Куприянов А.И., Сахаров А.В. Теоретические основы радиоэлектронной борьбы (2007) (1186259), страница 59
Текст из файла (страница 59)
Прозрачные коды оказываются инвариантными по отношению к операции инвертирования сигналск изменение значений символов на входе кодера на противоположные не влияет на результат декодирования. Это свойство очень удобно и широко используется для борьбы с эффектом обратной работы в РСПИ, использующих сигналы с фазовой модуляцией на 180'. Корректируюшая способность сверточного кода зависит от свободного расстояния д„, аналогичного кодовому расстоянию сг для блочных кодов. Декодеры сверточных кодов алгоритмически и схемотехнически довольно сложны. Декодирование с вычислением проверочной послеловательности применяется только для систематических кодов. По своей сущности оно ничем не отличается от соответствуюшего метода декодирования блочных кодов.
На приемной стороне из принятых информационных символов формируют проверочные символы по тому же закону, что и на передаюшей стороне. Затем эти проверочные символы сравнивают с принимаемыми проверочными символами. В результате сравнения образуется проверочная последовательность, которая при отсутствии ошибок состоит из одних нулей. При наличии ошибок на определенных позициях последовательности появляются единичные символы. Закон формирования проверочных символов выбирается так, чтобы по структуре проверочной последовательности можно было определить искаженные символы.
Алгоритмы декодирования без вычисления проверочной последовательности используют принцип максимума правдоподобия или последовательное декодирование [27]. За счет введения избыточности можно создавать сигналы, максимально отличающиеся друг от друга. Естественная мера сходства и различия сигналов — коэффициент их взаимной корреляции. Если система передачи информации использует набор сигналов а,[г), с а1:т, го[0;7[ с одинаковой энергией 321 !4.2.
Кодирование в номехозащищеннин РСПИ т р; = — <з,(г)з (г)о(г. о (16.31) Сигналы з;(г) различаются в максимальной степени, если 1 при)= /, Рд = р,„при ( х ~. (16.32) Если р„,м=О, сигналы з;(г) называются ортогональными. Теоретически минимальное значение р может быть и меньше нуля: 1 — прн т =2ц, т — 1 Родо = (16.33) ! — при т = 2д — 1, т где Π— натуральное число. Известны системы сигналов, имеющих р м как в (16.33). К ним относятся, например, рассмотренные выше симплексные псевдошумовые сигналы на основе М-последовательностей. Для таких сигналов т = 2' — 1, где л — число разрядов регистра сдвига, используемого для генерации М-послеловательности. Из (16.33) следует, что при большом числе сигналов т»! р„„„= О, т.
е. оптимальные сигналы очень мало отличаются от ортогональных. Удобная математическая модель описывает ортогональные сигналы как строки матрицы Адамара размера т х т. Матрица Адамара Н квадратная, состоящая из символов о! и обладающая свойством НН = т1. (16.34) где Н вЂ” транспонированная матрица Н; 1 — единичная матрица. Т Из определения (!6.34) матрицы Адамара следует, что любые две ее строки ортогональны.
Перестановка строк или столбцов, равно как и умножение ее строк или столбцов на -1, сохраняет ортогональность. Считается, что матрицы Адамара существуют для всех т= 40, а для всех т й 200 в настоящее время матрицы Адамара построены. Если т= 2д, то матрицы Адамара образуются как кронекеровское произведение матриц Адамара меньшего размера. В соответствии с этим правилом Н2, ! Нзд, Н,д, (16.35) то на множестве, содержащем все т сигналов, коэффициент взаимной корреляции определяется соотношением 322 Глава !б. Помехозащита радиосистем передали ин4ормаяии где Н, — матрица Адамара размера )х й Н; — матрица Адамара, размера )хб у которой все элементы заменены на противоположные (1 на -1, и наоборот); Н, = (1). Последовательности символов, составляющих строки получаемых в соответствии с рекуррентным правилом (! 6.35) матриц Адамара, называются функциями Уолша и обозначаются ва1(~'.
г). В этом обозначении число / — порядок функции. Оно определяет количество перемен знаков функции на периоде повторения Т и называется частостью (секвснтностью). Переменная г — это время. Очень удобно использовать безразмернос время 0 = — и рассматривать функции Уолша на основном норми- Т 1 11! рованном к единице интервале 00 —; — ~. 2 2~ Те функции Уолша, которые на своем периоде оказываются периодическими меандровыми колебаниями, называются функциями Радемахера. Очевидно, что порядок функций Радемахера ) = 2е — 1, 0=0,1, 2....
Все функции Ралемахера генерируются триггерными делителями частоты следования импульсов задающего генератора. Для функций Уолша справедливо свойство мультипликативности: ва1(~',0)ва!( !,О) = ва!(1®у',О), (16. 36) Иначе говоря, порялок функции Уолша, полученной в результате перемножения функций Уолша порядка г и порядка у, равен поразрядной сумме по модулю 2 лвоичных значений индексов (и ь Свойство мультипликативности позволяет построить простую логическую схему для генерации всего ансамбля функций Уолша, перемножая функции Радемахера. На рис.
16.6 для примера приведена схема генерации ансамбля из 8 функций Уолша, т. е. всех функций ва)((, 0) для га (О 2...7). ва!(7,0) ва((0,0) ва!(5,0) вайа,0) ва!(3,0) ва!(2,0) ва!(Цо) (Ом Рис. 1б.б. Генератор 4ункнид Ум~та З2З !б.2. Кодирование в помахозащищенных РСПИ Если ансамбль функций Уолша включает тна!(0, й), то такие множества ортогональных сигналов в теории кодирования называются кодами Рида — Мюллера (РМ) первого порядка.
Если ко всем комбинациям ортогонального двоичного кода добавить их инверсии, то полученное множество из 2т комбинаций будет составлять биортогональный код. Полученная таким образом система сигналов будет иметь среднее значение 1 коэффициента взаимной корреляции любой пары сигналов р= —. т-1 Оптимальный приемник для ортогональных и симплексных сигналов содержит, как на рис. 16.7, параллельный набор из т корреляторов (последовательно соединенных перемножителей и интеграторов за время длительности сигналов 7; которая в т раз превосходит длительность символа Т= т т,) и устройства выбора максимума, которое выносит решение о том, какому из возможных сигналов наиболее близко принятое колебание.
Компаратор на выходе схемы служит для обнаружения сигнала, т. е. для принятия решения о том, что выбранное максимальное значение соответствует сигналу на входе приемника, а не шумовому выбросу. од Рис. 16.7. Оптима«ьный приемник для ортогональных и симплексных сигналов Процедуру, реализуемую при такой обработке сигнала, обычно называют приемом «в целом». Название подчеркивает то обстоятельство, что для вынесения решения о том, какой из возможных сигналов принят, обрабатывается целиком вся наблюдаемая на входе приемника реализация смеси сигнала с помехами.
Таким образом, ортогональные, симплексные и биортогональные сигналы либо оптимальны, либо близки к оптимальным при использовании приема «в пеломн в присутствии аддитивного белого гауссова шума. Такие сигналы довольно просто генерировать. Но практическая реализация приема в целом наталкивается на определенные трудности, связанные со 324 Глава 76. Помеголатита радиосистем передачи информации сложностью схемотехнической реализации приемника. Действительно, если блок из )с информационных символов, поступающих от источника сообщений, в кодере преобразуется в один из т= дв сигналов, сложность реализации приемника ав целом», пропорциональная требуемому числу корреляторов, составит Сл — т = 0 ~ = ехр(И%0) = е (16.37) где а= (Мо > О, т.
е. экспоненциально растет с увеличением длины блока информационных символов. Для практически интересных значений )с такой приемник оказывается технически очень сложным и даже нереализуемым. Для разрешения проблемы сложности используют регенерацию символов принимаемого сигнала 1посимвольный прием), а затем обрабатывают полученную кодовую последовательность двоичных символов, используя цифровые схемы согласованных фильтров. Схема для приема н восстановления символов сигнала представлена на рис. 16.8 )28). Рис Гб 8 Цифровой согласованный фильтр длн приема в целпм» На схеме Рис. 16.7 за (Г) и в~ 17) — это сигналы, котоРые соотвстствУ- ют передаче противоположных символов «рт и и1п соответственно.
Такая схема оказывается оптимальной для приема и восстановления символов на фоне помехи в виде аддитивного нормального шума. Разумеется, приемник с двухступенчатой схемой решения, когда на первой ступени восстанавливаются символы кодовой последовательности и лишь на второй ступени эти последовательности обрабатываются в соответствии с процедурой приема вв целом», проигрывает по помехоустойчивости оптимальному приемнику по схеме рис. 16.7. Этот проигрыш служит платой за упрощение практической реализации схемы приема чв целом».
16.3. Обратная связь для адаптации к помеховой обстановке Реализация любого способа повышения помехозащищенности системы передачи информации связана с введением информационной избыточности. При использовании помехоустойчивых кодов избыточность /бнл Облавная связь дяя адалтанин я ламехавай абсльанавне 325 связана с усложнением структуры кодированных сообщений, которое в конечном счете эквивалентно расширению спектра сигнала или увеличению времени передачи сообщения. При использовании сложных сигналов, предназначенных для приема «в целом», база увеличивается также за счет расширения спектра.
Кроме того, повышение помехозащищенности всегда связано с некоторым усложнением систем передачи информации. т. е. с увеличением аппаратурной избыточности. Использование информационной и аппаратурной избыточности путем применения кодов, обнаруживающих и исправляющих ошибки, а также при использовании приема «в целом» сигналов с большой базой— не единственный и, возможно, не самый лучший способ обеспечения помехоустойчивости. Дело в том, что названные методы помехозащиты систем передачи информации оказываются не гибкими.
Они проектируются для фиксированных, заранее определенных условий работы. Скорее всего — самых тяжелых, наихудших. Но на практике помеховая обстановка в среде, где работают системы, может меняться. Соответственно могут меняться и требования к помехозашите: при меньшей интенсивности помех можно обойтись меньшей избыточностью и соответственно обеслечить более высокую скорость передачи информации. Но для такой адаптации скорости передачи информации к изменяющимся помеховым условиям необходимо иметь обратный канал передачи данных от приемника к передатчику. Системы, использующие такой канал, называются системами передачи информации с обратной связью.
Обычно используют три основных варианта осуществления обратной связи по передаваемой информапии. При первом способе сообщение, принятое и запомненное получателем. ретранслируется источнику информации по обратному каналу. Переданное и ретранслированное сообщения сравниваются. Если ошибки при передаче не случилось, переданное сообщение совпадает с принятым по обратному каналу, передатчик формирует сигнал подтверждения правильности полученных данных. В случае несоответствия сообщения, принятого по каналу обратной связи, тому, которое ранее было передано по прямому каналу, передатчик фиксирует ошибку и формирует специальный сигнал стирания данных в памяти приемного устройства. После стирания передача сообщения повторяется вновь.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
