Спосіб частотного ущільнення вузькосмугових інформаційних каналів

1 Спосіб частотного ущільнення вузькосмугових інформаційних каналів, який полягає в тому, що в передавачі здійснюють багаточастотне кодування інформаційного сигналу з заданим фіксованим рознесенням несучих за під каналами, сформований багаточастотний сигнал далі каналізують на приймальний пристрій, де над прийнятим інформаційним сигналом здійснюють операцію аналого-цифрового перетворення, формування квадратурних складових та швидкого перетворення Фур'є (ШПФ), за результатами ШПФ здійснюють декодування сигналів шляхом визначення амплітудних складових кожної з несучих прийнятого сигналу, який відрізняється тим, що рознесення несучих сигналів частоти о-кодова ного повідомлення здійснюють з урахуванням можливості їх подальшого над релеї всь кого розрізнення за частотою при виконанні вимог інформаційної надійності, в приймачі для декодування інформаційного повідомлення за отриманими після ШПФ напругами цифрових сигналів визначають амплітудні складові для кожної несучої 2 Спосіб по п 1, який відрізняється тим, що в приймачі амплітудні складові для кожної несучої визначають за виразом _cfs) d l J квадратурні складові комплексного значення відгуку j-ro ШПФ-фільтра, sinS (w ~w ) ^ 11" 1 -~w x sin j f = _ _ „ ™ __ i f ( w }= S J [ [ S sinOwJ ' значення характеристики синтезованих шляхом ШПФ частотних фільтрів, wj, Wk, w m - частоти з множини заданих, виражені в частках ширини характеристики ШПФ-фільтра 47835 4 Спосіб по пп 1 - 3, який відрізняється тим, що аналого-цифрове перетворення сигналів здійснюють з періодом дискретизації, кратним непарному числу чвертей періоду центральної для інформаційного пакета частоти, отримані в 2S (2S > М) послідовних відліках часу цифрові напруги сигналів розділяють на парні й непарні за номером слідування вибірки з подальшим використанням їх як квадратурних складових для виконання Sточкового ШПФ 5 Спосіб по пп 1 - 3, який відрізняється тим, що формування квадратурних складових здійснюють шляхом дискретного перетворення Гільберта в режимі ковзаючого вікна над заданою КІЛЬКІСТЮ ВІДЛІКІВ, яка залежить від порядку фільтра Гільберта 6 Спосіб по пп 1 - 5, який відрізняється тим, що в передавачі додатково до частотно-дискретного кодування здійснюють амплітудне кодування несучих шляхом установлення у ВІДПОВІДНІСТЬ дискретним значенням амплітуди сигналів заданої кодової комбінації інформаційного повідомлення 7 Спосіб по пп 1 - 5, який відрізняється тим, що в передавачі додатково до частотно-дискретного кодування здійснюють амплітудно-фазове кодування несучих шляхом установлення у ВІДПОВІДНІСТЬ дискретним значенням квадратурних складових амплітуди сигналів заданої кодової комбінації інформаційного повідомлення Винахід стосується техніки електрозв'язку і може бути використаний в модемних ЛІНІЯХ зв'язку та інших телекомунікаційних системах з частотним розподілом каналів Відомо, ЩО ДЛЯ поширення перепускної здатності систем зв'язку з частотним розподілом каналів традиційно застосовувався метод розширення їх смуги пропускання Такий ПІДХІД головним чином був обумовлений застосуванням аналогових методів розфільтровки сигналів або ж цифрових еквівалентів таких процедур, що не дозволяють розділяти сигнали з несучими, частоти яких відрізняються менше, ніж на ширину смуги пропускання частотного фільтра Однак цей ПІДХІД пов'язаний з необхідністю постійного оновлення фізичних каналів зв'язку й відкидає можливість застосування розгалужених Сукупність операцій над сигналом у способіпрототипі полягає, зокрема, в наступному В передавачі здійснюють багаточастотне кодування інформаційного сигналу з заданим фіксованим рознесенням несучих за підканалами, сформований багаточастотний сигнал далі каналізують на приймальний пристрій, де над прийнятим інформаційним сигналом здійснюють операцію аналого-цифрового перетворення, формування квадратурних складових та швидкого перетворення Фур'є, за результатами ШПФ здійснюють декодування сигналів шляхом визначення амплітудних складових кожної з несучих прийнятого сигналу на СЬОГОДНІШНІЙ день вузькосмугових ЛІНІЙ обміну інформацією Оскільки рано чи пізно виникають обмеження на припустиму смугу каналу, традиційний ПІДХІД не завжди у змозі задовольнити існуючим вимогам Серед відомих методів частотного ущільнення каналів зв'язку найбільш близьким за своєю сутністю до способу, що заявляється, є метод OFDM -ортогональної частотної дискретної модуляції [1] Сутність його полягає втому, що вся відведена сума частот розділяється на велику КІЛЬКІСТЬ підканалів фіксованої ширини Фактично OFDM можна розглядати як набір суміжних амплітудно-модульованих систем, що працюють паралельно на несучих, кожна з яких відповідає частоті тону підканалу Для забезпечення ортогональності між різними підканалами номінали їх несучих визначаються таким чином, щоб вони співпадали з максимумами амплідутно-частотної характеристики частотних фільтрів, синтезованих шляхом операції швидкого перетворення Фур'є (ШПФ) над цифровою сигнальною вибіркою У цьому випадку сигнали, отримані після ШПФ, являються ортогональними і в ідеалі (наприклад, за умов відсутності доплерівського зсуву частоти) не впливають один на одного Зазначений спосіб-прототип дозволяє суттєво ущільнити вузькосмугові інформаційні канали у порівнянні з аналоговими системами зв'язку з частотно-дискретним кодуванням та їх цифровими еквівалентами Однак таке ущільнення обмежується шириною смуги синтезованих шляхом ШПФ частотних фільтрів Тому технічне завдання, вирішуване заявленим винаходом, полягає в удосконаленні основної ідеї методу OFDM шляхом застосування більш щільного розташування несучих частотних каналів зв'язку на підставі їх надрелеівського розрізнення Сутність заявленого способу полягає в тому, що рознесення несучих сигналів частотнокодованого повідомлення здійснюють з урахуванням можливості їх подальшого надрелеівського розрізнення за частотою при виконанні вимог інформаційної надійності, в приймачі для декодування інформаційного повідомлення за отриманими після ШПФ напругами цифрових сигналів визначають амплітудні складові для кожної несучої При цьому в найпростішому випадку амплітудні складові для кожної несучої можуть визначати за виразом ^ "S-det ; m ~ U ' - ' M ' ( 1 ) де S - розмірність (КІЛЬКІСТЬ ТОЧОК) операції ШПФ, 47835 f f,(w2) f,(w3) ... f,(wM) f2(w,) det= i(w,) fj(wj) f2(w3) ... f2(wM) £,(Wl) f,(w2) f3(Wj) ... f3(wM) ^м(^|) fM(w2) fM(w3) ... f M (wJ tc(s> m , - частковий визначник, отриманий з det ВІДПОВІДНОГО ], причому заміною стовпчика вектором вільних членів [В U •їм 2M зм f ЗМ - , - частковий визначник, отриманий з det заміною ВІДПОВІДНОГО стовпчика вектором вільних членів [В ], причому m квадратурні складові комплексного значення відгуку j-ro ШПФ-фільтра, г Г Г [ Г sins tJ x sim і [ [ - значення характеристики синтезованих шляхом ШПФ частотних фільтрів, w,, Wk, w m - частоти з множини заданих, виражені в долях ширини характеристики ШПФфільтра Для спрощення операцій заявленого способу аналого-цифрове перетворення сигналів здійснюють з періодом дискретизації, кратним непарному числу чвертей періоду центральної для інформаційного пакету частоти, отримані в 2S (2S > М) послідовних відліках часу цифрові напруги сигналів розділяють на парні й непарні за номером слідування вибірки з подальшим використанням їх в якості квадратурних складових для виконання Sточкового ШПФ В відповідальних випадках формування квадратурних складових може здійснюватись шляхом дискретного перетворення Гілберта, в режимі ковзаючого вікна над заданою КІЛЬКІСТЮ ВІДЛІКІВ, яка залежить від порядку фільтра Гілберта З метою підвищення перепускної здатності системи зв'язку в передавачі додатково до частотно-дискретного кодування може здійснюватись амплітудне або амплітудно-фазове кодування несучих, наприклад, за відомими методами QPSK, 8PSK і т і , коли дискретним значенням амплітудних складових сигналів ставиться у ВІДПОВІДНІСТЬ та чи інша кодова комбінація інформаційного повідомлення Прикладом доказу працездатності заявленого способу може бути експериментальна апробація аналогічної сукупності операцій над багаточастотним сигналом, яка детально наведена в описі винаходу за патентом РФ № 2054684 [2], де вона застосовувалась для виміру амплітудно-частотних характеристик радіотехнічної системи Джерела інформації 1 Технология цифровой связи ADSL // "Технологии и средства связи" - 1998 - № 3 с 6 прототип 2 Патент РФ № 2054684 "Способ измерения амплитудно-частотных характеристик" G01R23/16 - Слюсар В I - Опубл 20 02 96 Бюл №5 47835 ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119, Україна (044) 456 - 20 - 90 ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)216-32-71