Механика ISSN 1312-3823 Транспорт том 11, брой 3, 213 г Комуникации статия 879 Научно списание hp://wwwmc-ajcom ФОРМИРАНЕ НА СЪГЛАСУВАНИ СИГНАЛИ НА УОЛШ С КОМУНИКАЦИОННИТЕ КАНАЛИ Антонио Андонов, Илка Стефанова andonov@vubg, isefanova@mailbg ВТУ Тодор Каблешков София, бул Гео Милев 158 БЪЛГАРИЯ Ключови думи: радиокомуникации, цифрова носеща, сигнали на Уолш Резюме: С оптимизация на формата на предаваните сигнали са се занимавали много автори В редица публикации е поставян въпросът за определяне на сигнали, минимизиращи нивото на неопределеност при предаване на информация Анализът на резултатите в посочените работи показва, че задачите за съгласуване на формата на сигнала с канала за връзка са поставяни по същество само за линейни гаусови канали за връзка при частни, макар и най-разпространени ограничения на средноквадратичната и по-рядко на пиковата стойност Проблемът е разглеждан главно от гледна точка на оптималното приемане на сигналите и в много по-малка степен относно оптималното им формиране в предавателя Практически отсъстват публикации по проблема за избор на оптималния вид модулация на тези сигнали Получените резултати се ограничават с доказателство за оптималност на противоположните и симплексните сигнали при предаване на дискретна информация на фона на гаусов шум Почти не са изследвани свойствата на съгласуваните сигнали В практиката все по-често се срещаме с нелинейни и негаусови канали за връзка, например такива важни канали като хидроакустични, спътникови, оптични и др И ако въпросите на теорията и практиката за оптимално приемане на сигнали за такива канали са сравнително добре развити, то въпросите за съгласуване с тях на формата на предаваните сигнали и видовете на тяхната модулация са изследвани в достъпната техническа литература недостатъчнотова обуславя в голяма степен и актуалността на предложената статия, в която са предложени модел и характеристики на цифрови носещи на Уолш и тяхното формиране с оглед отчитането на влиянието на линията за връзка по отношение на формата на формирания сигнал 1ВЪВЕДЕНИЕ В системите за предаване на информация системите представляват функции, както на текущото време, така и на предаваното съобщение Времевата зависимост определя формата, а информационната зависимост характеризира вида модулация Ако сигналите се предават по неизкривяващ канал и се приемат единствено на фона на бял шум, качеството на приемане се определя само от вида модулация и не зависи от DS-54
формата на предаваните сигнали Както формата на сигнала, така и вида на модулацията могат да се оптимизират, те да се съгласуват с даден комуникационен каналразработването на различни подходи за съгласуване на сигналите с канала за връзка е един от пътищата за обезпечаване на функционална устойчивост на комуникационните системи [1], като се осигурява гарантирано ниво на работоспособност на системата в различни ситуации, с отчитането на статистическите характеристики на сигнала, канала и шмовата обстановка Целта на предложената статия е по отношение на перспективните широколентови системи, за които в настоящия момент в процес на интензивно изследване са въпросите за избор на носеща в дискретни радиоканали, да бъде формулиран и обоснован въпроса за съгласуване на дискретни носещи на базата на функции на Уолш с комуникационните каналиносеща на сигнала е трептене в което няма налична модулация, те сигнал, който не съдържа съобщение Цифровата носеща може да се определи като последователност квантовани по стойност напрежения предизвикващи токове при отсъствие на модулация Най-проста цифрова носеща е сигналът, описван с меандрова функция Преходът към широколентови системи може да се разглежда от една страна като по-нататъшно развитие на класа дискретни сигнали, а от друга, като технологична реализация на граничната широколентовост на сигналите Действително, конструктивният път за увеличаване на базата на сигнала е в намаляване дължината на елементарния символ В този случай се осъществява преход към нестационарно излъчване (нестационарен сигнал) Нестационарността се определя от това, че формата на елементите на цифровите носещи се определя от преходната характеристика на линията за връзка, тъй като сигнала заема цялата физическа честотна лента на каналаето защо проблемът за съгласуване на цифровите носещи с комуникационните канали е от първостепенно значение 2 СЪГЛАСУВАНЕ НА ЦИФРОВИ НОСЕЩИ С КАНАЛА ЗА ВРЪЗКА Вследствие възможностите за теническа реализация, в качеството на цифрови носещи най-често се използват двоични кодови последователности Обаче носещата на сигнала трябва да удовлетворява редица специфични изисквания, основните от които са следните: ортогоналност, пълнота и затвореност на системата функция, периодичност, възпроизводимост, наличие на модулируеми информационни параметри, простота на генерация и тн Анализът покзва, че цифровите носещи на основата на функциите на Уолш най-пълно удовлетворяват тези изисквания и обощаването и систематизацията на свойствата им е широко разгледано с пециализираната литература Най-общо цифровия сигнал може да се опише със следната зависимост: (1) S () arec l вх l a l където 1,1 a при нормирана амплитуда на сигнала l Ако поставим израз (1) в конволюционния интеграл, за изходния сигнал може да се запише: (), където (2) S a l изх l a l l, k recl a d е реакцията на канала на функцията k е импулсната характеристика на канала rec ; DS-55
Като се използва следното известно представяне на едииничния импулс: rec l a1 l 1 a, където1 е единичната функция, то:, l k d k d (3) la l1a h la h l1 a, където h е преходната характеристика на канала Като се замести (3) в (2) се получава: (4) S () 2 a h l h l1 изх l a Следователно, методиката за изчисляване на цифровия сигнал на изхода на канала се свежда до тегловно сумиране на стойностите на системните характеристики на канала (преходна функция) Компютърната реализация на тази методика е проста Анализът на получената зависимост (4) показва, че формата на цифровата носеща се формира от радиоканалаот особено съществено значение е фактът, че при различие на формата на сигнала от оптималната (съгласувана с канала) възникват значителни изкривявания на сигнала За това, от гледна точка на проблема на съгласуване е необходимо да се определи, каква е амплитудата и каква е дължината на елементарния символ на цифровата носща на изхода на комуникационния канал 3АНАЛИЗ ФОРМАТА НА ЦИФРОВА НОСЕЩА В УКВ-ДИАПАЗОНА Най-често моделът за връзка в УКВ-диапазона се моделира чрез идеален нискочестотен филтър с лента с лента f, средна честота f и коефициент на затихване K Преходната характеристика на такъв канал се описва с израза [1]: 4K (5) hpл S i в Si н където, S i е интегрален синус и в н 2 f За определянето на максимума на h са валидни следните общи условия: Между преходната и импулсната характеристика съществува зависимостта (6) k h d Тогава необходимото и достатъчно условие за екстремум имат вида: dh dk (7) kf f d d За пределен филтър импулсната характеристика е във вида: K sin (8) / 2 h coso / 2 Тогава, въз основа на горното глобалния екстремум на преходната характеристика може да се получи във вида 2K (9) h Рл max h Si 1 Si 1 2f 2 2 DS-56
f f в f н където е коефициентът на широколентовост на канала За пределно 2 f f в f н широки радиоканали 1, откъдето следва: 2K (1) h max Si 1, 2K Следователно, колкото по-широколентов е канала, толкова по-голяма е максималната стойност на неговата преходна характеристикатогава, ако дължината на преходната характеристика на канала е по-малка от дължината на елемента на цифровата носеща, то амплитудата на сигнала ще се определя от h Тъй като времето на преходния процес се определя от стойността, пропорционална на отношението 1 / 2 f, то за да не се припокриват на изхода на канала елементите на цифровия сигнал е необходимо да се изпълнява условието: (11) a 1/ 2 f ИЗВОДИ Използването на цифрови носещи в перспективните комуникационни системи поставя с особена острота изследването на въпросите за тяхното съгласуване с комуникационните канали В настоящата статия е показано, че формата на цифровата носеща се определя от преходната характеристика на канала Получени са съотношения за определяне дължината на елементарния символ на цифровата носеща в зависимост от широколентовостта на канала, при които не възникват междусимволни смущения и изкривявания max ЛИТЕРАТУРА: [1] Oppenheim A, Willsky A, Yong I, Signals and Sysems, Prenice-Kall, Inc,1983 DS-57
FORMATION OF COMPLIANT SIGNALS OF WALSH WITH COMMUNICATION CHANNELS Anonio Andonov, Ilka Sefanova andonov@vubg, isefanova@mailbg Todor Kableshkov Universiy of Transpor, 158 Geo Milev Sree, Sofia, BULGARIA Kew words:radio communicaions, digial carrier, signals Walsh Absrac: Wih he opimizaion of he form of he ransmied signals are engaged many auhors In a number of publicaions raised he deerminaion of signals ha minimize he level of uncerainy in he ransmission of informaionanalysis of he resuls in hese works shows ha he asks of coordinaing he waveform wih he communicaion channel are placed essenially only for linear Gaussian channels of communicaion in privae, alhough he mos common limiaions of he mean Square and less of he peak value The problem is seen mainly in erms of opimum recepion and o a much lesser exen on he opimum form a he ransmier Pracically absen publicaions on he problem of choosing he opimal ype of modulaion of hese signals Resuls are limied o proof of opimaliy and opposie simplex signals when ransmiing discree informaion on he background of Gaussian noise Hardly sudied he properies of coheren signals In pracice increasingly mee wih nonlinear and non-gaussian channels of communicaion, such as major channels such as sonar, saellie, fiber opic, ecand if he issues of heory and pracice for opimal signal recepion of such channels are relaively well developed, he issues of coordinaion wih hem o form he ransmied signals and heir modulaion ypes were esed in he open echnical lieraure sufficien This deermines o a large exen and imeliness of he proposed aricle, which proposed a model and characerisics of digial carrier Walsh and heir developmen in order o address he impac of he communicaion link o he form of he waveform DS-58