RU2221344C2 - Устройство передачи и приема дискретной информации с использованием широкополосных шумоподобных сигналов при кодовом разделении каналов - Google Patents
Устройство передачи и приема дискретной информации с использованием широкополосных шумоподобных сигналов при кодовом разделении каналов Download PDFInfo
- Publication number
- RU2221344C2 RU2221344C2 RU2001134590/09A RU2001134590A RU2221344C2 RU 2221344 C2 RU2221344 C2 RU 2221344C2 RU 2001134590/09 A RU2001134590/09 A RU 2001134590/09A RU 2001134590 A RU2001134590 A RU 2001134590A RU 2221344 C2 RU2221344 C2 RU 2221344C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- phase
- outputs
- inputs
- generator
- quadrature
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Изобретение относится к широкополосным системам связи на основе расширения спектра с помощью прямой псевдослучайной последовательности и может использоваться, в частности, в спутниковых системах связи или наземных системах связи с многостанционным доступом на основе кодового разделения каналов. Устройство содержит передатчик, в состав которого входят генератор чиповой частоты, генератор псевдослучайных последовательностей (ПСП), генератор несущей частоты, фазовращатель на 90o и синфазный и квадратурный каналы, каждый из которых состоит из кодера, первого и второго модуляторов, последовательно-параллельного преобразователя и коммутатора, а также суммирующий усилитель и антенна, и приемник, в состав которого входят антенна, усилитель, когерентный детектор, блок восстановления несущей частоты и фазы, блок поиска и синхронизации по задержке, генератор ПСП, а также синфазный и квадратурный каналы, каждый из которых состоит из блока канальных демодуляторов, блока выбора максимума, последовательно-параллельного преобразователя, решающего блока коммутатора и декодера. Технический результат, достигаемый при реализации изобретения, состоит в обеспечении высокой спектральной эффективности и повышении скорости передачи информации. 4 ил., 4 табл.
Description
Изобретение имеет отношение к широкополосным системам связи, в которых используются шумоподобные сигналы на основе расширения спектра с помощью прямой псевдослучайной последовательности. Это могут быть спутниковые системы связи или наземные системы фиксированной связи с многостанционным доступом на основе кодового разделения каналов (МДКР).
Известна система, описанная в J. K. Holmes. Coherent Spread Spectrum System. Krieger Publishing company. Malabar. Florida.- 1990, p. 624, с использованием широкополосных шумоподобных сигналов, содержащая передатчик и приемник. В передатчике входной информационный сигнал со скоростью 
подается на кодер. Этот кодер кодирует входные биты информации в кодовые комбинации для передачи. Это может быть блоковый кодер или сверточный кодер как описано, например, в книге Дж.Кларк, Дж.Кейн "Кодирование с исправлением ошибок в системах цифровой связи." - М.: Радио и связь, 1987, 391 стр.
Модулятор псевдослучайной последовательности модулирует и развертывает по спектру кодированный сигнал от кодера с помощью псевдослучайной последовательности (ПСП), поступающей от генератора ПСП. Генератор несущей частоты генерирует сигнал, который модулируется развертывающим по спектру кодированным сигналом в модуляторе несущей частоты. Результирующий сигнал усиливается усилителем и излучается антенной.
В приемнике переданный сигнал принимается антенной и усиливается в усилителе. Блок восстановления несущей частоты и фазы восстанавливает по принятому сигналу опорный когерентный сигнал. С его помощью когерентный детектор детектирует принятый сигнал и выдает продетектированный сигнал на демодулятор ПСП и блок поиска и синхронизации по задержке. Блок поиска и синхронизации по задержке содержит внутренний генератор ПСП, который генерирует копии ПСП, используемые в генераторе ПСП на передаче. Блок поиска и синхронизации по задержке осуществляет синхронизацию между продетектированным сигналом и копией ПСП с местного генератора ПСП. Эти устройства описаны во многих книгах, например, А.И.Алексеев, А.Г.Шереметьев, Г.И.Тузов, Б.И.Глазов "Теория и применение псевдослучайных сигналов", изд-во Наука, М., 1969, рис. 6.7, 6.8, 6.12 или "Шумоподобные сигналы в системах передачи информации", под ред. Пестрякова В.Б. М., Сов. Радио, 1973, рис.5.5.1, рис.5.6.2.
После установления синхронизма блок поиска и синхронизации по задержке выдает сфазированную копию ПСП на демодулятор ПСП. Демодулятор ПСП демодулирует (свертывает по спектру) продетектированный сигнал и выдает кодированный сигнал на решающий блок и декодер. Решающий блок и декодер принимает окончательное решение о передаваемых битах информации, свертывает или декодирует канальные биты в информационные биты, выдаваемые на выход.
Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому эффекту является система передачи с расширением спектра, описанная в патенте США 5414728, Н 04 К 1/00 от 9 мая, 1995 г. "Methods and apparatus for bifurcating signal transmission over in-phase and Quadrature phase spread spectrum communication channels".
Известная система содержит (см. фиг.1) на передаче два информационных потока от пользователей 1-го канала и 2-го канала, которые передаются со скоростью 
каждый по синфазному I и квадратурному Q каналам соответственно, или один высокоскоростной поток данных со скоростью 
от пользователя общим каналом, который сначала демультиплексируется в демультиплексоре 1 на два потока по 
каждый и затем передается по синфазному I и квадратурному Q каналам как от отдельных пользователей 1-го и 2-го каналов. Два информационных потока поступают далее на кодер 21 I канала и на кодер 22 Q канала. Сигнал каждого канала развертывается по спектру своей отдельной ПСП: синфазный I канал с помощью ПСП1, генерируемой генератором 31; квадратурный Q канал с помощью ПСП2, генерируемой генератором 33. В модуляторах ПСП 41 и 42 кодированные сигналы модулируют соответствующие ПСП, и результирующие сигналы затем поступают на модуляторы несущих частот 51 и 52 I канала и Q канала соответственно.
Синфазный сигнал, генерируемый генератором несущей частоты 6 I канала, модулируется по фазе в модуляторе несущей частоты 51 I канала с помощью результирующего сигнала от модулятора ПСП 41 и подается на суммирующий усилитель 8. Квадратурный сигнал, получаемый от генератора несущей частоты 6 I канала с последующим сдвигом по фазе на 900 в фазовращателе 7, модулируется по фазе в модуляторе несущей частоты 52 Q канала с помощью результирующего сигнала от модулятора ПСП 42 и подается на суммирующий усилитель 8.
После суммирования I и Q сигналов в суммирующем усилителе 8 результирующий сигнал подается в антенну 9 для передачи. В приемнике (см. фиг.2) сигнал принимается антенной 10, усиливается в усилителе 11 и далее обрабатывается по I и Q каналам. Блок восстановления несущей частоты и фазы 12 восстанавливает немодулированные синфазную I и квадратурную Q несущие и подает их раздельно на когерентный детектор 13. В когерентном детекторе 13 раздельно детектируются синфазная I и квадратурная Q составляющие принятого результирующего сигнала и продетектированные I и Q сигналы выдаются по двум раздельным выходам для дальнейшей обработки. Оба эти сигнала используются в блоке поиска и синхронизации по задержке 14 для вхождения и поддержания синхронизма по задержке. После вхождения в синхронизм блок поиска и синхронизации по задержке 14 фазирует генераторы ПСП1 15 и ПСП2 16 так, что фазы генерируемых копий ПСП с генераторов 15 и 16 совпадают с фазами ПСП принимаемых сигналов.
В демодуляторе ПСП 17 имеются два раздельных демодулятора для синфазного I и квадратурного Q сигналов, на которые подаются раздельно копии ПСП с генераторов 15 и 16 соответственно. В результате демодуляции (свертки сигналов по спектру) с выхода демодулятора поступают продетектированные сигналы без расширения спектра, которые подвергаются дальнейшей обработке в декодере 18 и мультиплексоре 19. В рассматриваемом ближайшем аналоге на каждую абонентскую станцию выделяются две ортогональные псевдослучайные последовательности (ПСП).
Одна ПСП используется для прямого расширения спектра в синфазном канале, другая ПСП используется для прямого расширения спектра в квадратурном канале. Затем обе составляющих сигнала - синфазная и квадратурная - складываются в суммирующем усилителе и излучаются передатчиком на одной несущей частоте в направлении к получателю (приемнику центральной станции). При таком методе передачи излучаемый сигнал получается постоянного уровня (пикфактор огибающей равен единице), что позволяет использовать недорогие передатчики, работающие в нелинейном режиме.
Недостатками описанной в патенте 5414728 системы являются невысокая спектральная эффективность γ и ограниченная скорость передачи информации.
Если В - скорость передачи информации по каждому (синфазному и квадратурному) информационному каналу, то максимальная допустимая входная скорость передачи абонентской станции равна 2В. При необходимости передавать в два, три, пять раз большую скорость требуется включение двух, трех, пяти абонентских станций или усложненного в два, три, пять раз модулятора с пикфактором много большем единицы. В обоих случаях эти решения являются не экономичными, а во втором случае и не оптимальными ввиду плохого использования мощности передатчика (пикфактор огибающей много больше единицы).
Спектральная эффективность этой системы равна
,
где 2В - входная скорость передачи абонентской станции;
ΔF - занимаемая ширина полосы частот;
М - число абонентских станций, работающих в одной и той же полосе частот в одно и то же время методом многостанционного доступа с кодовым разделением каналов (МДКР).
где 2В - входная скорость передачи абонентской станции;
ΔF - занимаемая ширина полосы частот;
М - число абонентских станций, работающих в одной и той же полосе частот в одно и то же время методом многостанционного доступа с кодовым разделением каналов (МДКР).
При прямом расширении спектра база n ПСП приблизительно равна
с учетом того, что чиповая частота fch приблизительно равна fch≈ΔF. На каждую абонентскую станцию необходимо выделить две ПСП.
с учетом того, что чиповая частота fch приблизительно равна fch≈ΔF. На каждую абонентскую станцию необходимо выделить две ПСП.
Поэтому число одновременно работающих станций M равно
с учетом того, что общее число ортогональных ПСП равно базе n сигналов.
с учетом того, что общее число ортогональных ПСП равно базе n сигналов.
Подставляя (3) в (1) окончательно получаем
Итак, спектральная эффективность γ ближайшего аналога не максимальная (γ=1<2) и входная скорость передачи данных ограничена величиной
.
Итак, спектральная эффективность γ ближайшего аналога не максимальная (γ=1<2) и входная скорость передачи данных ограничена величиной
Задачей настоящего изобретения является создание системы для передачи дискретной информации, обладающей более высокой спектральной эффективностью (γ>1) и (или) более высокой скоростью передачи каждой абонентской станции с возможностью обеспечения доступа 2B+D= 144 кб/с в сети ISDN, видеоконференцсвязи со скоростью 384 кб/с, скоростей 512 и 1024 кб/с для выхода на сеть Internet, а также вариации в широких пределах входной скорости абонентской станции от скоростей ADPCM 32 кб/с и РСМ 64 до максимально допустимой 1024 кб/с или E1=2048 кб/с 
Для достижения этого технического результата предлагается на каждой абонентской станции осуществлять модуляцию как с помощью инвертирования фазы ПСП, так и с помощью выбора одной из ПСП из общего числа N, где
N=2k, k≥1 (5)
Поставленная задача решается таким образом, что в устройство передачи и приема дискретной информации с использованием широкополосных шумоподобных сигналов при кодовом разделении каналов, содержащее в передатчике синфазный и квадратурный каналы, выполненные идентично, и в состав каждого из которых входят кодер, вход которого является входом информационного сигнала, и последовательно соединенные первый и второй модуляторы, а также генератор псевдослучайной последовательности (ПСП) и генератор несущей частоты, выход которого соединен с другим входом второго модулятора синфазного канала и через фазовращатель - с другим входом второго модулятора квадратурного канала, а выходы вторых модуляторов синфазного и квадратурного каналов через суммирующий усилитель соединены с антенной, а в приемнике - последовательно соединенные антенну, усилитель и когерентный детектор, а также синфазный и квадратурный каналы, в состав каждого из которых входят решающий блок и демодулятор, причем выходы когерентного детектора соединены соответственно с одним из входов демодуляторов синфазного и квадратурного каналов, а также генератор ПСП, в передатчик введен генератор чиповой частоты, а в состав синфазного и квадратурного каналов введены соответственно последовательно-параллельный преобразователь и коммутатор, причем в синфазном и квадратурном каналах выход кодера соединен со входом последовательно-параллельного преобразователя, "k" выходов которого соединены с соответствующими управляющими входами коммутатора, выход которого и (k+1) выход последовательно-параллельного преобразователя подключены к соответствующим входам первого модулятора, a "N" выходов генератора ПСП соединены с соответствующими входами коммутаторов синфазного и квадратурного каналов, а выход генератора чиповой частоты соединен с тактовым входом генератора ПСП, управляющие выходы которого подключены к соответствующим считывающим входам последовательно-параллельных преобразователей синфазного и квадратурного каналов, а в приемник введены блок восстановления несущей частоты и блок поиска и синхронизации по задержке, а в состав синфазного и квадратурного каналов введены соответственно блок выбора максимума и последовательно соединенные коммутатор, параллельно-последовательный преобразователь и декодер, а демодуляторы синфазного и квадратурного каналов выполнены в виде N-канальных демодуляторов, при этом N выходов генератора ПСП подключены к соответствующим входам N-канальных демодуляторов синфазного и квадратурного каналов, в каждом из которых N выходов N-канального демодулятора подключены к соответствующим входам решающего блока и блока выбора максимума, "k" выходов которого подключены к соответствующим входам параллельно-последовательного преобразователя и к управляющим входам коммутатора, к входам которого подключены соответствующие выходы решающего блока, выходы блока восстановления несущей частоты подключены к соответствующим входам когерентного детектора, вход и управляющий вход блока восстановления несущей частоты соединены соответственно с выходом усилителя и с одним из управляющих выходов генератора ПСП, другие управляющие выходы и управляющий вход которого соединены с соответствующими входами и выходом блока поиска и синхронизации по задержке, выходы которого подключены соответственно к управляющим входам параллельно-последовательных преобразователей синфазного и квадратурного каналов, к управляющим входам решающего блока и блока выбора максимума синфазного канала и к управляющим входам решающего блока и блока выбора максимума квадратурного канала.
Для достижения этого технического результата предлагается на каждой абонентской станции осуществлять модуляцию как с помощью инвертирования фазы ПСП, так и с помощью выбора одной из ПСП из общего числа N, где
N=2k, k≥1 (5)
Поставленная задача решается таким образом, что в устройство передачи и приема дискретной информации с использованием широкополосных шумоподобных сигналов при кодовом разделении каналов, содержащее в передатчике синфазный и квадратурный каналы, выполненные идентично, и в состав каждого из которых входят кодер, вход которого является входом информационного сигнала, и последовательно соединенные первый и второй модуляторы, а также генератор псевдослучайной последовательности (ПСП) и генератор несущей частоты, выход которого соединен с другим входом второго модулятора синфазного канала и через фазовращатель - с другим входом второго модулятора квадратурного канала, а выходы вторых модуляторов синфазного и квадратурного каналов через суммирующий усилитель соединены с антенной, а в приемнике - последовательно соединенные антенну, усилитель и когерентный детектор, а также синфазный и квадратурный каналы, в состав каждого из которых входят решающий блок и демодулятор, причем выходы когерентного детектора соединены соответственно с одним из входов демодуляторов синфазного и квадратурного каналов, а также генератор ПСП, в передатчик введен генератор чиповой частоты, а в состав синфазного и квадратурного каналов введены соответственно последовательно-параллельный преобразователь и коммутатор, причем в синфазном и квадратурном каналах выход кодера соединен со входом последовательно-параллельного преобразователя, "k" выходов которого соединены с соответствующими управляющими входами коммутатора, выход которого и (k+1) выход последовательно-параллельного преобразователя подключены к соответствующим входам первого модулятора, a "N" выходов генератора ПСП соединены с соответствующими входами коммутаторов синфазного и квадратурного каналов, а выход генератора чиповой частоты соединен с тактовым входом генератора ПСП, управляющие выходы которого подключены к соответствующим считывающим входам последовательно-параллельных преобразователей синфазного и квадратурного каналов, а в приемник введены блок восстановления несущей частоты и блок поиска и синхронизации по задержке, а в состав синфазного и квадратурного каналов введены соответственно блок выбора максимума и последовательно соединенные коммутатор, параллельно-последовательный преобразователь и декодер, а демодуляторы синфазного и квадратурного каналов выполнены в виде N-канальных демодуляторов, при этом N выходов генератора ПСП подключены к соответствующим входам N-канальных демодуляторов синфазного и квадратурного каналов, в каждом из которых N выходов N-канального демодулятора подключены к соответствующим входам решающего блока и блока выбора максимума, "k" выходов которого подключены к соответствующим входам параллельно-последовательного преобразователя и к управляющим входам коммутатора, к входам которого подключены соответствующие выходы решающего блока, выходы блока восстановления несущей частоты подключены к соответствующим входам когерентного детектора, вход и управляющий вход блока восстановления несущей частоты соединены соответственно с выходом усилителя и с одним из управляющих выходов генератора ПСП, другие управляющие выходы и управляющий вход которого соединены с соответствующими входами и выходом блока поиска и синхронизации по задержке, выходы которого подключены соответственно к управляющим входам параллельно-последовательных преобразователей синфазного и квадратурного каналов, к управляющим входам решающего блока и блока выбора максимума синфазного канала и к управляющим входам решающего блока и блока выбора максимума квадратурного канала.
Сущность изобретения поясняется на фиг.3 и 4, где изображено предлагаемое устройство для передачи и приема дискретной информации.
На фиг.3 представлена структурная функциональная блок-схема передатчика, а на фиг.4 - функциональная блок-схема приемника.
В состав передатчика (фиг.3) входят два идентичных канала - синфазный и квадратурный каналы, в состав которых входят кодеры 1 и 2, генератор чиповой частоты (ЧЧ) 3, последовательно-параллельные преобразователи 4 и 5, первые модуляторы 6 и 7, коммутаторы 8 и 9, генератор псевдослучайной последовательности (ПСП) 10, вторые модуляторы 11 и 12, генератор несущей частоты (НЧ) 13, фазовращатель 14 на 90, суммирующий усилитель 15 и антенна 16.
В состав приемника (фиг.4) входят антенна 17, усилитель 18, когерентный детектор 19, синфазный и квадратурный каналы, в состав которых входят N-канальные демодуляторы 20 и 21, решающие блоки 22 и 23, коммутаторы 24 и 25, параллельно-последовательные преобразователи 26 и 27, блоки выбора максимума 28 и 29, блок восстановления несущей (ВН) 30, блок поиска и синхронизации по задержке 31, декодеры 33 и 34. Устройство передачи и приема дискретной информации работает следующим образом.
В передатчике (фиг.3) информационные данные могут поступать на входы кодеров 1 и 2 от двух независимых источников информации или от одного высокоскоростного источника через демультиплексор, на выходе которого скорость информационного потока понижается в 2 раза. После кодирования в кодерах 1 и 2 информация далее поступает на последовательно-параллельные преобразователи 4 и 5, распараллевывается на (k+1) выходов, в результате чего скорость на каждом выходе понижается в (k+1) раз. Сигналы с "k" выходов последовательно-параллельных преобразователей 4 и 5 поступают на управляющие входы коммутаторов 8 и 9. В зависимости от вида "k" двоичных информационных символов на управляющих входах коммутаторов 8 и 9 на выходах этих коммутаторов осуществляется выбор одной из N=2k ПСП от генератора ПСП 10. Сигнал с выхода (k+1) последовательно-параллельных преобразователей 4 и 5 подается на один из входов первых модуляторов 6 и 7, в которых он подвергается псевдослучайной модуляции с помощью одной из выбранной с помощью коммутаторов 8 или 9 ПСП. С выходов первых модуляторов 6 и 7 двоичные ПСП в прямом или инверсном виде поступают на первые входы вторых модуляторов 11 и 12 синфазного и квадратурного каналов, на вторые входы которых поступает сигнал с выхода генератора НЧ непосредственно и через фазовращатель на 90. С выходов вторых модуляторов сигналы через суммирующий усилитель 15 излучаются антенной 16.
Генератор ЧЧ 3 управляет генератором ПСП 10, управляющие выходы которого соединены со считывающими входами последовательно-параллельных преобразователей 4 и 5, чем обеспечивается синхронизация их, благодаря которой начало и конец каждой выбранной ПСП совпадает с началом и концом каждого бита информации.
Благодаря понижению скорости в преобразователях 4 и 5 можно осуществлять передачу высокоскоростной информации с большой базой ПСП. Поэтому предлагаемое устройство позволяет в занимаемой полосе, например, 5 MHz передавать потоки со скоростью 1 Мбит/с с базой n=32, а не 5 как в ближайшем аналоге.
Изменяя число используемых ПСП на данной станции можно менять скорость передачи без изменения базы n, чиповой частоты, занимаемой ширины полосы частот, что позволяет делать многоскоростные модемы без изменения параметров радиотракта передатчика и приемника. Ввиду применения в каждый момент передачи только одной или двух ПСП на квадратурных составляющих суммарный сигнал в суммирующем усилителе 15 всегда имеет постоянный уровень (пикфактор по огибающей равен 1), что упрощает и удешевляет передатчик и приемник и позволяет максимально использовать мощность передатчика. Это же свойство выходных сигналов минимизирует взаимные помехи между станциями при ортогональном многостанционном доступе с кодовым разделением каналов.
В приемнике (фиг.4) сигнал от антенны 17 после усиления в усилителе 18 поступает на когерентный детектор 19 и блок восстановления несущей частоты и фазы 30. После выделения когерентной несущей и когерентного детектирования синфазной и квадратурной составляющих видеосигналы этих составляющих поступают на N-канальные демодуляторы 20 и 21 синфазного и квадратурного каналов и одновременно на блок поиска и синхронизации по задержке 31, который после вхождения в синхронизм фазирует генератор 32 и работу решающих блоков 22 и 23, блоков выбора максимума 28, 29 и параллельно-последовательных преобразователей 26 и 27. N-канальные демодуляторы 20 и 21 имеют индивидуальные демодуляторы ПСП в количестве N=2k на каждую из возможных используемых ПСП на передаче. Поэтому на одном из индивидуальных демодуляторов ПСП будет осуществляться свертка сигнала по спектру, а на всех остальных (2k-1) индивидуальных демодуляторах ПСП свертки не будет. Блоки выбора максимума 28 и 29 определяют по максимуму энергии индивидуальный демодулятор ПСП, на котором произошла свертка, и выдают k бит информации на параллельно-последовательные преобразователи 26 и 27 для преобразования их в последовательный код и k бит информации на коммутаторы 24 и 25 для выдачи того решения с решающих блоков 22 и 23, которые соответствуют индивидуальным демодуляторам ПСП, на которых произошла свертка. Один бит информации с выхода коммутаторов 24 и 25 и k бит с выхода блоков выбора максимума 28 и 29 преобразуются в параллельно-последовательных преобразователях 26 и 27 в последовательный код с повышением скорости данных в (k+1) раз и выдаются на декодеры 33 и 34 и далее двум получателям раздельно или после мультиплексирования в мультиплексоре одному получателю с повышенной скоростью данных.
В зависимости от того, какая ПСП использовалась, на передаче для принимаемых битов информации свертка будет осуществляться в одном из подканалов N-канального демодулятора. Далее свернутый сигнал подается на решающий блок, где интегрируется в интеграторах за длительность одного бита и результат интегрирования подается с каждого из N интеграторов соответственно на N решающих устройства своего подканала.
Решающее устройство своего подканала определяет знак передаваемого бита ("+" или "-", т.е. 0 или 1). Одновременно свернутый сигнал с N-канального демодулятора поступает на блок выбора максимума, который также содержит N интеграторов за длительность одного бита. Блок выбора максимума определяет максимальное из напряжений на выходах N интеграторов и тем самым определяет какая из N ПСП использовалась для данного конкретного набора k бит информации. С одной стороны блок выбора максимума через коммутатор открывает путь на выход тому решающему устройству N-канального решающего блока, в подканале которого наблюдается наибольший результат свертки и интегрирования. С другой стороны этот же блок выдает и решение о том наборе k бит информации, с помощью которых осуществлялся выбор одной ПСП из N на передаче. После этого k бит информации с выхода блока выбора максимума и один бит с выхода коммутатора преобразуются в параллельно-последовательном преобразователе в выходной поток синфазного или квадратурного канала, декодируются в декодерах 33 и 34 обоих каналов и выдаются со скоростью В б/с или дополнительно мультиплексируются в мультиплексоре в поток со скоростью 2В б/с.
В предлагаемом методе база (длина) n ПСП определяется как
Максимальное число станций M с предопределенным числом N =2k ПСП для каждой станции равно
Спектральная эффективность γ всей системы из М станций равна
Назовем парциальной скорость B1
В предлагаемом методе скорость на входе станции равна
В табл.1 даны значения γ и 2В в зависимости от k при фиксированном B1.
Максимальное число станций M с предопределенным числом N =2k ПСП для каждой станции равно
Спектральная эффективность γ всей системы из М станций равна
Назовем парциальной скорость B1
В предлагаемом методе скорость на входе станции равна
В табл.1 даны значения γ и 2В в зависимости от k при фиксированном B1.
Анализ табл. 1 показывает, что наибольшая спектральная эффективность обеспечивается при k= 1, т. е. в предлагаемом изобретении. Однако входная скорость станции в нем ограничена величиной 4B1.
В предлагаемом изобретении входная скорость больше, чем в ближайшем аналоге и увеличивается с увеличением k до k=3 без проигрыша по γ. Поэтому предлагаемое устройство передачи и приема имеет то преимущество, что оно очень хорошо адаптировано к групповым пользователям и сервисным услугам ISDN. Покажем это на примерах.
В табл. 2 для ΔF=5MHz и трех значений базы n=32, 64, 128 приведены допустимые входные скорости станций 2B, их число М и спектральная эффективность γ. При этом была взята fch=4096 kHz.
Параметры ближайшего аналога представлены в этой же табл.2 при k=0.
Анализ табл.2 позволяет сделать вывод, что доступ ISDN 2•64+16=144 кб/с лучше осуществлять с базой n=128 и k=2(2B=192 кб/с), а видеоконференцсвязь (2B=384 кб/с) с базой n=64 и k=2 в обоих случаях с относительно высокой спектральной эффективностью γ=1,5 большей, чем у ближайшего аналога. Ближайший аналог хуже предлагаемого изобретения по допустимой скорости 2B, а нередко (при k=1 и 2) хуже и по спектральной плотности γ.
Аналогично табл.2 построена табл.3 для ΔF=10 MHz, fch=8192 kHz и четырех значений базы n=32, 64, 128, 256.
Параметры ближайшего аналога представлены в табл. 3 при k=0. Анализ табл. 3 позволяет сделать вывод, что доступ E1=2048 кб/с может быть осуществлен четырьмя станциями с n=32 и γ=1, а доступ E1/2=1024 кб/с - 8-ю станциями с n=64 и γ=1. Ближайший аналог проигрывает предлагаемому изобретению всегда по скорости, а при k=1 и 2 и по спектральной эффективности одновременно.
Таким образом, предлагаемое устройство передачи и приема обладает наивысшей спектральной эффективностью по сравнению с ближайшим аналогом и обеспечивает заметно большую входную скорость передачи информации и адаптировано к потребителям сетей ISDN, Internet со скоростями 192 кб/с, 384 кб/с, 512 кб/с, 1024 кб/с, 2048 кб/с. Кроме того, т.к. все скорости в табл. 2 и 3 кратны скорости 64 кб/с, то входную скорость станций можно считать составленной из скоростей m абонентов каждый со скоростью 64 кб/с. Тогда предлагаемое устройство передачи и приема обеспечивает групповое обслуживание m абонентов.
Необходимо подчеркнуть, что выходной сигнал передатчика в предлагаемом устройстве всегда при любой скорости имеет пикфактор по огибающей, равный единице, что упрощает и удешевляет передатчик.
В системе возможна одновременная работа нескольких станций с разными скоростями передачи информации. А именно, одна группа станций может работать, например, в режиме видеоконференцсвязи со скоростями 384 кб/с, другая группа станций в режиме Internet со скоростью 512 кб/с, а остальные - в режиме ISDN со скоростью 192 кб/с. Тогда возможные варианты построения системы представлены в табл. 4. В ней значения N определяются соотношениями (5), М выбирается меньше, чем в (7), а суммарный ресурс всех станции равен
∑ N•M = n (11)
Большим преимуществом предлагаемого устройства является то, что станции, работающие с разными скоростями, влияют одна на другую совершенно одинаково, т.к. каждая станция в любой момент времени излучает только одну ПСП на постоянной чиповой частоте. Другим большим преимуществом предлагаемого устройства является возможность программной перестройки станций по запросам на разные скорости работы путем централизованного распределения общего ресурса ПСП между абонентами.
∑ N•M = n (11)
Большим преимуществом предлагаемого устройства является то, что станции, работающие с разными скоростями, влияют одна на другую совершенно одинаково, т.к. каждая станция в любой момент времени излучает только одну ПСП на постоянной чиповой частоте. Другим большим преимуществом предлагаемого устройства является возможность программной перестройки станций по запросам на разные скорости работы путем централизованного распределения общего ресурса ПСП между абонентами.
Благодаря этому конференцсвязью, доступом в Internet могут пользоваться по очереди все абоненты, т.к. эта услуга редкая и дорогая. При этом основной ресурс ПСП будет использован для менее скоростных услуг типа ISDN (144-192 кб/с) или IDN (64 кб/с).
Изобретение может быть реализовано на соответствующей элементной базе по типовым технологиям.
Использование изобретения позволит осуществлять предоставление всех видов широкополосных услуг, начиная с АДИКМ 32 кб/с, ИКМ 64 кб/с, 2B+D=144-192 кб/с, конференцсвязь 384 кб/с, связь с Internet 512, 1024, 2048 кб/с при постоянной базе ПСП, постоянной чиповой частоте, постоянной ширине полосы частот используемых сигналов без изменения параметров передатчика и приемника с существенным упрощением требований к ним ввиду пикфактора по огибающей, равного единице, что, в свою, очередь, упрощает и удешевляет передатчик и приемник.
Claims (1)
- Устройство передачи и приема дискретной информации с использованием широкополосных шумоподобных сигналов при кодовом разделении каналов, содержащее в передатчике синфазный и квадратурный каналы, выполненные идентично, и в состав каждого из которых входят кодер, вход которого является входом информационного сигнала, и последовательно соединенные первый и второй модуляторы, а также генератор псевдослучайной последовательности (ПСП) и генератор несущей частоты, выход которого соединен с другим входом второго модулятора синфазного канала и через фазовращатель - с другим входом второго модулятора квадратурного канала, а выходы вторых модуляторов синфазного и квадратурного каналов через суммирующий усилитель соединены с антенной, а в приемнике - последовательно соединенные антенну, усилитель и когерентный детектор, а также синфазный и квадратурный каналы, в состав каждого из которых входят решающий блок и демодулятор, причем выходы когерентного детектора соединены соответственно с одним из входов демодуляторов синфазного и квадратурного каналов, а также генератор ПС, отличающееся тем, что в передатчик введен генератор чиповой частоты, a в состав синфазного и квадратурного каналов введены соответственно последовательно-параллельный преобразователь и коммутатор, причем в синфазном и квадратурном каналах выход кодера соединен со входом последовательно-параллельного преобразователя, k выходов которого соединены с соответствующими управляющими входами коммутатора, выход которого и (k+1) выход последовательно-параллельного преобразователя подключены к соответствующим входам первого модулятора, N выходов генератора ПСП соединены с соответствующими входами коммутаторов синфазного и квадратурного каналов, а выход генератора чиповой частоты соединен с тактовым входом генератора ПСП, управляющие выходы которого подключены к соответствующим считывающим входам последовательно-параллельных преобразователей синфазного и квадратурного каналов, а в приемник введены блок восстановления несущей частоты и блок поиска и синхронизации по задержке, а в состав синфазного и квадратурного каналов введены соответственно блок выбора максимума и последовательно соединенные коммутатор, параллельно-последовательный преобразователь и декодер, а демодуляторы синфазного и квадратурного каналов выполнены в виде N-канальных демодуляторов, при этом N выходов генератора ПСП подключены к соответствующим входам N-канальных демодуляторов синфазного и квадратурного каналов, в каждом из которых N выходов N-канального демодулятора подключены к соответствующим входам решающего блока и блока выбора максимума, k выходов которого подключены к соответствующим входам параллельно-последовательного преобразователя и к управляющим входам коммутатора, к входам которого подключены соответствующие выходы решающего блока, выходы блока восстановления несущей частоты подключены к соответствующим входам когерентного детектора, вход и управляющий вход блока восстановления несущей частоты соединены соответственно с выходом усилителя и с одним из управляющих выходов генератора ПСП, другие управляющие выходы и управляющий вход которого соединены с соответствующими входами и выходом блока поиска и синхронизации по задержке, выходы которого подключены соответственно к управляющим входам параллельно-последовательных преобразователей синфазного и квадратурного каналов, управляющим входам решающего блока и блока выбора максимума синфазного канала и управляющим входам решающего блока и блока выбора максимума квадратурного канала.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2001134590/09A RU2221344C2 (ru) | 2001-12-24 | 2001-12-24 | Устройство передачи и приема дискретной информации с использованием широкополосных шумоподобных сигналов при кодовом разделении каналов |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2001134590/09A RU2221344C2 (ru) | 2001-12-24 | 2001-12-24 | Устройство передачи и приема дискретной информации с использованием широкополосных шумоподобных сигналов при кодовом разделении каналов |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2001134590A RU2001134590A (ru) | 2003-08-10 |
| RU2221344C2 true RU2221344C2 (ru) | 2004-01-10 |
Family
ID=32090547
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2001134590/09A RU2221344C2 (ru) | 2001-12-24 | 2001-12-24 | Устройство передачи и приема дискретной информации с использованием широкополосных шумоподобных сигналов при кодовом разделении каналов |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2221344C2 (ru) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2486682C2 (ru) * | 2011-07-26 | 2013-06-27 | Государственное казенное образовательное учреждение высшего профессионального образования Академия Федеральной службы охраны Российской Федерации (Академия ФСО России) | Устройство синхронизации псевдослучайной последовательности с функцией исправления ошибок |
| WO2018126061A1 (en) * | 2016-12-28 | 2018-07-05 | Adx Research, Inc. | Pulse quadrature modulator and method |
| RU2691733C1 (ru) * | 2018-10-15 | 2019-06-18 | Акционерное общество "Концерн "Созвездие" | Устройство формирования и обработки широкополосных сигналов |
| RU2699819C1 (ru) * | 2018-11-13 | 2019-09-11 | Акционерное общество "Концерн "Созвездие" | Способ формирования сигналов с расширенным спектром |
| RU2699816C1 (ru) * | 2018-11-13 | 2019-09-11 | Акционерное общество "Концерн "Созвездие" | Способ расширения спектра сигналов |
| RU2699817C1 (ru) * | 2018-11-23 | 2019-09-11 | Акционерное общество "Концерн "Созвездие" | Способ формирования сигналов с расширенным спектром |
| RU2699818C1 (ru) * | 2018-12-29 | 2019-09-11 | Акционерное общество "Концерн "Созвездие" | Способ формирования сигналов с расширенным спектром |
| RU2714300C1 (ru) * | 2019-02-06 | 2020-02-14 | Акционерное общество "Концерн "Созвездие" | Способ расширения спектра сигналов |
-
2001
- 2001-12-24 RU RU2001134590/09A patent/RU2221344C2/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2486682C2 (ru) * | 2011-07-26 | 2013-06-27 | Государственное казенное образовательное учреждение высшего профессионального образования Академия Федеральной службы охраны Российской Федерации (Академия ФСО России) | Устройство синхронизации псевдослучайной последовательности с функцией исправления ошибок |
| WO2018126061A1 (en) * | 2016-12-28 | 2018-07-05 | Adx Research, Inc. | Pulse quadrature modulator and method |
| RU2691733C1 (ru) * | 2018-10-15 | 2019-06-18 | Акционерное общество "Концерн "Созвездие" | Устройство формирования и обработки широкополосных сигналов |
| RU2699819C1 (ru) * | 2018-11-13 | 2019-09-11 | Акционерное общество "Концерн "Созвездие" | Способ формирования сигналов с расширенным спектром |
| RU2699816C1 (ru) * | 2018-11-13 | 2019-09-11 | Акционерное общество "Концерн "Созвездие" | Способ расширения спектра сигналов |
| RU2699817C1 (ru) * | 2018-11-23 | 2019-09-11 | Акционерное общество "Концерн "Созвездие" | Способ формирования сигналов с расширенным спектром |
| RU2699818C1 (ru) * | 2018-12-29 | 2019-09-11 | Акционерное общество "Концерн "Созвездие" | Способ формирования сигналов с расширенным спектром |
| RU2714300C1 (ru) * | 2019-02-06 | 2020-02-14 | Акционерное общество "Концерн "Созвездие" | Способ расширения спектра сигналов |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6539050B1 (en) | Method for transmitting wideband signals via a communication system adapted for narrow-band signal transmission | |
| US7505440B2 (en) | Method and apparatus for orthogonally overlaying variable chip rate spread spectrum signals | |
| JP2925742B2 (ja) | Ｃｏｓｅｔ符号化を使用したスペクトラム拡散通信システムにおける可変レート信号伝送 | |
| FI115878B (fi) | Menetelmä ja laite Walsh-eromoduloinnin käyttämiseksi hajaspektritietoliikennejärjestelmässä | |
| KR0181319B1 (ko) | 합성 파형을 생성하기 위한 방법 및 장치 | |
| KR100254249B1 (ko) | 동위상 및 직교위상 스펙트럼 확산 통신채널을 통해 신호전송을 분할하기 위한 방법 및 장치 | |
| RU2313176C2 (ru) | Абонентский блок и способ его использования в беспроводной системе связи | |
| EP0729241A2 (en) | Dual mode code division multiple access communication system and method | |
| JPH1079722A (ja) | マルチコード符号分割多重アクセス受信器 | |
| JPS6335025A (ja) | デジタル無線伝送系 | |
| IL110373A (en) | A system and method for creating a broad orthogonal sequence of spectra in systems where the amount of data varies | |
| CA2221101A1 (en) | Doubly orthogonal code and frequency division multiple access communication system | |
| JP2000134182A (ja) | Ｃｄｍａ送信機および結合高速／低速ｃｄｍａ信号を生成する方法 | |
| JP2601030B2 (ja) | 拡散スペクトル通信システムおける通信チャネル数を調整する装置および方法 | |
| JPH08509590A (ja) | 通信システムにおいて拡散符号の使用を時分割多重化する方法および装置 | |
| RU2221344C2 (ru) | Устройство передачи и приема дискретной информации с использованием широкополосных шумоподобных сигналов при кодовом разделении каналов | |
| JP2008022567A (ja) | スペクトラム拡散通信システムに用いるチャネルの多様性を達成するための方法および装置 | |
| WO2000031935A1 (en) | Multi-mode transmitter and receiver | |
| JP2000228659A (ja) | パケット送信装置 | |
| RU56748U1 (ru) | Устройство передачи и приема дискретной информации | |
| EP0903871A2 (en) | Spread spectrum signal generating device and method | |
| JP2002538664A (ja) | 可変速直交符号化逆リンク構造 | |
| US7433385B1 (en) | Code division multiple access communication | |
| KR100585832B1 (ko) | 부호분할 다중접속 시스템의 채널 확장 장치 및 방법 | |
| JP2820092B2 (ja) | 周波数ホッピング通信装置及びそれ用の送信装置並びに受信装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20041225 |
|
| NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20070710 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20121225 |