Спосіб перетворення дворівневого сигналу

Изобретение относится к импульсной технике и технике связи и может быть использовано в системах цифровой связи при передаче цифровых сигналов по любым направляющим системам. Известен способ преобразования двухуровневого сигнала [1], при котором цифровую информацию содержат дискретные значения амплитудных весовых коэффициентов импульсов, сдвинутых во времени и образующи х импульсную последовательность. Этой последовательностью, представляющей собой сигнал базовой полосы, модулируют по частоте или фазе высокочастотную несущую. При этом в цифровом сигнале базовой полосы до модуляции длительность импульсов расширяется, а после демодуляции - сжимается. Недостатком такого способа преобразования сигналов является низкая помехоустойчивость из-за необходимости дополнительного преобразования цифрового сигнала (расширение импульсов перед модуляцией и сжатие импульсов после демодуляции), а также кодирование цифровой информации в дискретности амплитуды. Известен также способ преобразования цифрового сигнала [2], заключающийся в том, что цифровой поток расчленяется на nq частичных слов в определенным числом разрядов. Частичные слова преобразуются в некоторое число импульсов, соответствующее числу частичны х слов из общего N-разрядного цифрового сигнала. Недостатком этого способа является низкая помехоустойчивость обусловленная необходимостью расширения полосы частот в групповом тракте, а также недостаточная защищенность от амплитудных помех, что присуще этому виду модуляции. Наиболее близким к предложенному способу по совокупности признаков является выбранный в качестве прототипа способ преобразования двоичного сигнала в многоуровневый сигнал [3]. Известный способ включает преобразование последовательности импульсов входного двоичного сигнала в параллельные группы из нескольких импульсов, преобразование этих гр упп в параллельные группы из четырех многоуровневых импульсов с одинаковым числом положительных и отрицательных возможных уровней амплитуды и преобразование этих параллельных групп в последовательность выходных многоуровневых импульсов. Недостатком этого способа является низкая помехоустойчивость преобразованного сигнала при передаче его по каналам связи с ограниченной полосой частот и наличие искажений амплитудно-частотной характеристики (АЧХ) и фазо-частотной характеристики (ФЧХ) канала. В этом случае величина межсимвольной интерференции будет существенной и особенно ощутимой в комбинациях, например: Н+Н (236); +++ (237) и т.п В основу изобретения поставлена задача усовершенствовать способ преобразования двухуровневого сигнала путем уменьшения влияния межсимвольной интерференции, что обеспечивает повышение помехоустойчивости. Достижение указанного технического результата при использовании изобретения позволяет снизить требования к качеству АЧХ и ФЧХ канала передачи. Выигрыш по помехоустойчивости может быть использован для упрощения приемо-передающего оборудования либо соответствующего увеличения длины участка регенерации цифрового сигнала, причем в результате преобразования результирующие коды являются квазибалансными (при передаче случайных последовательностей), т.е. содержащими малую энергию спектральных составляющих в области низких частот благодаря своей двухполярности. Кроме того, использование предложенного способа позволяет исключить обязательное скремблирование сигнала на передаче и повысить скрытность связи. Сущность изобретения заключается в том, что в способе преобразования двухуровневого сигнала, включающем преобразование последовательности импульсов входного двухуровневого сигнала в параллельные группы из нескольких импульсов, преобразование этих групп в параллельные группы из четырех многоуровневых импульсных сигналов с одинаковым числом положительных и отрицательных возможных уровней амплитуды и преобразование этих параллельных групп в последовательность выходных многоуровневых импульсных сигналов, согласно изобретению число импульсов в параллельных группах входного двухуровневого сигнала выбирают равным четырем, длительности многоуровневых импульсных сигналов выбирают равными периоду повторения входного двухуровневого сигнала, а ненулевую амплитуду имеет один из четырех многоуровневых импульсных сигналов в каждой параллельной группе. Такая совокупность существенных признаков позволяет уменьшить плотность следования значащих символов (единиц), что снижает межсимвольную интерференцию за счет исключения влияния "преддействия" и "последствия" соседних символов. Указанный эффект может быть усилен, если число возможных уровней амплитуды вы ходных импульсных сигналов выбрать равным четырем, т.к. при этом достигается более рациональное использование динамического диапазона группового сигнала, что позволяет увеличить минимальное расстояние между различаемыми уровнями. Кроме того, указанный эффект может быть усилен введением запрета использования четвертого тактового интервала в каждой параллельной группе, при одновременном увеличении числа дискретных уровней амплитуды на два - до шести уровней, т.е. в каждой параллельной группе из четырех многоуровневых импульсов последний импульс будет являться одним из трех импульсов с нулевой амплитудой, а число уровней амплитуды выходных импульсов выбрано равным шести. При этом исключаются комбинации при передаче случайного цифрового сигнала, содержащие два рядом стоящих символа на границе групп и соответственно повышается помехоустойчивость от межсимвольных переходов. Такое осуществление способа дает возможность передавать совместно с сигналом синхроимпульсы и телеметрическую информацию. На фиг. 1 и фиг. 2 приведены временные диаграммы, поясняющие заявленный способ. На фиг. 2а приведена в качестве исходного группового цифрового сигнала псевдослучайная последовательность длиной 25-1. На фиг. 2б и в показаны преобразованные сигналы: фиг. 2б соответствуе т способу, иллюстрированному фиг. 1б; фиг. 2в соответствует способу, иллюстрированному фиг. 1в; на диаграммах фиг. 2 указаны коэффициенты амплитуды токовых сигналов. На фиг. 3 представлена схема устройства, реализующего данный способ. Устройство содержит передатчик 1 и приемник 2. Передатчик 1 включает: преобразователь 3 цифрового сигнала из последовательного в параллельный код; преобразователь 4 кода; сумматор 5. При атом один вход преобразователя 3 является входом цифрового сигнала, другой - входом тактовых импульсов. Приемник 2 включает: решающее устройство 6; счетчик тактовых интервалов 7; декодирующее устройство 8; преобразователь 9 кода из параллельного в последовательный. Способ осуществляют следующим образом. Случайный двоичный цифровой сигнал с длительностью æ 1 ö ÷ разбивают на равные группы с длительностью каждой, равной Т . n = Т . 4. На фиг. 1а импульсов Т ç T = / ç f такт ÷ è ø показаны все возможные комбинации двоичных символов в такой группе с указанием соответствующего десятичного числа. Каждую такую группу представляют двухполярным дискретным сигналом (см. фиг. 1б) в виде одного импульса (положительного или отрицательного) длительностью Т, расположенного на интервале длительностью t = T × n = T × 4 с дискретной фазой, кратной Т. Амплитуда импульсов при этом имеет число n дискретных уровней. На фиг. 1б это амплитуды с коэффициентами +1; -1; +3; -3. Преобразование сигнала осуществляется в предположении, чтобы ошибка в приеме преобразованного сигнала приводила к одиночной ошибке в двоичном сигнале (правило Грея). Алгоритм преобразования сводится к следующему: каждой группе, содержащей n = 4 двоичных символа (2n = 24 - возможных комбинаций) ставят в соответствие на интервале времени, равном длительности группы, один импульс длительности Т, положительной или отрицательной полярности с амплитудой, имеющей 4 дискретных значения (2n-2). При таком преобразовании общее число посылок постоянного тока (значащих ) символов) уменьшается на 56% (16 - на рис. 1а и 7 на рис. 1б), что соответствует увеличению помехозащищенности от межсимвольной интерференции на 7,18 дБ при использовании на передаче формирующего фильтра типа "приподнятый косинус" при коэффициенте сглаживания a = 0,5 . У казанная величина получена как оценка раскрыва глаздиаграммы. В то же время, увеличение числа уровней вносит ухудшение характеристики ошибок, равное 20 lg (L-1), где L - число уровней. Для L = 4 это ухудшение составит величину порядка 9,5 дБ. Однако, если максимальную амплитуду увеличить в (L-1) раз, то вероятность ошибки в L - уровневой системе становится равной вероятности ошибки в двоичной системе с точностью до нескольких десятых долей децибела. С учетом этого обстоятельства можно рассчитывать на выигрыш по помехоустойчивости о т снижения влияния межсимвольной интерференции ориентировочно до 7 ДБ. На временных диаграммах фиг. 1 в исключены комбинации, содержащие два рядом стоящих символа на границах групп, т.е. запрещено использование четвертого тактового интервала в каждой группе из четырех символов при одновременном увеличении числа уровней до 6 сдискретными коэффициентами -5, -3, -1, +1, +3, +5, Результаты моделирования на ЭВМ подтвердили низкое влияние произвольной АЧХ и линейно-ломаной ФЧХ канала. При. этом раскрыв глаздиаграммы сохранился на уровне 66%, в то время как передача цифрового сигнала без такого преобразования практически невозможна по такому каналу без коррекции его характеристик, т.е. данный способ преобразования сигнала предъявляет менее жесткие требования к характеристикам канала и не требует не всегда возможной коррекции этих характеристик. При этом способе преобразования три дискретных значения амплитуды с коэффициентами -5, +5, и -3 на первом тактовом интервале каждой группы остаются незадействованными и могут быть использованы для передачи синхросигнала, служебной телеметрической и другой информации.