Спосіб частотного ущільнення вузькосмугових інформаційних каналів

1 Спосіб частотного ущільнення вузькосмугових інформаційних каналів, який полягає в тому, що в передавачі здійснюють багато частоти є 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 (АЦП), формування квадратурних складових та швидкого перетворення Фур'є (ШПФ), за результатами ШПФ здійснюють декодування сигналів інформаційного повідомлення шляхом визначення квадратурних складових амплггуди кожної з несучих прийнятого сигналу, який відрізняється тим, що операцію ШПФ в приймачі реалізують над напругами сигналів, отриманих в результаті додаткового стробування ВІДЛІКІВ АЦП АЦП (парне число), при цьому загальна КІЛЬКІСТЬ утворених стробів повинна бути не меншою, ніж розмірність процедури ШПФ 4 Спосіб за п 3, який відрізняється тим, що декодування сигналів інформаційного повідомлення виконують з нормуванням ВІДЛІКІВ напруг сигналів на величину N/2 5 Спосіб за пп 1-2, який відрізняється тим, що 2 Спосіб за п 1, який відрізняється тим, що в передавачі додатково до частотно-дискретного кодування здійснюють амплггудно-фазове кодування несучих шляхом постанови у ВІДПОВІДНІСТЬ дискретним значенням квадратурних складових амплггуди сигналів заданої кодової комбінації інформаційного повідомлення 3 Спосіб за пп 1-2, який відрізняється тим, що аналого-цифрове перетворення сигналів здійснюють з періодом дискретизації, кратним непарному числу чвертей періоду центральної для інформаційного пакета частоти, додаткове стробування ВІДЛІКІВ АЦП здійснюють шляхом їх накопичення за виразом формування квадратурних складових сигналів Ug у прймачі здйсюють ляхм аналогоого пееноження прийнятого игналут опірного піся формуая квадратрихскладоих сигналів здійснють їханлогоцифрове перетворення, а додаткове стробування ВІДЛІКІВ АЦП проводять шляхом їх накопичення за виразом N 3 =1 cosx-s +ІЛ -sin при цьому загальна КІЛЬКІСТЬ утворених стробів повинна бути не меншою, ніж розмірність процедури ШПФ 6 Спосіб за пп 1-2, який відрізняється тим, що формування квадратурних складових сигналів у приймачі здійснюють шляхом дискретного перетворення Гільберта в режимі ковзаючого вікна над заданою КІЛЬКІСТЮ ВІДЛІКІВ АЦП, яка залежить від порядку фільтра Гільберта, операцію додаткового стробування здійснюють над утвореними за фільтром Гільберта цифровими відліками напруг сигналів шляхом їх накопичення за виразом N и CS O Uf=-£u,-sin(f-s), s=l N s=l при цьому загальна КІЛЬКІСТЬ утворених стробів повинна бути не меншою, ніж розмірність процедури ШПФ 7 Спосіб за п 6, який відрізняється тим, що довжина цифрової сигнальної вибірки отриманих 00 після додаткового стробування напруг, над якою 47918 4 де S - розмірність (КІЛЬКІСТЬточок) операції ШПФ, виконується ШПФ, перевищує за КІЛЬКІСТЮ ВІДЛІКІВ розмірність ШПФ на подвоєний перехідний інтервал фільтра Гільберта 8 Спосіб за пп 5-7, який відрізняється тим, що декодування сигналів інформаційного повідомлення виконують з нормуванням ВІДЛІКІВ напруг сигналів на величину N 9 Спосіб за пп 1-8, який відрізняється тим, що рознесення несучих сигналів частоти о-кодова ного повідомлення у передавачі здійснюють з урахуванням їх подальшої ортогональності за частотою по виходам синтезованих ШПФ -фільтрів 10 Спосіб за пп 1-8, який відрізняється тим, що рознесення несучих сигналів частотно-кодованого повідомлення здійснюють з урахуванням можливості їх подальшого над релеї всь кого розрізнення за частотою при виконанні вимог інформаційної надійності 11 Спосіб за пп 9, 10, який відрізняється тим, що в приймачі амплітудні складові для кожної несучої визначають за виразом "Єіт -січі ю " ^ _ S-det' ~ , ' ''"' f, 1 M L 2 M L 3 M L det 1 2 f f 2 3 f f - частковий визначник, отриманий з det заміною ВІДПОВІДНОГО стовпчика вектором вільних членів c(s| [B ], причому f/w.) .fj(WM) - квадратурні складові комплексного значення відгуку j-ro ШПФ -фільтра, sinS-(w sin(w w, я ' S - розмірність (КІЛЬКІСТЬ точок) операції ШПФ, f](wi) f,(w2) f,(w3) ... f2(w2) f2(w3) ... f2(wM) f ?3М f sinS . 1 С J S sin f,(wM) f2(w,) 3( W l) fM(w2) 3 (W3) fM(w3) ... f 3 (WM) fM(wM) - частковий визначник, отриманий з det заміною ВІДПОВІДНОГО стовпчика вектором вільних членів [Bc(s|], причому тус(я) TTC(S) 2 ) З Т т1-!5) і " " S J ' - квадратурні складові комплексного значення відгуку j-ro ШПФ -фільтра, fj(wffi)= sinS - значення характеристики синтезованих шляхом ШПФ частотних фільтрів, w,,Wk,wm - частоти з множини заданих, виражені в долях ширини характеристики ШПФ -фільтра 12 Спосіб за пп 9, 10, який відрізняється тим, що амплітудні складові в приймачі для кожної несучої визначають за виразом а c(s) f, - значення характеристики синтезованих шляхом ШПФ частотних фільтрів, w,,Wk,wm - частоти з множини заданих, виражені в долях ширини характеристики ШПФ -фільтра 13 Спосіб за пп 1-12, який відрізняється тим, що перед передачею модульованих сигналів здійснюється оцінка завадової обстановки на лінії зв'язку при відсутності сигналу передавача шляхом оцінки квадратурних складових завадових сигналів на кожній з частот, після чого ВІДПОВІДНО ЗМІНЮЮТЬ рівень компонентів модульованого багаточастотного сигналу 14 Спосіб за п 13, який відрізняється тим, що рівень завад перевідбиття в лінії оцінюють по тестовому сигналу передавача, квадратурні складові амплітуд якого мають фіксовані і ВІДОМІ на приймальній стороні значення, після оцінки квадратурних складових тестового сигналу здійснюють відповідну адаптацію рівня модульованих сигналів інформаційного повідомлення, причому як тестовий сигнал застосовують багаточастотний пакет з мінімум двома сигналами ненульової амплітуди, а завадова обстановка оцінюється за співвідношенням оцінок амплітуд сигналів та відхиленням їх від еталонних значень S-det Винахід стосується техніки електрозв'язку і може бути використаний в системах зв'язку і тел екомунікаційних системах з цифровим діаграмоутворенням та частотним розподілом каналів 47918 Відомо, ЩО ДЛЯ поширення перепускної типа здатності систем зв'язку з частотним розподілом Тому технічне завдання, вирішуване заявлеканалів традиційно застосовувався метод розширним винаходом, полягає в удосконаленні основної ення їх смуги пропускання Такий ПІДХІД ГОЛОВНИМ ідеї методу OFDM в інтересах його застосування в чином був обумовлений застосуванням системах зв'язку з цифровим діаграмоуторенням аналогових методів розфільтровки сигналів або ж шляхом використання додаткового стробування цифрових еквівалентів таких процедур, що не доВІДЛІКІВ АЦП [2], а також більш щільного розташузволяють розділяти сигнали з несучими, частоти вання несучих частотних каналів зв'язку на підстаяких відрізняються менше, ніж на ширину смуги пві їх надрелеівського розрізнення ропускання частотного фільтра Сутність заявленого способу полягає в тому, що операцію ШПФ в приймачі реалізують над наОднак цей ПІДХІД пов'язаний з необхідністю попругами сигналів, отриманих в результаті додаткостійного оновлення фізичних каналів зв'язку й відвого стробування ВІДЛІКІВ АЦП кидає можливість застосування розгалужених на СЬОГОДНІШНІЙ день вузькосмугових ЛІНІЙ обміну З метою підвищення перепускної здатності сиінформацією стеми зв'язку в передавачі додатково до частотнодискретного кодування може здійснюватись ампліОскільки рано чи пізно виникають обмеження тудно-фазове кодування несучих, наприклад, за на припустиму смугу каналу, традиційний ПІДХІД не відомими методами QPSK, 8PSK і т і , коли дисзавжди у змозі задовольнити існуючим вимогам кретним значенням амплггудних складових сигнаСеред відомих методів частотного ущільнення лів ставиться у ВІДПОВІДНІСТЬ та чи інша кодова каналів зв'язку найбільш близьким за своєю комбінація інформаційного повідомлення сутністю до способу, що заявляється, є метод OFDM - ортогональної частотної дискретної Варіанти конкретної реалізації способу, що замодуляції [1] Сутність його полягає втому, що вся являється, перш за все можуть різнитись в залежвідведена сума частот розділяється на велику КІності від принципу реалізації операції додаткового ЛЬКІСТЬ підканалів фіксованої ширини Фактично стробування ВІДЛІКІВ АЦП OFDM можна розглядати як набір суміжних ампліЗокрема в першому варіанті аналого-цифрове тудно-модульованих систем, що працюють параперетворення сигналів здійснюють з періодом дислельно на несучих, кожна з яких відповідає частоті кретизації, кратним непарному числу чвертей перітону підканалу оду центральної для інформаційного пакету частоти, додаткове стробування ВІДЛІКІВ АЦП здійснюДля забезпечення ортогональності між різниють шляхом їх накопичення за виразом ми підканалами номінали їх несучих визначаються N таким чином, щоб вони співпадали з максимумами (1) амплггудно-частотної характеристики частотних 5-І 3=1 фільтрів, синтезованих шляхом операції швидкого де N - КІЛЬКІСТЬ накопичуваних у стробі ВІДЛІКІВ перетворення Фур'є (ШПФ) над цифровою сигнаАЦП (парне число), при цьому загальна КІЛЬКІСТЬ льною вибіркою У цьому випадку сигнали, отримаутворених стробів повинна бути не меншою, ніж ні після ШПФ, являються ортогональними і в ідеалі розмірність процедури ШПФ (наприклад, за умов відсутності доплерівського Фактично процедура (1) являє собою фільтр, зсуву частоти) не впливають один на одного по виходу якого формуються квадратурні складові Сукупність операцій над сигналом у способінапруг сигналів прототипі полягає, зокрема, в наступному В переІнший варіант заявленого способу відрізняєтьдавачі здійснюють багато частот не кодування інся тим, що формування квадратурних складових формаційного сигналу з заданим фіксованим розсигналів ІІд , у приймачі здійснюють шляхом несенням несучих за підканалами, сформований багаточастотний сигнал далі каналізують на прианалогового перемноження прийнятого сигналу та ймальний пристрій, де над прийнятим інформаційопірного, після формування квадратурних скланим сигналом здійснюють операцію аналого-цифдових сигналів здійснюють їх аналого-цифрове прового перетворення, формування квадратурних еретворення, а додаткове стробування ВІДЛІКІВ Аскладових та швидкого перетворення Фур'є, за реЦП проводять шляхом їх накопичення за виразом зультатами ШПФ здійснюють декодування сигналів інформаційного повідомлення шляхом визначення квадратурних складових амплггуди кожної з при цьому загальна КІЛЬКІСТЬ утворених несучих прийнятого сигналу стробів повинна бути не меншою, ніж розмірність Зазначений спосіб-прототип дозволяє суттєво процедури ШПФ ущільнити вузькосмугові інформаційні канали у поОсобливістю операції (2) є збільшення відстані рівнянні з аналоговими системами зв'язку з частоза частотою між основним та дифракційним мактно-дискретним кодуванням та їх цифровими еквісимумами амплітудно-частотної характеристики валентами Однак таке ущільнення обмежується цифрового фільтра розквадратурення сигналів, у шириною смуги синтезованих шляхом ШПФ частопорівнянні з операцією (1) тних фільтрів Крім того, при розробці систем зв'яУ разі неможливості прецизійного формування зку з цифровим формуванням діаграм спрямоваквадратурних складових сигналів в аналоговому ності (ЦФДС) антенних решгток нерідко виникають вигляді для цього може застосовуватись дискрситуації, коли операція ЦФДС не може бути викоетне перетворення Гільберта У цьому випадку занана за період дискретизації АЦП, що не дозволяє явлений спосіб відрізняється тим, що формування ефективно реалізувати декодування інформаційквадратурних складових сигналів у приймачі здійсного повідомлення за операціями способа-протонюють шляхом дискретного перетворення Гі 47918 льберта в режимі ковзаючого вікна над заданою кІЛЬКІСТЮ ВІДЛІКІВ АЦП, яка залежить від порядку фі льтра Гільберта, операцію додаткового стробування здійснюють над утвореними за фільтром Гільберта цифровими відліками напруг сигналів ІІд , шляхом їх накопичення за виразом (2), при цьому, як вже зазначалось, загальна КІЛЬКІСТЬ утворених стробів повинна бути не меншою, ніж розмірність процедури ШПФ Оскільки дискретне перетворення Гільберта в режимі ковзаючого вікна супроводжується перехідним процесом, довжина цифрової сигнальної вибірки отриманих після додаткового стробування напруг, над якою виконується ШПФ, може перевищувати за КІЛЬКІСТЮ ВІДЛІКІВ розмірність ШПФ на подвоєний перехідний інтервал фільтру Гільберта Для відтворення у приймачі реальної картини розподілу квадратурних складових амплутід несучих в замодульованому на передаючій стороні повідомленні доцільно декодування сигналів інформаційного повідомлення виконати з нормуванням ВІДЛІКІВ напруг сигналів на величину N/2 для варіанту додаткового стробування за виразом (1), або на N - для додаткового стробуваня за виразом (2) Що ж стосується операції декодування сигналів інформаційного повідомлення шляхом визначення квадратурних складових амплітуди кожної з несучих прийнятого сигналу за результатами ШПФ, то в найпростішому випадку для цього може залучатись той же ПІДХІД, ЩО Й ДЛЯ OFDM-протот ипа При цьому рознесення несучих сигналів частотно-кодованого повідомлення у передавачі здійснюють з урахуванням їх подальшої ортогональності за частотою по виходам синтезованих ШПФ-фільтрів Для підвищення перепускної здатності вузькосмугового каналу зв'язку системи з ЦФДС пропонується варіант реалізації заявленого способу, який відрізняється тим, що рознесення несучих сигналів частоти о-кодова ного повідомлення здійснюють з урахуванням можливості їх подальшого надрелеівського розрізнення за частотою при виконанні вимог інформаційної надійності Суттєвою ВІДМІННІСТЮ цього варіанту заявленого способу є те, що частоти інформаційних сигналів можуть бути рознесені за частотою менше, ніж на ширину синтезованого при ШПФ частотного фільтру В обох випадках в приймачі амплітудні складові для кожної несучої визначають за виразом К " S-det' m ~1' Z '-> M '