3b) Рівняння (3а) і (3Ь) показують, що відображення k в a k є таким самим, як відображення logak в k. Таким чином, відображення k в logak може бути одержане за допомогою заміни відображення k на a k, щоб одержати відображення a k в k, яке можна потім використати як відображення k в logak. У таблиці 3 показані результати рішення для виразу "logak" на основі відображення k в a k, показаного в таблиці 1 для р=7. Два крайніх лівих стовпці в таблиці 3 одержані з другого і першого стовпців в таблиці 2, а два крайніх правих стовпці в таблиці 3 одержані шляхом впорядковування р-1 елементів в двох крайніх лівих стовпцях в порядку зростання для k. Етап 120 може бути опущений, оскільки послідовність для a k можна зберегти в таблиці, а послідовність для logak можна одержати, індексуючи цю таблицю належним чином. Потім одержують послідовність з (р-1) елементів для виразу "loga1/k" (етап 122), виконуючи наступні етапи для кожного значення k, для 1£k£(р1): - визначення 1/k (наприклад, на основі таблиці 1), і - визначення loga1/k (наприклад, на основі таблиці 3). Для приведеного вище прикладу з р=7 і a=3, для першого елемента k=1 зворотна величина з таблиці 1 складає 1/k=1, a loga1/k=log ak=6 з двох крайніх правих стовпців в таблиці 3. Для другого елемента k=2, зворотна величина становить 1/k=4 Для простоти у ви щезазначеному описі передбачається, що для використання одержують всю послідовність елементів для кожного проміжного виразу (1/k, a k і logak), щоб вивести послідовність елементів для виразу loga1/k. Послідовність для loga1/k можна також одержувати поступово, наприклад, для кожного значення k, по одному елементу, від k=1 до k=p-1. Можна показати, що послідовності СПЧ, що формуються на основі рівняння (1), мають чудові властивості двовимірної (2-D) автокореляції і взаємної кореляції. Чудова властивість автокореляції походить з факту, що для послідовності СПЧ у(k), що формується на основі рівняння (1), згортка сигналу стрибкоподібної перебудови частоти u(t, y(k)), що формується з використанням цієї послідовності СПЧ з сигналом u(t+t, y(k)+Df), забезпечує (а) максимальне значення (тобто високе пікове значення) при нульовому зсуві частоти (Df=0) і нульовому зсуві в часі (t=0), і (b) мінімальне значення при інших зсува х часто ти і/або зсувах в часі (тобто є маленький бічний пелюсток максимальної висоти 1/Ν, де N - довжина послідовності СПЧ для t¹0 і Df¹0). Чудова властивість взаємної кореляції походить з факту, що для деяких значень p згортка сигналу стрибкоподібної перебудови частоти u(t, y(k)), що формується з використанням послідовності СПЧ у(k), з іншими сигналами стрибкоподібної перебудови частоти ui(t, yi(k)), що формуються з використанням інших послідовностей СПЧ уi(k), також забезпечує мінімальне значення, де інші послідовності СПЧ уi(k) також одержані на основі рівняння (1), але з іншими відповідними значеннями для p і/або a. Фіг.2А зображує відображення зразкової послідовності СПЧ, що формується на основі рівнян 11 85839 12 кож мають чудові властивості двовимірної автоконя (1) з р=7 і a=3, на квадратну двовимірну плоску реляції і взаємної кореляції так само, як незсунута матрицю з розміром (p-1)x(p-1). Це відображення одержане за допомогою маркування "х" в прямокупослідовність СПЧ. Вертикально зсунуті версії послідовності СПЧ можуть бути виражені як: тнику, щ відповідає значенню у(k), для кожного значення k (тобто відображення значень, показаних у др угому стовпці в таблиці 4, відносно знаb y(k ) = loga (модуль р), чень в першому стовпці). Рівняння (4) k Чудові властивості двовимірної автокореляції і для 1 £ k £ (p - 1) взаємної кореляції можна проілюструвати графічно, використовуючи двовимірну плоску матрицю. де b, для 1