способ помехоустойчивого кодирования и декодирования

Формула изобретения

Способ помехоустойчивого кодирования и декодирования по которому каждый информационный блок длиной k-бит кодируют одним из 2^k возможных кодовых слов биортогонального кода длиной М= 2^(к-1) двоичных символов, а при декодировании кодовые слова синхронизируют с опорными сигналами, определяют их взаимную корреляцию и выбирают k-битный блок по критерию максимума правдоподобия, отличающийся тем, что при кодировании для каждого кодового слова биортогонального кода формируют второе кодовое слово того же кода такой же длины, все символы которого обратны символам первого слова, и объединяют эти М-символьные слова в одно 2М символьное слово, в котором после каждого символа первого слова помещают обратный ему символ второго слова, а при декодировании взаимную корреляцию определяют для 2М-символьного кодового слова и М опорных ортогональных сигналов каждый длиною 2М-символов.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к радиосвязи и может быть использовано при помехоустойчивом кодировании информации каналов с частотной модуляцией (ЧМ).

Известен способ помехоустойчивого кодирования и декодирования, по которому на передающей стороне преобразуют каждый информационный блок длиной k-бит в сигнал, представляющий собой одно из 2^k возможных кодовых слов биортогонального кода длиной М=2^(k-1) двоичных символов каждое, модулируют передаваемый сигнал по частоте М символами этого кода, а на приемной стороне демодулируют сигнал (символы кода), синхронизируют сигнал, вычисляют взаимную корреляцию принятого М-символьного кодового слова с М опорными сигналами - М-символьными кодовыми словами ортогонального кода и выбирают (декодируют) k-битный блок по критерию максимума правдоподобия.

Сведения об известном способе приведены на стр.272 книги Витерби Э.Д. "Принципы когерентной связи", М., Сов. Радио, 1970. Там же на стр.274 даны характеристики помехоустойчивости биортогональных сигналов для различных k и М. Характеристики таких кодов даны также в книгах: Финк Л.М. "Теория передачи дискретных сообщений", М., Сов. Радио, 1970, с.246 и Колесник В.Д., Мирончиков Е.Т. "Декодирование циклических кодов". М., Связь, 1968, с.27. Вышеуказанный способ выбран в качестве прототипа заявленного технического решения.

Однако известный способ не обеспечивает высокую помехоустойчивость в каналах с ЧМ при использовании простых "одноточечных" синтезаторов частоты и поэтому не находит широкого применения, так как в частотном демодуляторе (ЧД) возникают ошибки при передаче серий нулей или единиц, имеющихся в кодовых словах. Такие серии вызывают смещение частоты синтезатора частот, снижающие помехоустойчивость приема, а в случаях, когда при передаче нескольких слов, образуются очень длинные серии нулей или единиц, возможны срывы связи.

Задача изобретения - повысить помехоустойчивость приема биортогональных сигналов в каналах с ЧМ.

Для этого в известном способе помехоустойчивого кодирования и декодирования, по которому каждый информационный блок длиной k-бит кодируют одним из 2^k возможных кодовых слов биортогонального кода длиной М=2^(k-1) двоичных символов, а при декодировании кодовые слова синхронизируют с опорными сигналами, определяют их взаимную корреляцию и выбирают k-битный блок по критерию максимума правдоподобия, при кодировании для каждого кодового слова биортогонального кода формируют второе кодовое слово того же кода такой же длины, все символы которого обратны символам первого кодового слова, и объединяют эти М-символьные слова в одно 2М символьное слово, в котором после каждого символа первого слова помещают обратный ему символ второго слова, а при декодировании взаимную корреляцию определяют для 2М-символьного кодового слова и М опорных ортогональных сигналов каждый длиной 2М-символов.

В таблице на чертеже слева представлены k-битные блоки, в середине - 2М кодовых слов (сигналов) известного способа и справа - 2М кодовых слов предлагаемого способа с "удвоенными" кодовыми словами на примере кодов с параметрами: k=4, М=8.

Недостаток известного способа передачи биортогональных сигналов виден при сравнении известных сигналов и сигналов предлагаемого способа. Первые 8 слов биортогонального кода соответствуют 8-ми словам базового ортогонального кода и образуют ортогональную группу слов, а следующие 8 слов, противоположные первым, образуют биортогональную группу. Сильные преобладания имеют слова блоков 0000 и 1000. Они вызывают смещения частоты синтезатора частот приемника, что увеличивает вероятность ошибок в ЧД и создает опасность срыва связи.

Каждое кодовое слово отличается от всех остальных в 4-х символах в известном способе и в 8-ми в предлагаемом. Соответственно, кодовые расстояния известного и предлагаемого способов равны 4 и 8.

В известном способе при отсутствии ошибок канала выходы коррелятора для 7-ми опорных сигналов будут равны 4. Выход одного коррелятора будет равен 0 (при приеме сигнала ортогональной группы) или 8 (при приеме сигнала биортогональной группы). При одиночной ошибке выход этого коррелятора будет равен или 1 или 7 и такая ошибка будет исправлена. При двойной ошибке выходы двух корреляторов будут равны или 2 или 6 и такая ошибка будет обнаружена, но не исправлена.

В предлагаемом способе передают удвоенные кодовые слова биортогонального кода, которые представлены на чертеже справа. За каждым символом первого слова следует соответствующий ему символ второго слова. Кодовое слово предлагаемого способа содержит 2М символов. Видно, что в удвоенном коде нет серий с преобладаниями нулей или единиц. Поэтому в предлагаемом способе устранена причина возникновения ошибок приема и срывов связи, возникающих в известном способе. В предлагаемом способе вычисляют взаимную корреляцию принятого 2М-символьного кодового слова с М опорными ортогональными сигналами с базой (длиной) 2М символов каждый и выбирают (декодируют) k-битный блок по критерию максимума правдоподобия.

Кодовое расстояние в предлагаемом способе равно 8, что позволяет исправлять три ошибки и обнаруживать четыре. При приеме вычисляют корреляцию принятого кода с каждым из 8 опорных ортогональных сигналов длиной 2М символов каждый. При отсутствии ошибок канала выход коррелятора для 7 опорных сигналов будет равен 8. Для одного опорного сигнала выход коррелятора будет равен или 0 (при приеме сигнала ортогональной группы) или 16 (при приеме сигнала биортогональной группы). При трехкратной ошибке выход коррелятора будет равен или 3 или 13 и такая ошибка также будет исправлена. При 4-х кратной ошибке выход коррелятора для двух опорных сигналов будет равен или 4 или 12 и такая ошибка будет обнаружена, но не исправлена.

Это является вторым существенным преимуществом предлагаемого способа по сравнению с известным, который исправляет только одиночные ошибки и обнаруживает двойные. Платой за это преимущество является уменьшение кодовой скорости (отношения количества информационных бит "k" к количеству символов канала) с 1/2 до 1/4. Однако энергетический выигрыш кодирования и дальность устойчивой связи в предлагаемом способе выше, что и подтвердили испытания, проведенные предприятием-заявителем.

Таким образом, совокупность существенных признаков заявленного способа обладает новизной и позволяет решить поставленную задачу. Это позволяет классифицировать заявленное техническое решение как изобретение.