การสร้างแบบจำลองที่ปรับเปลี่ยนได้ของช่องทางการสื่อสารแบบหลายเส้นทาง การประยุกต์ใช้เทคนิคธรณีประตูสำหรับการประเมินการตอบสนองของแรงกระตุ้นของช่องทางการสื่อสาร รายการวิทยานิพนธ์ที่แนะนำ

ในช่องสัญญาณหลายช่อง จำเป็นต้องลดอิทธิพลของคานที่ล่าช้า เช่น ใช้รูปแบบต่อไปนี้:

องค์ประกอบของเส้นแต่ละเส้นจะหน่วงสัญญาณตามเวลา Δ สมมติว่าเมื่อส่งพัลส์เดียว ผู้รับจะได้รับ 3 พัลส์ที่มีอัตราส่วนแอมพลิจูด 1: 0.5: 0.2 ตามช่วงเวลาเท่ากัน Δ สัญญาณนี้ x(t) อธิบายโดยการอ่าน: X 0 = 1, X 1 = 0.5, X 2 = 0.2.

สัญญาณที่เอาต์พุตของตัวกรองนั้นได้มาจากการบวกด้วยค่าสัมประสิทธิ์การถ่วงน้ำหนัก ข 0 , ข 1 , ข 2 , สัญญาณ x(t) และสำเนาที่ล่าช้า:

พารามิเตอร์ ข ผมต้องเลือกเพื่อให้ที่เอาต์พุตของตัวกรองได้รับการอ่าน y 0 = 1, y 1 = y 2 = 0 พร้อมตัวอย่างอินพุต 1, 0.5, 0.2:

สารละลาย ข 0 = 1, ข 1 = – 0.5, ข 2 = 0.05 ด้วยปัจจัยถ่วงน้ำหนักเหล่านี้

ในตัวอย่างที่พิจารณา พารามิเตอร์อีควอไลเซอร์จะคำนวณจากการตอบสนองของอิมพัลส์ที่ทราบของแชนเนล ลักษณะนี้กำหนดโดยการตอบสนองของช่องสัญญาณต่อลำดับ "การฝึก" (การปรับจูน) ที่ผู้รับรู้จัก ด้วยความล่าช้าที่มากเกินไปและส่วนประกอบสัญญาณหลายเส้นทางในระดับสูง ความยาวของลำดับการฝึก จำนวนองค์ประกอบการหน่วงเวลาในตัวกรอง และอัตราการสุ่มตัวอย่างสัญญาณควรมีขนาดใหญ่เพียงพอ เพราะ ช่องสัญญาณจริงไม่คงที่ การกำหนดคุณลักษณะและการแก้ไขพารามิเตอร์ตัวกรองต้องทำซ้ำเป็นระยะ เนื่องจากตัวกรองมีความซับซ้อนมากขึ้น เวลาในการปรับตัวจึงเพิ่มขึ้น

การระบุลักษณะช่องสัญญาณ

วิธีการสหสัมพันธ์สำหรับการระบุการตอบสนองต่อแรงกระตุ้น

กรองเอาท์พุต

ให้การตอบสนองต่อแรงกระตุ้นถูกอธิบายโดยตัวอย่างสามตัวอย่าง:

เกณฑ์ความเพียงพอของแบบจำลองคือความแปรปรวนของข้อผิดพลาดขั้นต่ำ

เงื่อนไขความแปรปรวนขั้นต่ำ

หรือ

ระบบนี้เขียนในรูปแบบทั่วไป

เป็นรูปแบบที่ไม่ต่อเนื่องของการเขียนสมการ Wiener–Hopf

สำหรับสัญญาณ x(t) ของสัญญาณรบกวนสีขาว R x(τ) ≈ 0.5 นู๋ 0 δ(τ),

และการประมาณค่าการตอบสนองของอิมพัลส์จะลดลงจนถึงการกำหนดฟังก์ชันสหสัมพันธ์ R zx (τ).

อีควอไลเซอร์พร้อมการตอบสนองช่องสัญญาณผกผัน

ความรู้เกี่ยวกับคุณลักษณะของช่องสัญญาณไม่จำเป็นสำหรับการทำให้เท่าเทียมกัน พารามิเตอร์ตัวกรองสามารถเลือกได้ตามเกณฑ์การกระจายขั้นต่ำ ดี อีความผิดพลาด อี(t) = x(t) – x*(t), ที่ไหน x(t) คือลำดับการฝึกที่ส่งผ่านช่องทางการสื่อสารและสร้างขึ้นในเครื่องรับ

การปรับสมดุลของการตอบสนองของช่องสัญญาณในอุดมคติ (เมื่อ H k (ω) H f (ω) = 1) อาจไม่พึงปรารถนาหากการตอบสนองความถี่ของช่องสัญญาณมีความลึกต่ำ: ตัวกรองการแก้ไขจะต้องมีการขยายขนาดใหญ่มากที่ความถี่ที่สอดคล้องกับศูนย์ของ ฟังก์ชั่นการถ่ายโอนช่องสัญญาณรบกวนจะเพิ่มขึ้น

หลักการทำงานของอีควอไลเซอร์ Viterbi

สัญญาณ z(t) รับเมื่อส่งลำดับการฝึก x(t) ใช้กับตัวกรองที่ตรงกับลำดับการปรับแต่ง เอาต์พุตของตัวกรองที่ตรงกันสามารถคิดได้ว่าเป็นค่าประมาณของการตอบสนองต่อแรงกระตุ้นของช่อง

ตรวจพบสัญญาณแทนลำดับของ น นิดหน่อย. ทั้งหมด2 น ลำดับไบนารีที่เป็นไปได้ที่สามารถส่งได้นั้นถูกสร้างขึ้นในเครื่องรับและส่งผ่านตัวกรอง - โมเดลช่องสัญญาณ มีการเลือกลำดับซึ่งการตอบสนองของตัวกรองแตกต่างจากสัญญาณที่ได้รับน้อยที่สุด

ของแบนด์วิดธ์ // การดำเนินการประชุมนานาชาติ CLEO'00 2000, กระดาษ CMB2, R. 7. 13. Matuschek N. ,. Kdrtner F. X และ Keller U. ทฤษฎีโหมดคู่ที่แน่นอนสำหรับการเคลือบการรบกวนหลายชั้นพร้อมการปรับดัชนีที่แข็งแกร่งตามอำเภอใจ” IEEE J. Quantum Electron พ.ศ. 2540 33 หมายเลข 3: ร. 295-302

ได้รับถึงกองบรรณาธิการ 11/12/2548

ผู้ตรวจทาน: ดร. สรีรวิทยา-คณิต. วิทยาศาสตร์ ศ. Svich V.A.

Yakushev Sergey Olegovich f-ta ET KNURE. ความสนใจทางวิทยาศาสตร์: ระบบและวิธีการสร้างพัลส์เกินขีดและวิธีการสำหรับการจำลอง แอมพลิฟายเออร์ออปติคัลเซมิคอนดักเตอร์ของพัลส์ออปติคัลเกินขีด งานอดิเรก: กีฬา. ที่อยู่: ยูเครน, 61166, คาร์คิฟ, Lenin Ave., 14.

Shulika Aleksey Vladimirovich ผู้ช่วยภาควิชาพลศึกษา KNURE งานวิจัยที่สนใจ: ฟิสิกส์ของโครงสร้างมิติต่ำ ผลกระทบของการถ่ายโอนประจุพาหะในโครงสร้างเฮเทอโรมิติต่ำ การจำลองส่วนประกอบโฟโตนิกแบบแอคทีฟและพาสซีฟ งานอดิเรก : ท่องเที่ยว. ที่อยู่: ยูเครน, 61166, คาร์คิฟ, Lenin Ave., 14, [ป้องกันอีเมล]

UDC621.396.2.: 621.316.2"

การประมาณการการตอบสนองแบบกระตุ้นของช่องทางการสื่อสารบนพื้นฐานของสถิติการสั่งซื้อที่สูงขึ้น

TIKHONOV V.A. , SAVCHENKO I.V.___________________

มีการเสนอวิธีการที่มีประสิทธิภาพในการคำนวณสำหรับการประมาณการตอบสนองของอิมพัลส์ของช่องทางการสื่อสารโดยใช้ฟังก์ชันโมเมนต์ลำดับที่สาม ความซับซ้อนในการคำนวณของวิธีการที่เสนอจะถูกเปรียบเทียบกับวิธีที่ใช้คิวมูแลนต์อันดับที่สี่เพื่อประเมินการตอบสนองของอิมพัลส์ แสดงให้เห็นว่าเมื่อมีสัญญาณรบกวนแบบเกาส์เซียนและไม่ใช่แบบเกาส์เซียน วิธีการที่นำเสนอให้ความแม่นยำในการประมาณค่าที่สูงขึ้น

1. บทนำ

สัญญาณรบกวนระหว่างสัญลักษณ์ (ISI) ที่เกิดขึ้นระหว่างการส่งความเร็วสูง สัญญาณดิจิตอลคือ พร้อมกับสัญญาณรบกวนวงแคบจากระบบดิจิทัลที่คล้ายกันที่ทำงานบนแกนที่อยู่ติดกัน สายโทรศัพท์ปัจจัยหลักที่ลดความน่าเชื่อถือของการส่งข้อมูลในระบบ xDSL วิธีการแก้ไข ISI ที่เหมาะสมที่สุดจากมุมมองของการลดความน่าจะเป็นของข้อผิดพลาด ตามกฎความน่าจะเป็นสูงสุด รวมถึงวิธีการที่ใช้อัลกอริทึม Viterbi สำหรับการประมาณค่าความน่าจะเป็นสูงสุดของลำดับ จำเป็นต้องมีการประเมินการตอบสนองของอิมพัลส์ของช่องทางการสื่อสาร

เพื่อจุดประสงค์นี้ สามารถใช้สถิติลำดับที่สูงกว่าได้ ดังนั้น วิธีการระบุตัวตนแบบคนตาบอดจึงถูกอธิบายโดยการประเมินการตอบสนองของแรงกระตุ้นของช่องสัญญาณจากสัญญาณที่ได้รับโดยใช้คิวมูแลนต์อันดับที่สี่ ในปัจจุบัน 3 0

Lysak Vladimir Valerievich, Ph.D. ฟิสิกส์.-คณิต. วิทยาศาสตร์ศิลปะ pr. ของกรมพลศึกษาอิเล็กทรอนิกส์ของ KNURE. ความสนใจทางวิทยาศาสตร์: ระบบส่งข้อมูลด้วยไฟเบอร์ออปติก, ผลึกโฟโตนิก, ระบบสำหรับการก่อตัวของพัลส์เกินขีด, วิธีการสร้างแบบจำลองพฤติกรรมไดนามิกของเลเซอร์เซมิคอนดักเตอร์ตามโครงสร้างระดับนาโน นักศึกษา สมาชิกของ IEEE LEOS ตั้งแต่ปี 2545 งานอดิเรก : กีฬา ท่องเที่ยว ที่อยู่: ยูเครน, 61166, คาร์คิฟ, Lenin Ave., 14, [ป้องกันอีเมล]

Sukhoivanov Igor Alexandrovich แพทยศาสตรบัณฑิต-คณิตศาสตร์ วิทยาศาสตร์ ศาสตราจารย์ภาควิชาพลศึกษาและจริยธรรม KNURE หัวหน้าห้องปฏิบัติการวิทยาศาสตร์และการศึกษานานาชาติ "Photonics" สมาชิกกิตติมศักดิ์และหัวหน้าสาขายูเครนของ Society for Laser and Optoelectronic Engineering ของ International Institute of Electronics Engineers (IEEE LEOS) ความสนใจทางวิทยาศาสตร์: เทคโนโลยีใยแก้วนำแสง เลเซอร์และแอมพลิฟายเออร์ขนาดควอนตัมเซมิคอนดักเตอร์ ผลึกโฟโตนิกและวิธีการสร้างแบบจำลอง งานอดิเรก : ท่องเที่ยว. ที่อยู่: ยูเครน, 61166, คาร์คิฟ, Lenin Ave., 14, [ป้องกันอีเมล]

ในบทความนี้ ขอเสนอให้ใช้ฟังก์ชันโมเมนต์ลำดับที่สามในการประมาณการตอบสนองของอิมพัลส์ แนวทางนี้ทำให้สามารถปรับปรุงความถูกต้องของการประมาณการตอบสนองแรงกระตุ้นของช่องทางการสื่อสาร และด้วยเหตุนี้ประสิทธิภาพของการปราบปรามสัญญาณรบกวนระหว่างสัญลักษณ์เมื่อมีสัญญาณรบกวนแบบเกาส์เซียนและไม่ใช่แบบเกาส์เซียนเสริม วิธีการที่นำเสนอมีความซับซ้อนในการคำนวณต่ำกว่าเมื่อเปรียบเทียบกับในขณะที่ยังคงความถูกต้องในการระบุตัวตนเมื่อมีสัญญาณรบกวนแบบเกาส์เซียน เงื่อนไขสำหรับการใช้วิธีการที่เสนอคือ non-Gaussianity ของสัญญาณทดสอบที่อินพุต x[t] และเอาต์พุต y[t] ของช่องทางการสื่อสาร ซึ่งต้องมีฟังก์ชันโมเมนต์ลำดับที่สามที่ไม่ใช่ศูนย์

จุดมุ่งหมายของการศึกษานี้คือการพัฒนาวิธีการในการปรับปรุงความถูกต้องของการประมาณการตอบสนองของแรงกระตุ้นของช่องทางการสื่อสารเมื่อมีสัญญาณรบกวนแบบเกาส์เซียนและไม่ใช่แบบเกาส์เซียน ซึ่งจะช่วยลดต้นทุนในการคำนวณ

งานคือ: การพิสูจน์ความเป็นไปได้ของการใช้ฟังก์ชันโมเมนต์ลำดับที่สามเพื่อคำนวณการตอบสนองของอิมพัลส์แบบไม่ต่อเนื่องของช่องทางการสื่อสาร รับนิพจน์ที่เกี่ยวข้องกับฟังก์ชันโมเมนต์ของลำดับที่สามกับ discrete แรงกระตุ้นตอบสนอง; การเปรียบเทียบประสิทธิผลของการใช้วิธีการที่เสนอและวิธีการที่อิงจากการใช้คิวมูแลนต์อันดับที่สี่สำหรับการประเมินการตอบสนองของอิมพัลส์

2. การประมาณการการตอบสนองของอิมพัลส์ของช่องทางการสื่อสารจากฟังก์ชันสะสมอันดับที่สี่

เป็นไปได้ที่จะประเมินลักษณะของช่องสัญญาณการสื่อสารจากสัญญาณที่ได้รับโดยใช้สถิติลำดับที่สูงกว่า โดยเฉพาะอย่างยิ่ง การตอบสนองของแรงกระตุ้นของระบบเชิงเส้นที่ไม่แปรผันตามเวลากับ

เวลาที่ไม่ต่อเนื่องสามารถรับได้จากฟังก์ชันสะสมอันดับที่สี่ของสัญญาณที่ได้รับ โดยมีเงื่อนไขว่าอินพุตของช่องสัญญาณไม่ใช่แบบเกาส์เซียน

3. การประมาณการตอบสนองของอิมพัลส์ของช่องทางการสื่อสารจากฟังก์ชันโมเมนต์ลำดับที่สาม

ให้สัญญาณ z[t] เป็นผลรวมของสัญญาณที่ส่ง y[t] ที่แปลงโดยช่องสัญญาณด้วยเวลาและหน่วยความจำแยกกัน L+1 และสัญญาณรบกวนเกาส์เซียนสีขาวเพิ่มเติม (AWGN) n[t]:

z[t] = y[t] + n[t] =2hix + n[t]

สำหรับ AWGN ค่าสัมประสิทธิ์เคอร์โทซิสและฟังก์ชันคิวมูแลนต์อันดับสี่จะเท่ากับศูนย์ ดังนั้นฟังก์ชันสะสมของลำดับที่สี่ของสัญญาณที่ได้รับ z[t] ถูกกำหนดโดยฟังก์ชันสะสมของสัญญาณที่ส่งซึ่งแปลงโดยช่อง y[t] เท่านั้น ฟังก์ชันสะสมอันดับที่สี่ของกระบวนการที่มีศูนย์กลางจริง y[t] ถูกแสดงในรูปของฟังก์ชันโมเมนต์

X4y(y[t],y,y,y) =

E(y[t] ปปปป) -

อี(y[t] y)E(y y) - (1)

E(y[t] y)E(ปป) -

E(y[t]y)E(ปป),

โดยที่ E(-) คือการดำเนินการของการเฉลี่ยทางคณิตศาสตร์

เทอมแรกใน (1) เป็นฟังก์ชันโมเมนต์ลำดับที่สี่ และเทอมที่เหลือเป็นผลคูณของฟังก์ชันสหสัมพันธ์สำหรับกะคงที่บางกะ

ในวิธีการระบุตัวคนตาบอด สำหรับการประมาณการตอบสนองแรงกระตุ้นของช่องทางการสื่อสาร สัญญาณไบนารีที่มีประโยชน์จะถูกประมวลผล ซึ่งไม่มีการเชื่อมต่อทางสถิติ มีการกระจายแบบสม่ำเสมอโดยมี % 4X สะสมอันดับที่สี่เพียงครั้งเดียวไม่เป็นศูนย์ จากนั้นการเปลี่ยนแปลงของฟังก์ชันคิวมูแลนต์อันดับที่สี่โดยระบบเชิงเส้นที่มีการตอบสนองอิมพัลส์แบบไม่ต่อเนื่อง ht ถูกกำหนดโดย

Х4x Z htht+jht+vht+u

สามารถแสดงให้เห็นว่าในกรณีนี้การตอบสนองของแรงกระตุ้นของช่องทางการสื่อสารถูกกำหนดผ่านค่าของฟังก์ชันสะสมของสัญญาณเอาท์พุต z[t] 6:

โดยที่ p = 1,.., L . ที่นี่ ค่าของฟังก์ชันสะสมอันดับที่สี่ % 4z ถูกประมาณจากตัวอย่างของลำดับสัญญาณที่ได้รับ z[t] ตาม (1)

ให้เราพิจารณากรณีที่มีสัญญาณรบกวนที่ไม่ใช่แบบเกาส์เซียนเสริมที่เอาต์พุตของช่องสัญญาณด้วยการกระจายความหนาแน่นของความน่าจะเป็นที่สม่ำเสมอ ฟังก์ชันสะสมอันดับที่สี่ของการรบกวนดังกล่าวไม่เท่ากับศูนย์ ดังนั้น ฟังก์ชันสะสมอันดับที่สี่ของสัญญาณที่มีประโยชน์ที่ได้รับ z[t] จะมีส่วนประกอบรบกวน ดังนั้น เมื่อประมาณการการตอบสนองของอิมพัลส์ของช่องทางการสื่อสารโดยใช้นิพจน์ (2) สำหรับอัตราส่วนสัญญาณต่อสัญญาณรบกวนขนาดเล็ก จะไม่สามารถบรรลุค่าประมาณที่แม่นยำสูงได้

เพื่อปรับปรุงความแม่นยำในการประมาณการตอบสนองของอิมพัลส์แบบไม่ต่อเนื่องของช่องทางการสื่อสารเมื่อมีสัญญาณรบกวนที่ไม่ใช่แบบเกาส์เซียน ในบทความนี้ ขอเสนอให้คำนวณค่าของการอ่านค่าการตอบสนองของอิมพัลส์จากฟังก์ชันโมเมนต์ลำดับที่สาม ฟังก์ชันโมเมนต์ลำดับที่สามของกระบวนการจริง y[t] ถูกกำหนดเป็น

m3y=shzu=

อี(y[t]yy). W

การแปลงของฟังก์ชันโมเมนต์ลำดับที่สามโดยระบบเชิงเส้นที่มีการตอบสนองอิมพัลส์แบบไม่ต่อเนื่อง ht ตาม ถูกกำหนดโดยนิพจน์

m3y = Z Z Z (hkhlhn x .)

k=-w 1=-บางสิ่ง n=-บางสิ่ง

x กx ).

หากสัญญาณทดสอบ x[t] เป็นสัญญาณรบกวนสีขาวที่ไม่ใช่แบบเกาส์เซียนที่มีความเบ้ไม่เป็นศูนย์

m3x=

Ш3Х 55, (5)

โดยที่ m3x คือโมเมนต์ศูนย์กลางของลำดับที่สามของสัญญาณที่อินพุตช่องสัญญาณ

แทนที่นิพจน์ (5) เป็นนิพจน์ (4) เราได้รับ

m3y = Z Z Zhkh1hn х k=-<х 1=-<х n=-<х)

x m3x5 5 =

M3x Zhkhk+jhk+v.

โดยพิจารณาว่าฟังก์ชันโมเมนต์ลำดับที่สามของการรบกวนที่ไม่ใช่แบบเกาส์เซียนที่มีการกระจายแบบสม่ำเสมอเท่ากับศูนย์ เราได้รับ

m3z=m3y=

M3x Z hkhk+jhk+v (6)

ให้กะ j = v = -L จากนั้น ภายใต้เครื่องหมายรวมใน (6) ผลคูณของสัมประสิทธิ์การตอบสนองต่อแรงกระตุ้นของตัวกรองที่รับรู้ทางกายภาพจะแตกต่างจากศูนย์สำหรับ k = L เท่านั้น นั่นคือ

m3z[-L,-L] = m3xhLh0 . (7)

ด้วยการเปลี่ยนแปลง j = L, v = p ภายใต้เครื่องหมายผลรวมใน (6) ผลคูณของสัมประสิทธิ์การตอบสนองต่อแรงกระตุ้นจะแตกต่างจากศูนย์ที่ k = 0 เท่านั้น ดังนั้น

m3z = m3xh0hLhp. (แปด)

การใช้นิพจน์ (8) โดยคำนึงถึง (7) เราได้รับตัวอย่างการตอบสนองของแรงกระตุ้นที่ไม่ต่อเนื่องผ่านค่าของฟังก์ชันโมเมนต์:

m3z _ m3x h0hLh _ m3z[_L,_L] m3xhLh° h0

ตัวอย่างของฟังก์ชันโมเมนต์ลำดับที่สาม m3z ถูกประเมินโดยการหาค่าเฉลี่ยจากตัวอย่างของลำดับสัญญาณที่ได้รับ z[t] ตาม (3)

วิธีการประมาณค่าการตอบสนองของอิมพัลส์ของช่องทางการสื่อสารตามการคำนวณฟังก์ชันโมเมนต์ลำดับที่สามและฟังก์ชันคิวมูแลนต์อันดับที่สี่สามารถใช้ได้เมื่อใช้สัญญาณทดสอบที่ไม่ใช่แบบเกาส์เซียนที่มีความโด่งเป็นศูนย์และค่าสัมประสิทธิ์ความเบ้ ขอแนะนำให้ใช้ในกรณีของเสียงเกาส์เซียน ซึ่งฟังก์ชันโมเมนต์อันดับสามและฟังก์ชันคิวมูแลนต์อันดับสี่มีค่าเท่ากับศูนย์ อย่างไรก็ตาม วิธีการที่เสนอในบทความมีความซับซ้อนในการคำนวณต่ำกว่ามาก นี่คือคำอธิบายโดยข้อเท็จจริงที่ว่าในการประมาณค่าหนึ่งค่าของฟังก์ชันสะสมอันดับที่สี่ตาม (1) จำเป็นต้องดำเนินการ 3N + 6N + 13 ของการคูณและการบวก ในเวลาเดียวกัน ในการประมาณค่าหนึ่งค่าของฟังก์ชันโมเมนต์ลำดับที่สาม ตาม (3) จำเป็นต้องดำเนินการคูณและบวกเพียง 2N + 1 เท่านั้น โดยที่ N คือจำนวนตัวอย่างสัญญาณทดสอบ การคำนวณที่เหลือดำเนินการตาม (2) และ (9) จะต้องมีจำนวนการดำเนินการเท่ากันสำหรับทั้งสองวิธี

4. การวิเคราะห์ผลการจำลอง

ข้อดีของวิธีการที่เสนอในการประเมินการตอบสนองของอิมพัลส์ของช่องทางการสื่อสารเมื่อมีการแทรกแซงแบบเกาส์เซียนและไม่ใช่แบบเกาส์เซียนได้รับการยืนยันโดยผลการทดลองที่ดำเนินการโดยวิธีการสร้างแบบจำลองทางสถิติ ความไร้ประสิทธิภาพของวิธีการอีควอไลเซอร์คนตาบอดต่อหน้าเสียงเกาส์เซียนนั้นอธิบายโดยข้อเท็จจริงที่ว่าเมื่อ

การระบุคนตาบอดใช้สัญญาณที่กระจายอย่างเท่าเทียมกัน ลำดับสุ่มหลอกสองระดับมีปัจจัยเคอร์โทซิสที่ 1 และคิวมูแลนต์อันดับที่สี่เป็น -2 หลังจากกรองด้วยช่องทางการสื่อสารแบบวงแคบ สัญญาณจะถูกทำให้เป็นมาตรฐานบางส่วน ค่าสัมประสิทธิ์ความโด่งของมันเข้าใกล้ค่าของเสียงเกาส์เซียนซึ่งเป็นศูนย์ ค่าสะสมของลำดับที่สี่เข้าใกล้ค่าของลำดับที่สี่ของสัญญาณเกาส์เซียนซึ่งเท่ากับศูนย์เช่นกัน ดังนั้น ที่อัตราส่วนสัญญาณ/สัญญาณรบกวนแบบเกาส์เซียนต่ำ และในกรณีที่ลำดับที่สี่ของสัญญาณและสัญญาณรบกวนต่างกันเล็กน้อย การระบุที่แม่นยำจะไม่สามารถทำได้

การทดลองยืนยันว่าที่อัตราส่วนสัญญาณต่อสัญญาณรบกวนต่ำ วิธีการระบุคนตาบอดจะไม่ได้ผล ผ่านแบบจำลองของช่องทางการสื่อสารที่มีการตอบสนองต่อแรงกระตุ้นที่ไม่ต่อเนื่องซึ่งได้รับค่าสัมประสิทธิ์คือ 0.2000, 0.1485, 0.0584, 0.0104 สัญญาณถูกส่งในรูปแบบของลำดับสุ่มหลอกสองระดับที่มีความยาว 1024 ตัวอย่าง เพิ่มสัญญาณรบกวนแบบเกาส์เซียนและ AWGN ที่สัมพันธ์กันเข้ากับสัญญาณเอาท์พุตของช่องสัญญาณ ลักษณะเฉพาะของแอมพลิจูด-ความถี่ (AFC, ลักษณะการตอบสนองของแอมพลิจูด - ARC) ของโมเดลช่องทางการสื่อสารแสดงด้วยเส้นโค้ง 1 ในรูปที่ หนึ่ง.

ข้าว. 1. การตอบสนองความถี่ที่แท้จริงและการประเมินการตอบสนองความถี่ของรูปแบบช่องทางการสื่อสาร PSD ของเสียงเกาส์เซียน

ที่นี่และด้านล่าง แกน abscissa แสดงค่าของความถี่นอร์มัลไลซ์ f" = (2f) / ^ โดยที่ ^ คือความถี่สุ่มตัวอย่าง ความหนาแน่นสเปกตรัมกำลัง (PSD) ของสัญญาณรบกวนที่มีความสัมพันธ์ที่ได้รับโดยใช้ตัวกรองการถดถอยอัตโนมัติของการสร้างคือ แสดงในรูปที่ 1 เส้นโค้งที่ 2 ตาม (2) การตอบสนองต่อแรงกระตุ้นที่ไม่ต่อเนื่องของช่องสัญญาณการสื่อสารถูกประเมินที่อัตราส่วนสัญญาณต่อสัญญาณรบกวนและสัญญาณต่อสัญญาณรบกวนที่มากเท่ากับ 15 dB เช่นเดียวกับที่สัญญาณต่อสัญญาณรบกวนที่ต่ำกว่า -อัตราส่วนสัญญาณรบกวนและสัญญาณต่อสัญญาณรบกวน เท่ากับ 10 dB และ 3 ตามลำดับ dB สัญญาณรบกวนและสัญญาณรบกวนเป็นค่าประมาณแบบเกาส์เซียนของการตอบสนองความถี่ของช่องสัญญาณการสื่อสารที่สอดคล้องกับการตอบสนองของแรงกระตุ้นที่ไม่ต่อเนื่องที่พบแสดงในรูปที่ 1 (ส่วนโค้ง 3 และ 4).

ในเอกสารนี้ แสดงให้เห็นว่าการระบุช่องทางการสื่อสารโดยใช้คิวมูแลนต์อันดับที่สี่ที่อัตราส่วนสัญญาณต่อสัญญาณรบกวนต่ำ สามารถใช้ทดสอบสัญญาณที่ไม่ใช่เกาส์เซียนได้ ค่าสัมประสิทธิ์ของความโด่งซึ่งแม้จะผ่านการทำให้เป็นมาตรฐานแล้วโดยช่องทางการสื่อสาร แตกต่างจากศูนย์อย่างเห็นได้ชัด เมื่อสร้างแบบจำลอง จะใช้สัญญาณทดสอบที่มีการแจกแจงแกมมาด้วยพารามิเตอร์รูปร่าง c=0.8 และพารามิเตอร์มาตราส่วน b=2 ค่าสัมประสิทธิ์ความโด่งของสัญญาณที่อินพุตช่องสัญญาณคือ 7.48 และที่เอาต์พุตช่องสัญญาณคือ 3.72

ในรูป เส้นโค้ง 1 และ 2 ในรูปที่ 2 แสดงการตอบสนองความถี่ของรูปแบบช่องทางการสื่อสารและ PSD ของการรบกวนที่สัมพันธ์กัน อัตราส่วนสัญญาณ/สัญญาณรบกวนและสัญญาณ/สัญญาณรบกวนเท่ากับ 10 dB และ 3 dB ตามลำดับ เสียงรบกวนและการรบกวนเป็นแบบเกาส์เซียน ค่าประมาณการตอบสนองความถี่ของช่องสัญญาณการสื่อสาร ซึ่งพบจากการประมาณการการตอบสนองของอิมพัลส์แบบไม่ต่อเนื่อง (2) แสดงในรูปที่ 2 (โค้ง 3).

ข้าว. 2. การตอบสนองความถี่ที่แท้จริงและการประมาณการตอบสนองความถี่ของรูปแบบช่องทางการสื่อสาร PSD ของเสียงเกาส์เซียน

ในกรณีที่มีการรบกวนแบบเกาส์เซียนและ AWGN ในช่องสัญญาณการสื่อสาร ขอแนะนำให้ใช้วิธีการระบุตัวตนที่มีประสิทธิภาพในการคำนวณมากขึ้นโดยอิงจากการใช้ฟังก์ชันโมเมนต์ลำดับที่สาม ในกรณีนี้ จำเป็นที่สัมประสิทธิ์ความไม่สมมาตรของสัญญาณทดสอบที่เอาต์พุตของช่องสัญญาณสื่อสารจะต้องไม่เป็นศูนย์ กล่าวคือ แตกต่างจากค่าสัมประสิทธิ์ความเบ้ของเสียงเกาส์เซียน สำหรับการทดลองทางสถิติ ใช้สัญญาณทดสอบที่มีการแจกแจงแกมมาด้วยพารามิเตอร์รูปร่าง c=0.1 และพารามิเตอร์มาตราส่วน b=2 ค่าสัมประสิทธิ์ความไม่สมมาตรของสัญญาณที่อินพุตช่องสัญญาณเท่ากับ 6.55 และที่เอาต์พุตช่องสัญญาณ เท่ากับ 4.46

ค่าประมาณการตอบสนองความถี่ของแบบจำลองช่องทางการสื่อสาร ซึ่งพบจากการประมาณการ (9) ของการตอบสนองต่อแรงกระตุ้นที่ไม่ต่อเนื่อง แสดงในรูปที่ 2 (โค้ง 4). การวิเคราะห์กราฟในรูปที่ 2 แสดงว่าความแม่นยำของการประมาณการตอบสนองความถี่โดยใช้ฟังก์ชันคิวมูแลนต์อันดับสี่และฟังก์ชันโมเมนต์อันดับสามนั้นใกล้เคียงกัน

นอกจากนี้เรายังพิจารณากรณีที่มีสัญญาณรบกวนสีขาวพร้อมๆ กันด้วยการกระจายแบบเกาส์เซียนและไม่ใช่แบบเกาส์เซียนในช่องการสื่อสาร ในการสร้างแบบจำลองทางสถิติ สัญญาณทดสอบด้วยแกมมา

การแจกแจงด้วยพารามิเตอร์รูปร่าง c=1 และพารามิเตอร์มาตราส่วน b=2 ค่าสัมประสิทธิ์เคอร์โทซิสของสัญญาณที่เอาต์พุตของช่องสัญญาณเท่ากับ 2.9 ในขณะที่ค่าสัมประสิทธิ์เคอร์โทซิสของการรบกวนที่มีการกระจายความหนาแน่นของความน่าจะเป็นสม่ำเสมอคือ -1.2 ค่าสัมประสิทธิ์ความไม่สมดุลของสัญญาณที่เอาต์พุตของช่องเท่ากับ 1.38 และค่าประมาณของค่าสัมประสิทธิ์ความไม่สมดุลของการรบกวนนั้นใกล้เคียงกับศูนย์

โค้ง 1 ในรูป 3 แสดงการตอบสนองความถี่ของรูปแบบช่องทางการสื่อสาร และเส้นโค้ง 2 และ 3 แสดงการประมาณการของการตอบสนองความถี่ของช่องทางการสื่อสารโดยใช้คิวมูแลนต์ลำดับที่สี่ (2) และฟังก์ชันโมเมนต์ลำดับที่สาม (9) อัตราส่วนสัญญาณต่อสัญญาณรบกวนเท่ากับ 10 เดซิเบล และอัตราส่วนสัญญาณต่อสัญญาณรบกวนเท่ากับ 3 เดซิเบล

ข้าว. 3. การตอบสนองความถี่ที่แท้จริงและการประมาณการการตอบสนองความถี่ของรูปแบบช่องทางการสื่อสาร

ดังจะเห็นได้จากกราฟที่แสดงในรูปที่ 3 เมื่อใช้วิธีการตามการคำนวณของอันดับที่สี่เพื่อระบุช่องทางการสื่อสาร การรบกวนด้วยค่าสัมประสิทธิ์ความโด่งที่ไม่เป็นศูนย์ที่อัตราส่วนสัญญาณต่อสัญญาณรบกวนต่ำจะลดความแม่นยำในการระบุลงอย่างมาก ในเวลาเดียวกัน เมื่อใช้ฟังก์ชันโมเมนต์ลำดับที่สามเพื่อระบุช่องทางการสื่อสาร การรบกวนที่มีค่าสัมประสิทธิ์ความไม่สมดุลเป็นศูนย์จะไม่ส่งผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญต่อความแม่นยำของการประมาณการตอบสนองต่ออิมพัลส์ที่อัตราส่วนสัญญาณต่อสัญญาณรบกวนต่ำ

5. สรุป

เป็นครั้งแรกที่มีการเสนอวิธีการประมาณการตอบสนองต่อแรงกระตุ้นของช่องทางการสื่อสารโดยใช้ฟังก์ชันโมเมนต์ลำดับที่สาม แสดงให้เห็นว่าการใช้วิธีการระบุที่เสนอสามารถลดอิทธิพลของการรบกวนที่ไม่ใช่แบบเกาส์เซียนอย่างมีนัยสำคัญต่อความถูกต้องของการประมาณการตอบสนองต่อแรงกระตุ้นของช่องสัญญาณ ด้วยสัญญาณรบกวนแบบเกาส์เซียนในช่องสัญญาณการสื่อสาร วิธีการที่นำเสนอเมื่อเทียบกับวิธีการประมาณการตอบสนองต่อแรงกระตุ้นโดยคิวมูแลนต์อันดับที่สี่ มีความซับซ้อนในการคำนวณต่ำกว่ามาก และสามารถใช้ในกรณีของการใช้สัญญาณทดสอบที่ไม่ใช่แบบเกาส์เซียน

ความแปลกใหม่ทางวิทยาศาสตร์ของการวิจัยซึ่งผลลัพธ์ที่นำเสนอในบทความอยู่ในความจริงที่ว่าเป็นครั้งแรก

นิพจน์สำหรับการคำนวณค่าสัมประสิทธิ์ของการตอบสนองต่อแรงกระตุ้นที่ไม่ต่อเนื่องของช่องทางการสื่อสารจากค่าของฟังก์ชันโมเมนต์ลำดับที่สาม

นัยสำคัญในทางปฏิบัติของผลลัพธ์ที่ได้คือวิธีการระบุที่เสนอให้เพิ่มความแม่นยำในการประมาณการตอบสนองของอิมพัลส์ของช่องทางการสื่อสารเมื่อมีสัญญาณรบกวน รวมถึงการปราบปรามการรบกวนระหว่างสัญลักษณ์อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้นโดยใช้ Viterbi อัลกอริธึมและวิธีการอื่น ๆ ที่ต้องมีการประเมินเบื้องต้นเกี่ยวกับลักษณะของช่องทางการสื่อสาร ช่องทาง

ข้อมูลอ้างอิง: 1. R. Fischer, W. Gerstacker และ J. Huber Dynamics Limited Precoding, Shaping และ Blind Equalization สำหรับการส่งสัญญาณดิจิตอลที่รวดเร็วบนสาย Twisted Pair IEEE Journal on Selected Areas in Communications, SAC-13: 1622-1633, ธันวาคม, 1995. ฟอร์นี่. การประเมินลำดับความน่าจะเป็นสูงสุดของลำดับดิจิทัลเมื่อมีสัญญาณรบกวนระหว่างสัญลักษณ์ IEEE ต. IT, 363-378, 1972. 3. Forney G.D. อัลกอริทึม Viterbi การดำเนินการของ IEEE, vol. 61 เลขที่ 3 มีนาคม 2521 หน้า 268-278 4. Omura J. การออกแบบตัวรับสัญญาณที่เหมาะสมที่สุดสำหรับรหัส Convolutions และช่องสัญญาณด้วยหน่วยความจำผ่านแนวคิดทางทฤษฎีการควบคุม

แจ้ง. ว.ว. 3. ป. 243-266. 5. Prokis J. การสื่อสารแบบดิจิทัล: TRANS จากอังกฤษ. / เอ็ด. ท.บ. คลอฟสกี อ: วิทยุและการสื่อสาร, 2543. 797 น. 6. Malakhov A.N. การวิเคราะห์สะสมของกระบวนการสุ่มที่ไม่ใช่แบบเกาส์เซียนและการเปลี่ยนแปลงของกระบวนการ ม.: อ. วิทยุ 2521 376 น. 7. Tikhonov V.A. , Netrebenko K.V. การประมาณค่าพารามิเตอร์ของสเปกตรัมระดับสูงของกระบวนการที่ไม่ใช่แบบเกาส์เซียน // ACS และเครื่องมืออัตโนมัติ 2547. ฉบับ. 127. ส. 68-73.

ได้รับถึงกองบรรณาธิการ 06/27/2005

ผู้ตรวจทาน: ดร.เทค วิทยาศาสตร์ Velichko A.F.

Tikhonov Vyacheslav Anatolievich, Ph.D. เทคโนโลยี วิทยาศาสตร์ รองศาสตราจารย์ ภาควิชา RES KNURE งานวิจัยที่สนใจ: เรดาร์ การจดจำรูปแบบ แบบจำลองทางสถิติ ที่อยู่: ยูเครน 61726 คาร์คิฟ Lenin Ave. 14 tel. 70215-87.

Savchenko Igor Vasilievich นักศึกษาระดับบัณฑิตศึกษาผู้ช่วยภาควิชา RES KNURE ความสนใจทางวิทยาศาสตร์: วิธีการแก้ไขสัญญาณรบกวนระหว่างสัญลักษณ์, สเปกตรัมที่มีลำดับสูงกว่า, กระบวนการที่ไม่ใช่แบบเกาส์เซียน, ทฤษฎีการทำนายเชิงเส้น, การเข้ารหัสการแก้ไขข้อผิดพลาด ที่อยู่: ยูเครน 61726 คาร์คิฟ Lenin Ave. 14 tel. 70-215-87.

^ 3.7. การระบุลักษณะช่องสัญญาณ

การระบุลักษณะของวัตถุใด ๆ จะได้รับแบบจำลองทางคณิตศาสตร์จากการตอบสนองที่บันทึกไว้ในการทดลองไปยังอินพุตที่ทราบ ตัวกรองเชิงเส้นมักใช้เป็นแบบจำลอง ซึ่งอธิบายด้วยวิธีต่างๆ ดังนี้ โดยฟังก์ชันการถ่ายโอน ชม(ส) การตอบสนองของแรงกระตุ้น ชม(t) สมการเชิงอนุพันธ์หรือผลต่างในรูปแบบสามัญหรือเมทริกซ์ พารามิเตอร์ตัวกรองถูกกำหนดโดยการเลือกหรือเป็นผลมาจากการแก้สมการตามข้อมูลการทดลอง เกณฑ์ความเพียงพอของแบบจำลองส่วนใหญ่มักจะเป็นความแปรปรวนของข้อผิดพลาดขั้นต่ำ อี(t) = z(t) – y*(t), ที่ไหน z(t) และ y*(t) - สัญญาณที่เอาต์พุตของช่องสัญญาณและตัวกรอง (รูปที่ 17)

พิจารณาวิธีสหสัมพันธ์เพื่อระบุการตอบสนองของแรงกระตุ้นของตัวกรองที่จำลองช่องสัญญาณ สัญญาณเอาท์พุต y*(t) ของตัวกรองคือการบิดของสัญญาณอินพุต x(t) และการตอบสนองของแรงกระตุ้น ชม(t):

สมมติว่าเพื่อความเรียบง่าย การตอบสนองของแรงกระตุ้นถูกอธิบายโดยตัวอย่างสามตัวอย่างคือ กรองเอาท์พุต

ข้าว. 17 แสดงให้เห็นรูปร่างของสัญญาณนี้โดยการบวก โดยมีน้ำหนักเท่ากับค่าของตัวอย่างสัญญาณอินพุต เปลี่ยนแปลงตามเวลาโดยการตอบสนองของอิมพัลส์ที่ไม่ต่อเนื่องของตัวกรอง ส่วนประกอบที่เน้น kตัวอย่างตัวแปรเอาต์พุต ความแปรปรวนของข้อผิดพลาด

เงื่อนไขความแปรปรวนขั้นต่ำ

สามารถนำเสนอได้ดังนี้

ที่ไหน

ระบบ () เขียนในรูปแบบทั่วไป

เชื่อมโยงการตอบสนองของแรงกระตุ้นของช่องสัญญาณกับฟังก์ชันความสัมพันธ์อัตโนมัติของสัญญาณอินพุตและฟังก์ชันความสัมพันธ์ข้ามของสัญญาณอินพุตและเอาต์พุต

เพื่อให้ได้แบบจำลองของวัตถุที่เพียงพอ สัญญาณ x(t) ต้องเป็น Wideband และต้องไม่สัมพันธ์กับการรบกวน น(t). ลำดับสุ่มเทียมถูกใช้เป็นสัญญาณดังกล่าว ฟังก์ชัน autocorrelation มีรูปแบบของพัลส์สั้น และเช่นเดียวกับฟังก์ชัน white noise autocorrelation สามารถแสดงได้ประมาณว่า R x(τ) ≈ 0.5 นู๋ 0 δ(τ). ในกรณีนี้ สมการ (17) จะลดรูปลง:

(18)

คำตอบของระบบ (16) นั้นซับซ้อนโดยข้อเท็จจริงที่ว่ามันมักจะ "มีเงื่อนไขไม่ดี": สมการบางสมการแทบจะขึ้นอยู่กับเชิงเส้น ในกรณีนี้ การเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยในสัมประสิทธิ์ที่พบในการทดลองของสมการ - ค่าที่ไม่ต่อเนื่องของฟังก์ชันสหสัมพันธ์นำไปสู่คำตอบที่แตกต่างกันโดยพื้นฐาน ซึ่งรวมถึงค่าที่ไม่มีความหมายทางกายภาพ สถานการณ์นี้เป็นเรื่องปกติสำหรับปัญหา "ผกผัน" เมื่อแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ของวัตถุถูกกำหนดโดยสัญญาณอินพุตและเอาต์พุต (ปัญหา "ทางตรง" - การกำหนดปฏิกิริยาของวัตถุที่มีลักษณะที่รู้จักกับสัญญาณอินพุตที่กำหนดจะได้รับการแก้ไขโดยไม่มีความยุ่งยากใด ๆ ). เพื่อให้ได้แบบจำลองที่ปฏิบัติได้จริง รูปแบบของสมการไดนามิกหรือคุณลักษณะของแบบจำลองนั้นถูกกำหนดโดยพิจารณาจากการพิจารณาทางกายภาพ และเลือกค่าตัวเลขของพารามิเตอร์แบบจำลองที่เหมาะสมกับวัตถุมากที่สุด วิธีต่างๆ เปรียบเทียบพฤติกรรมของวัตถุกับแบบจำลอง การระบุนี้เรียกว่า "พารามิเตอร์" วิธีการระบุ "ที่ไม่ใช่พารามิเตอร์" ที่พิจารณาแล้วไม่ได้ใช้ข้อมูลสำคัญเกี่ยวกับประเภทของลักษณะของวัตถุ

คำถามควบคุม

1. อะไรคือตัวชี้วัดหลักของคุณภาพของช่องทางการรับส่งข้อมูล ปริมาณช่องคืออะไร

2. การใช้การเข้ารหัสการแก้ไขข้อผิดพลาดส่งผลต่อประสิทธิภาพสเปกตรัมและพลังงานของช่องสัญญาณอย่างไร

3. สิ่งที่ทฤษฎีบท Nyquist และ Kotelnikov ระบุ

4. ลองนึกภาพการตอบสนองต่อคลื่นสี่เหลี่ยมของช่องสัญญาณที่เป็นตัวกรองความถี่ต่ำ ตัวกรองแถบกว้าง และตัวกรองแถบความถี่แคบ

5. ค่าสัมประสิทธิ์การปรับให้เรียบของตัวกรอง Nyquist ส่งผลต่อการตอบสนองของแรงกระตุ้นของช่องสัญญาณอย่างไร

6. ปัจจัยอะไรกำหนดความน่าจะเป็นของข้อผิดพลาดเชิงสัญลักษณ์

7. อัตราส่วนสัญญาณต่อสัญญาณรบกวนกับต้นทุนพลังงานจำเพาะมีความสัมพันธ์กันอย่างไร

8. การเพิ่มปริมาตรของตัวอักษรของสัญลักษณ์ช่องจะส่งผลต่อการพึ่งพาความน่าจะเป็นของข้อผิดพลาดของสัญลักษณ์อย่างไรในอัตราส่วนสัญญาณต่อสัญญาณรบกวนและต้นทุนพลังงานเฉพาะในการปรับเฟสและความถี่

9. อะไรคือความแตกต่างระหว่างแนวคิดของความเร็วทางเทคนิคและข้อมูลของช่องทางการรับส่งข้อมูล

10. แบนด์วิดธ์ของช่องคืออะไร

11. ความสัมพันธ์ระหว่างประสิทธิภาพสเปกตรัมสูงสุดของช่องสัญญาณและต้นทุนพลังงานเฉพาะคืออะไร

12. ค่าทางทฤษฎีของขีด จำกัด ล่างของต้นทุนพลังงานจำเพาะคืออะไร

13. เป็นไปได้ไหมที่จะส่งข้อความอย่างถูกต้องโดยมีโอกาสเกิดข้อผิดพลาดสูงในการกำหนดสัญลักษณ์ช่อง

14. จำนวนข้อมูลต่อหนึ่งตัวอักษรของตัวอักษรต้นทางประมาณการอย่างไร?

15. การเข้ารหัสที่มีประสิทธิภาพคืออะไรข้อดีและข้อเสียของมันคืออะไร

16. การสูญเสียพลังงานสัญญาณระหว่างการส่งในพื้นที่ว่างเป็นอย่างไร?

17. วิธีการกำหนดรูปแบบเสียงและอุณหภูมิเสียงที่มีประสิทธิภาพ

18. ปรากฏการณ์ใดที่สังเกตได้ในช่องสัญญาณหลายช่อง

19. พารามิเตอร์ใดที่แสดงถึงช่องสัญญาณหลายช่อง

20. ความสัมพันธ์ระหว่างการกระจายเวลากับการตอบสนองความถี่ของช่องคืออะไร

21. อธิบายแนวคิดของแอมพลิจูดและความถี่เฟดเฟดแบบเลือกเฟด การเลื่อนดอปเปลอร์และการกระเจิง

22. ภายใต้เงื่อนไขใดที่การแพร่กระจายสเปกตรัมจะเพิ่มภูมิคุ้มกันทางเสียงของช่องสัญญาณหลายช่อง

23. อธิบายแนวคิดของการระบุพารามิเตอร์

วิธีการส่งข้อมูลหลายช่องสัญญาณ

การส่งข้อมูลหลายช่องสัญญาณคือการส่งข้อมูลพร้อมกันจากแหล่งข้อมูลต่างๆ ผ่านสายการสื่อสารเส้นเดียว หรือเรียกอีกอย่างว่าการเข้าถึงช่องสัญญาณแบบหลายช่องหรือหลายช่อง มัลติเพล็กซ์ มัลติเพล็กซ์ การแยกช่องสัญญาณ

วิธีหลักในการแยกช่องมีดังนี้

การแยกความถี่ (การเข้าถึงหารความถี่คูณ FDMA): สมาชิกแต่ละคนมีช่วงความถี่ของตัวเอง

การแยกจากกันชั่วคราว (การแบ่งเวลาคูณการเข้าถึง TDMA): สมาชิกจะได้รับการจัดสรรช่วงเวลาเพื่อส่งข้อความ

การแบ่งรหัส (การเข้าถึงการแบ่งรหัสแบบทวีคูณ, CDMA): สมาชิกแต่ละคนของระบบการสื่อสารสเปกตรัมการแพร่กระจายจะได้รับรหัสสุ่มเทียม (pseudonoise - PN)

ในระบบเดียวกันสามารถใช้วิธีการต่าง ๆ ในการกระจายช่องทางการสื่อสารระหว่างสมาชิกได้พร้อม ๆ กัน ช่องทางการสื่อสารที่แยกจากกันสามารถกำหนดให้กับสมาชิกบางรายอย่างถาวรหรือจัดให้ตามคำขอ การใช้ช่องทางสาธารณะสำหรับการสื่อสารตามความจำเป็น (หลักการเดินสาย) จะเพิ่มปริมาณงานของระบบอย่างมากด้วยจำนวนช่องสัญญาณที่เพิ่มขึ้น ระบบที่มีการกำหนดช่องสัญญาณแบบไดนามิกเรียกว่าระบบ DAMA (DAMA) เพื่อลดโอกาสของความขัดแย้งที่เกิดขึ้นเมื่อสมาชิกหลายรายเข้าถึงช่องสัญญาณพร้อมกัน จะใช้อัลกอริธึมการควบคุมการเข้าถึงช่องสัญญาณพิเศษ

เราจะพิจารณาหลักการแยกช่องสัญญาณในระบบดิจิทัลโดยใช้ตัวอย่างเฉพาะ

^ 4.1. การแยกช่องชั่วคราว

ในระบบสื่อสารแบบมีสาย

ในระบบที่มีการมัลติเพล็กซ์เวลา แหล่งที่มาและผู้รับข้อมูลจะเชื่อมต่อกับช่องทางการสื่อสาร (เส้นทางกลุ่ม) โดยเปิดสวิตช์ด้านส่งและรับ ช่วงเวลาหนึ่งของสวิตช์คือวงจร (เฟรม, เฟรม) ซึ่งแหล่งทั้งหมดจะเชื่อมต่อกับช่องสัญญาณเพียงครั้งเดียว ข้อมูลต้นทางถูกส่งระหว่าง "ช่วงเวลา", "หน้าต่าง" ส่วนหนึ่งของหน้าต่างในรอบนั้นสงวนไว้สำหรับการส่งข้อมูลการบริการและสัญญาณการซิงโครไนซ์สำหรับการทำงานของสวิตช์

ตัวอย่างเช่น ในระบบโทรศัพท์ดิจิทัลของยุโรป ข้อมูลจากสมาชิก 30 รายถือเป็นสตรีมข้อมูลดิจิทัลหลักที่แบ่งออกเป็นเฟรม หนึ่งเฟรมที่มีระยะเวลา 125 µs มี 32 กรอบเวลา ซึ่ง 30 หน้าต่างถูกสงวนไว้สำหรับการส่งข้อความของสมาชิก และ 2 หน้าต่างใช้สำหรับส่งสัญญาณควบคุม (รูปที่ 18, เอ). ในหน้าต่างเดียว มีการส่งข้อความ 8 บิต ที่อัตราการสุ่มตัวอย่างสัญญาณเสียง 8 kHz (ระยะเวลาสุ่มตัวอย่าง 125 µs) อัตราข้อมูลในสตรีมหลักคือ 8000 ∙ 8 ∙ 32 = 2.048 Mbps

สตรีมดิจิทัลหลักสี่สตรีมรวมกันเป็นสตรีมรองหนึ่งสตรีม สตรีมรอง 4 รายการรวมกันเป็นสตรีมที่ความเร็ว 34 Mbps เป็นต้น สูงสุด 560 Mbps สำหรับการส่งไฟเบอร์ อุปกรณ์ที่ให้การรวมกันของกระแสและการแยกที่ปลายรับเรียกว่า "muldex" (multiplexer - demultiplexer)

กระแสข้อมูลดิจิทัลถูกส่งผ่านสายการสื่อสารโดยใช้รหัสช่องสัญญาณที่ไม่มีส่วนประกอบคงที่และมีการซิงโครไนซ์ตัวเอง ในการจัดกลุ่มหลายเธรด มัลติเพล็กซ์ดำเนินการดังต่อไปนี้:

การแปลรหัสช่องสัญญาณในแต่ละสตรีมอินพุตเป็นรหัส BVN พร้อมการแสดงสัญลักษณ์ไบนารีด้วยสัญญาณ unipolar

โพลตามลำดับของช่องสัญญาณอินพุตทั้งหมดในช่วงหนึ่งบิตและการก่อตัวของกระแสรวมของสัญลักษณ์ไบนารีในรหัส unipolar BVN (รูปที่ 18, ขช่วงเวลาของการสำรวจความคิดเห็นจะมีจุด)

การแสดงสัญลักษณ์ไบนารีของสตรีมที่รวมกันในรหัสช่อง นอกจากนี้ ยังมีการนำคำที่จัดกรอบมาใส่ในสตรีมที่รวมกัน

ความเร็วในการส่งในสตรีมที่ต่างกันนั้นแตกต่างกันเล็กน้อย เพื่อให้ตรงกับความเร็ว การจัดเก็บข้อมูลระดับกลางของข้อมูลของแต่ละสตรีมจะดำเนินการจนถึงช่วงเวลาที่อ่านโดยพัลส์ที่ซิงโครไนซ์ ความถี่ของการอ่านข้อมูลในสตรีมค่อนข้างสูงกว่าความถี่ที่มาถึง ระบบดังกล่าวที่มีการควบรวมของสตรีมที่ไม่ใช่แบบซิงโครนัสเรียกว่าลำดับชั้นดิจิทัลแบบ plesiochronous มีระบบที่ซับซ้อนมากขึ้นด้วยลำดับชั้นดิจิทัลแบบซิงโครนัส

^ 4.2. การแบ่งความถี่-เวลาของช่องสัญญาณในระบบสื่อสาร GSM

ในระบบการสื่อสารเคลื่อนที่ของมาตรฐาน GSM สมาชิก (สถานีเคลื่อนที่ MS) จะแลกเปลี่ยนข้อความผ่านสถานีฐาน (BS) ระบบใช้การแบ่งความถี่และเวลาของช่องสัญญาณ ช่วงความถี่และจำนวนช่องความถี่ขึ้นอยู่กับการปรับเปลี่ยนระบบ รูปแบบการแยกช่องสัญญาณในระบบ GSM-900 แสดงในรูปที่ สิบเก้า

การส่งจาก BS ไปยัง MS ในช่อง "direct" (downlink, forward, downlink, fall) และจาก MS ไปยัง BS บนช่อง "reverse" (อัปลิงค์, ย้อนกลับ, อัปลิงค์, เพิ่มขึ้น) จะดำเนินการที่ความถี่ต่างกัน คั่นด้วยช่วงละ 45 MHz แต่ละช่องความถี่ใช้แบนด์วิดท์ 200 kHz ระบบจะกำหนดช่วง 890-915 MHz (124 ช่องสัญญาณส่งคืน) และ 935-960 MHz (124 ช่องสัญญาณตรง) ที่ความถี่เดียวกัน 8 ช่องสัญญาณแบบมัลติเพล็กซ์เวลาจะทำงานตามลำดับ โดยแต่ละช่องภายในกรอบเวลาเดียวด้วยระยะเวลา 576.9 μs หน้าต่างสร้างเฟรม มัลติเฟรม ซูเปอร์เฟรม และไฮเปอร์เฟรม

ระยะเวลาที่ยาวนานของไฮเปอร์เฟรม (3.5 ชั่วโมง) ถูกกำหนดโดยข้อกำหนดของการป้องกันด้วยการเข้ารหัสลับ ซูเปอร์เฟรมมีระยะเวลาเท่ากันและประกอบด้วย 26 มัลติเฟรม (26 × 51 เฟรม) สำหรับการส่งข้อมูลแบบซิงค์ หรือ 51 เฟรมหลายเฟรม (51 × 26 เฟรม) สำหรับการรับส่งข้อมูลด้วยเสียงและข้อมูล เฟรมทั้งหมดมี 8 หน้าต่างและมีระยะเวลาเท่ากัน (ประมาณ 4.6 ms) ระบบใช้หน้าต่างหลายประเภทที่มีระยะเวลาเท่ากัน

การส่งในทุกหน้าต่างของเฟรมเดียวจะดำเนินการที่ความถี่เดียวกัน เมื่อย้ายไปยังเฟรมอื่น ความถี่อาจเปลี่ยนแปลงอย่างกะทันหัน ทำเพื่อปรับปรุงภูมิคุ้มกันทางเสียง

ข้อมูลที่ส่งทั้งหมดขึ้นอยู่กับประเภท (คำสั่งคำพูด ข้อมูล การควบคุมและการซิงโครไนซ์) จะถูกแจกจ่ายผ่านช่องทางตรรกะต่างๆ และส่งผ่านใน "ส่วน" ที่แยกจากกันในหน้าต่างต่างๆ - ช่องสัญญาณทางกายภาพ ข้อมูลจากช่องสัญญาณลอจิกต่างๆ สามารถส่งได้ในหน้าต่างเดียว หน้าต่างประเภทต่างๆ ใช้เพื่อถ่ายทอดข้อมูลประเภทต่างๆ มีการแนะนำช่วงการป้องกันระหว่างหน้าต่างเพื่อขจัดการทับซ้อนของสัญญาณจากสมาชิกที่แตกต่างกัน ความยาวของช่วงป้องกันเป็นตัวกำหนดขนาดเซลล์สูงสุด (เซลล์)

ช่องสัญญาณลอจิกแบ่งออกเป็นช่องทางการสื่อสารและการควบคุม

ช่องทางการเชื่อมต่อ (TCH - ช่องจราจร) ส่งคำพูดและข้อมูลด้วยความเร็ว 2.4 ถึง 22.8 kbps ระบบใช้ตัวเข้ารหัสแหล่งที่มาประเภท PRE-LPC (ตัวเข้ารหัสเชิงเส้นพร้อมตัวทำนายพัลซิ่งปกติ) อัตราเสียงมาตรฐานที่ 13 kbps เพิ่มขึ้นเป็น 22.8 kbps อันเป็นผลมาจากการเข้ารหัสช่อง

ช่องควบคุมแบ่งออกเป็น 4 ประเภท

ช่องควบคุมการออกอากาศ ส่งจากสัญญาณนาฬิกา BS และคำสั่งควบคุมที่จำเป็นสำหรับ MS ทั้งหมดสำหรับการทำงานปกติ MS แต่ละคนได้รับจาก BS:

การซิงโครไนซ์สัญญาณสำหรับการตั้งค่าความถี่พาหะผ่านช่องสัญญาณ FCCH (ช่องแก้ไขความถี่ - ช่องการซิงโครไนซ์ของผู้ให้บริการ)

จำนวนเฟรมปัจจุบันในช่อง SCH (ช่องซิงโครไนซ์ - ช่องซิงโครไนซ์ MS ในเวลา)

หมายเลขประจำตัวของ BS และรหัสที่กำหนดลำดับของความถี่พาหะจะกระโดดข้ามช่อง BCCH (ช่องควบคุมการออกอากาศ - ช่องสำหรับส่งคำสั่งเพื่อควบคุมกระบวนการส่งข้อความ)

ช่องควบคุมทั่วไป (CCCH - ช่องควบคุมทั่วไป) ใช้ในการสร้างการสื่อสารระหว่าง BS และ MS ตามลำดับต่อไปนี้:

BS แจ้ง MS ของการโทรผ่าน PCH - ช่องเพจจิ้ง

MS ร้องขอจาก BS ผ่านช่อง RACH (ช่องสัญญาณเข้าถึงโดยสุ่ม - ช่องสัญญาณเข้าถึงแบบขนานแบบสุ่ม) จำนวนช่องสัญญาณทางกายภาพสำหรับการเชื่อมต่อกับเครือข่าย

BS ออกให้กับ MS ผ่าน AGCH (ช่องทางการให้สิทธิ์การเข้าถึง) การอนุญาตให้ใช้ช่องทางการสื่อสาร (TCH) หรือช่องทางการควบคุมเฉพาะบุคคล

ช่องควบคุมเฉพาะบุคคล (SDCCH - ช่องควบคุมเฉพาะแบบสแตนด์อโลน) ใช้เพื่อส่งคำขอประเภทบริการจาก MS ไปยัง BS และเพื่อส่งจาก BS ไปยัง MS จำนวนช่องสัญญาณทางกายภาพที่กำหนดให้กับ MS และระยะเริ่มต้น ของลำดับสุ่มหลอกที่กำหนดโปรแกรมกระโดดความถี่สำหรับ MS นี้

ช่องควบคุมแบบรวม (ช่องสัญญาณควบคุมที่เกี่ยวข้อง ACCH) ใช้เพื่อส่งคำสั่งควบคุมเมื่อ MS เคลื่อนที่ไปยังเซลล์อื่น (ช่อง FACCH - ช่องสัญญาณควบคุมที่เกี่ยวข้องอย่างรวดเร็ว) และส่งข้อมูลเกี่ยวกับระดับของสัญญาณที่ได้รับจาก MS ไปยัง BS (ผ่าน SACCH ช่อง - ช่องควบคุมที่เกี่ยวข้องช้า)

ในหน้าต่างประเภท NB "ปกติ" ข้อมูลที่ส่งจะถูกวางไว้ที่ -114 บิต ลำดับการฝึก 26 บิตที่ผู้รับรู้จักใช้เพื่อประเมินการตอบสนองของอิมพัลส์ของช่องทางการสื่อสารเพื่อปรับแต่งอีควอไลเซอร์ของผู้รับ

การปรับคุณสมบัติของช่องทางการสื่อสารให้สมดุลตลอดจนการประเมินคุณภาพการสื่อสารและกำหนดความล่าช้าของสัญญาณ ชุดค่าผสมสุดท้าย TB (ส่วนท้าย) จะถูกวางไว้ที่ขอบหน้าต่าง ที่ส่วนท้ายของหน้าต่างจะมีช่วงการป้องกัน GP (ช่วงป้องกัน) ที่ระยะเวลา 30.46 μs บิต SF (แฟล็กพวงมาลัย) ระบุประเภทของข้อมูล

หน้าต่างประเภท FB ออกแบบมาเพื่อปรับความถี่ MC ศูนย์บิต 142 ถูกส่งผ่านคลื่นพาหะที่ไม่ถูกมอดูเลต การทำซ้ำหน้าต่างประเภทนี้ถือเป็นการตั้งค่าความถี่ของช่องสัญญาณแบบลอจิคัลของ FCCH

หน้าต่างประเภท SB ได้รับการออกแบบมาเพื่อซิงโครไนซ์ MS และ BS ในเวลา หน้าต่างที่เกิดซ้ำจะสร้างแชนเนลการซิงโครไนซ์แบบลอจิคัล SCH 78 บิตข้อมูลประกอบด้วยหมายเลขเฟรมและรหัสระบุ BS

Windows ประเภท AB ได้รับการออกแบบเพื่อขออนุญาตในการเข้าถึง MS ไปยัง BS ลำดับบิตการซิงค์ที่ส่งโดย MS กำหนดค่า BS ให้อ่านลำดับ 36 บิตถัดไปที่มีคำขอบริการอย่างเหมาะสม เพิ่มช่วงป้องกันในหน้าต่าง AB เพื่อรองรับขนาดเซลล์ขนาดใหญ่

^ 4.3. การแบ่งรหัสช่อง

ในระบบสื่อสาร IS-95

ระบบได้รับการจัดสรรย่านความถี่ 869-894 MHz สำหรับการส่งสัญญาณผ่านช่องสัญญาณไปข้างหน้าและ 824-849 MHz สำหรับการส่งสัญญาณย้อนกลับ ช่วงความถี่ระหว่างช่องสัญญาณไปข้างหน้าและย้อนกลับคือ 45 MHz การทำงานของช่องสัญญาณตรงบนความถี่พาหะเดียวระหว่างการส่งคำพูดแสดงไว้ในรูปที่ 21.

ลำดับอักขระไบนารีจากตัวเข้ารหัสช่องสัญญาณจะถูกแปลงดังนี้:

– “scrambled” – รวม modulo 2 พร้อมรหัสส่วนตัวของสมาชิกที่ส่งข้อความ (“long” PSP)

– สรุปด้วยซีเควนซ์ของวอลช์ ลำดับ Walsh มุมฉากเหมือนกันสำหรับ BS ทั้งหมด แบ่งช่องความถี่หนึ่งช่องออกเป็น 64 ช่องสัญญาณอิสระ

– ถูกแบ่งโดยสับเปลี่ยน (CM) เป็นสองกระแสพื้นที่สี่เหลี่ยมจัตุรัส ผมและ คิว.

สัญลักษณ์ในสตรีมเหล่านี้ปรับองค์ประกอบการสร้างพื้นที่สี่เหลี่ยมจัตุรัสของคลื่นพาหะ เพื่อแยกสัญญาณจากสถานีต่าง ๆ สัญลักษณ์ในกระแสพื้นที่สี่เหลี่ยมจัตุรัสจะรวมด้วย "สั้น" PRS- ผมและ PSP- คิว– ตัวระบุ BS

ระบบใช้อุปกรณ์เข้ารหัสข้อมูลแบบรวมศูนย์ เครื่องรับ GPS ใช้เพื่อซิงโครไนซ์ BS ทั้งหมดในเวลา สัญลักษณ์พื้นฐานของ PSP มีอัตรา 1.2288 MSym/s PRP แบบยาวที่มีระยะเวลา 41 วันนั้นเกิดจากรีจิสเตอร์ที่มี 42 บิต รหัสแต่ละรหัสของผู้สมัครสมาชิกเป็นส่วนย่อยของ PRS แบบยาวซึ่งแตกต่างกันในระยะเริ่มต้น PRP สั้น ๆ ของระยะเวลา 2/75 วินาทีนั้นเกิดขึ้นจากการลงทะเบียนกะที่มี 15 บิต และแตกต่างกันใน BS ที่แตกต่างกันตามกะแต่ละกะที่สัมพันธ์กับช่วงเวลาของการเริ่มต้นช่วงเวลาสองวินาที

เมื่อรวมกับลำดับเอาต์พุตของตัวเข้ารหัสซึ่งมีความถี่ 19.2 kbit / s PRS แบบยาวจะถูกทำให้บางลงเพื่อทำให้ความเร็วของลำดับที่รวมเท่ากัน: ทุกสัญลักษณ์ที่ 64 จะถูกนำมาจากมัน เมื่อรวมลำดับที่ได้รับด้วยคำรหัสของ Walsh สัญลักษณ์หนึ่งของลำดับนั้นจะถูกแปลงเป็นชิป 64 Walsh เพื่อให้สวิตช์ได้รับสตรีมดิจิทัลที่อัตรา 1.2288 MS/s PSP แบบสั้นมีอัตราสัญลักษณ์เหมือนกัน ดังนั้น เพื่อการใช้ช่วงความถี่อย่างมีประสิทธิภาพสูงสุด ตามทฤษฎีบท Nyquist และ Kotelnikov สเปกตรัมของลำดับสัญลักษณ์ที่อินพุตของโมดูเลเตอร์แบนด์พาสในเครื่องส่งสัญญาณควรจำกัดความถี่ที่ 1.2288/2 MHz เพื่อจุดประสงค์นี้ ฟิลเตอร์โลว์พาสถูกติดตั้งที่อินพุตของโมดูเลเตอร์ที่มีขอบเขตของแบนด์ผ่านและดีเลย์ที่ 590 kHz และ 740 kHz

แต่ละ BS ปรับสัญญาณ SRP สั้น ๆ ซึ่งส่งออกผ่านช่องสัญญาณ "นักบิน" พิเศษ MS ซึ่งเปลี่ยน PRS สั้น ๆ ให้ทันเวลา ค้นหา BS ที่มีสัญญาณนำร่องที่แรงที่สุด และรับจาก BS ผ่านช่องทางการซิงโครไนซ์ข้อมูลที่จำเป็นสำหรับการสื่อสาร โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ค่าเวลาของระบบเพื่อตั้งรหัสแบบยาว หลังจากตั้งค่ารหัสแบบยาวแล้ว MS สามารถรับข้อความที่ส่งไปหรือเริ่มขั้นตอนในการเข้าถึง BS ด้วยความคิดริเริ่มของตนเอง ระหว่างการทำงาน MS จะตรวจสอบระดับของสัญญาณนำร่อง และเมื่อตรวจพบสัญญาณที่แรงกว่า จะสลับไปใช้ BS อื่น

ข้อมูลที่ต้องส่งด้วยความเร็วสูงจะถูกแบ่งออกเป็นแพ็กเก็ตและส่งผ่านพร้อมกันผ่านช่องความถี่ต่างๆ

ในช่องสัญญาณย้อนกลับ (รูปที่ 22) กำลังของเครื่องส่งสัญญาณและอัตราส่วนสัญญาณต่อสัญญาณรบกวนจะต่ำกว่าในช่องสัญญาณไปข้างหน้า เพื่อปรับปรุงการคุ้มกันเสียง ความเร็วของตัวเข้ารหัสแบบบิดเบี้ยวจะลดลงเป็น k/n= 1/3 ตัวเข้ารหัสจะส่งออกข้อมูลที่ 28.8 kbps สเปกตรัมของสตรีมดิจิทัลนี้ขยายออกไป: แต่ละแพ็กเก็ตข้อมูล 6 บิตจะถูกแทนที่ด้วยหนึ่งใน 64 สัญลักษณ์ Walsh ซ้ำ 4 ครั้ง หมายเลขสัญลักษณ์ถูกกำหนดโดยเนื้อหาของแพ็กเก็ตข้อมูล

หลังจากการขยาย ลำดับสัญลักษณ์จะถูกรวมเป็นโมดูโล 2 ด้วยแบนด์วิดท์ยาวของผู้สมัครสมาชิก และถูกแบ่งโดยสวิตช์เป็นสองลำดับ: ในเฟส ( ผม) และสี่เหลี่ยมจัตุรัส ( คิว) ซึ่งหลังจากบวกด้วย PSP- สั้น ผมและ PSP- คิว, ปรับการสั่นของพาหะในเฟสและการสร้างพื้นที่สี่เหลี่ยมจัตุรัส เพื่อลดการกระโดดของเฟส ลำดับการปรับพื้นที่สี่เหลี่ยมจัตุรัสจะเปลี่ยนเวลาโดยครึ่งหนึ่งของระยะเวลาของสัญลักษณ์พื้นฐาน