Jenis utama urutan kod sistem komunikasi dan navigasi moden. Data rujukan

Ensiklopedia elektronik radio dan kejuruteraan elektrik / Bahan rujukan

 Komen artikel

Artikel ini menerangkan jenis jujukan kod utama yang digunakan dalam sistem komunikasi dan navigasi moden. Parameter yang diberikan dipertimbangkan dari sudut saintifik dan praktikal, dengan rujukan kepada penyelidikan moden dalam bidang ini.

Pemilihan jujukan kod pseudo-rawak dalam sistem penghantaran maklumat kejuruteraan radio adalah sangat penting, memandangkan peningkatan pemprosesan sistem, imuniti hingar dan kepekaannya bergantung pada parameternya. Dengan panjang jujukan kod yang sama, parameter sistem mungkin berbeza.

Sistem yang menggunakan isyarat seperti hingar kompleks telah digunakan selama lebih daripada 50 tahun. Kelebihan terkenal isyarat seperti hingar, seperti imuniti hingar yang tinggi kepada gangguan jalur sempit berkuasa tinggi, keupayaan untuk memisahkan pelanggan mengikut kod, kerahsiaan penghantaran, rintangan tinggi terhadap perambatan berbilang laluan dan juga resolusi tinggi dalam radar dan pengukuran navigasi, yang telah ditetapkan penggunaannya dalam pelbagai sistem komunikasi dan penentuan lokasi.

Disebabkan oleh parameter isyarat seperti hingar apakah aplikasinya mempunyai beberapa sifat yang menarik dan bolehkah ia diperbaiki?

Ciri-ciri isyarat seperti bunyi

Parameter penting sistem yang menggunakan isyarat seperti hingar ialah keuntungan pemprosesan. Keuntungan pemprosesan (PG) menunjukkan tahap peningkatan dalam nisbah isyarat kepada hingar apabila menukar isyarat seperti hingar yang diterima oleh penerima kepada isyarat maklumat yang diperlukan. Prosedur ini dipanggil mampatan atau despreading.

Menurut definisi klasik, VO adalah sama dengan:

VO = 10 Lg [С_к /DARI_и]Jika

С_к - kadar pengulangan cip jujukan pseudo-rawak, cip/saat.

С_и - kelajuan penghantaran maklumat, bit/saat.

Dengan definisi ini, sistem yang mempunyai kadar pemindahan data 1 Mbit/saat dan kadar cip 11 Mchip/saat (ini bermakna setiap bit maklumat dikodkan dengan urutan pseudo-rawak 11 bit) akan mempunyai VO bersamaan dengan 10,41 dB. Keputusan ini bermakna operasi sistem penghantaran maklumat akan kekal pada BER yang sama jika isyarat input yang dikehendaki berkurangan sebanyak 10,41 dB.

Dalam modem radio yang terdedah kepada hingar komersial konvensional seperti Arlan, Wavelan, dan seumpamanya, kepentingan yang paling besar selalunya diletakkan pada kelajuan pemindahan maklumat, dan bukannya imuniti senyap atau bunyi. Memandangkan arahan Suruhanjaya Komunikasi Persekutuan AS (FCC) menyediakan nilai VO minimum 10 dB untuk peranti sedemikian, dan juga memperuntukkan lebar jalur frekuensi minimum yang dibenarkan bagi satu saluran (yang mengenakan sekatan ke atas kadar pengulangan maksimum cip C_к), maka panjang jujukan kod pseudo-rawak mestilah sekurang-kurangnya 11 cip setiap bit. Jika kita meningkatkan panjang jujukan kod kepada 64 cip setiap bit (ini adalah panjang maksimum yang mungkin untuk pemproses Zilog Z87200 ShPS yang terkenal), maka pada kadar pengulangan cip yang sama sebanyak 11 Mchip/saat, keuntungan pemprosesan akan 10Lg (64) = 18,06 dB , kelajuan penghantaran maklumat akan berkurangan sebanyak 64/11 = 5,8 kali.

Untuk digunakan dalam sistem NPS, jujukan kod mesti mempunyai sifat matematik dan lain-lain tertentu, yang utama adalah sifat autokorelasi dan korelasi silang yang sangat baik. Di samping itu, jujukan kod mestilah seimbang, iaitu bilangan satu dan sifar di dalamnya hendaklah berbeza tidak lebih daripada satu aksara. Keperluan terakhir adalah penting untuk menghapuskan komponen berterusan isyarat maklumat.

Penerima DSSS membandingkan urutan kod yang diterima dengan salinan tepatnya yang disimpan dalam ingatan. Apabila ia mengesan korelasi antara mereka, ia bertukar kepada mod penerimaan maklumat, mewujudkan penyegerakan dan memulakan operasi penyahkodan maklumat berguna. Sebarang korelasi separa boleh menyebabkan penggera palsu dan kerosakan penerima, itulah sebabnya urutan kod mesti mempunyai sifat korelasi yang baik. Mari kita lihat konsep korelasi dengan lebih terperinci.

Autokorelasi dan fungsi korelasi silang

Sifat korelasi jujukan kod yang digunakan dalam sistem NPS bergantung pada jenis jujukan kod, panjangnya, kekerapan simbolnya dan struktur aksara demi simbolnya.(1).

Secara umum, fungsi autokorelasi (ACF) ditentukan oleh kamiran:

Y (t ) = ∫f(t)f(t-t )dt

dan menunjukkan sambungan isyarat dengan salinan dirinya sendiri, beralih dalam masa dengan jumlah τ. Kajian ACF memainkan peranan penting dalam pemilihan jujukan kod dari sudut kebarangkalian terendah untuk mewujudkan penyegerakan palsu.

Fungsi korelasi silang (ICF), sebaliknya, adalah sangat penting untuk sistem pembahagian kod seperti CDMA, dan berbeza daripada ACF hanya kerana tanda kamiran mengandungi fungsi yang berbeza dan bukannya yang sama:

Y (t ) = ∫f(t)g(t-t )dt

Oleh itu, FCF menunjukkan tahap kesesuaian satu urutan kod dengan yang lain. Untuk memudahkan konsep ACF dan VCF, kita boleh mewakili nilai fungsi tertentu sebagai perbezaan antara bilangan padanan A dan tidak padan B bagi simbol jujukan kod apabila membandingkannya simbol demi simbol. Untuk menggambarkan contoh ini, pertimbangkan fungsi autokorelasi bagi jujukan kod Barker dengan panjang 11 cip, yang mempunyai bentuk berikut:

1 1 1 0 0 0 1 0 0 1 0

Mari kita ringkaskan perbandingan aksara demi aksara bagi jujukan ini dengan salinannya dalam jadual.

Perwakilan grafik ACF bagi jujukan Barker ini ditunjukkan dalam rajah:

ACF ini boleh dipanggil ideal, kerana ia tidak mempunyai puncak sisi yang boleh menyumbang kepada pengesanan isyarat palsu.

Sebagai contoh negatif, kita boleh mempertimbangkan sebarang urutan kod arbitrari, contohnya:

1 1 1 0 0 0 1 1 1 0 0

Setelah menjalankan pengiraan yang sepadan dengan contoh sebelumnya, kami memperoleh perwakilan grafik berikut bagi fungsi autokorelasi, ditunjukkan dalam rajah:

Puncak sisi 7 dan 3 unit boleh membawa kepada operasi palsu sistem jika urutan sedemikian digunakan untuk mengedarkan isyarat.

Untuk sistem jalur lebar berkelajuan tinggi yang bertujuan untuk penghantaran maklumat, tetapi bukan untuk pengasingan kod pelanggan, kod Barker dengan sifat autokorelasi yang baik biasanya digunakan. Menggunakan pemodelan komputer, apa yang dipanggil kod Willard (2) ditemui, yang, dengan panjang yang sama dengan kod Barker, kadangkala mempunyai sifat korelasi yang lebih baik. Urutan kod Barker dengan panjang lebih daripada 13 simbol tidak diketahui, oleh itu, untuk mendapatkan VO yang lebih besar, imuniti hingar yang lebih besar, serta untuk pengasingan kod pelanggan, urutan yang lebih panjang digunakan, sebahagian besar daripadanya dibentuk oleh M -urutan.

M-jujukan

Salah satu isyarat kekunci anjakan fasa yang paling terkenal ialah isyarat yang urutan kodnya ialah jujukan panjang maksimum atau jujukan M. Untuk membina jujukan M, daftar anjakan atau elemen kelewatan dengan panjang tertentu biasanya digunakan. Panjang jujukan M ialah 2^N-1, di mana N ialah bilangan bit daftar anjakan. Pelbagai pilihan untuk menyambungkan output nyahcas ke litar maklum balas menyediakan set urutan tertentu.

ACF bagi jujukan M adalah sama dengan -1 untuk semua nilai kelewatan, kecuali untuk rantau 0±1, di mana nilainya berbeza dari -1 hingga nilai 2^N-1. Di samping itu, jujukan-M mempunyai satu lagi sifat yang menarik: dalam setiap jujukan terdapat satu lagi daripada sifar. Banyak kesusasteraan dikhaskan untuk kaedah pembentukan dan ciri-ciri urutan M, jadi kami tidak akan membincangkan perkara ini secara terperinci.

Untuk menerokai keupayaan cipset PRISM baharu^TM Harris Semiconductor menjalankan kajian praktikal tentang jujukan M pendek dan kod Barker untuk mencari yang optimum dari sudut fungsi autokorelasi (3).

Sebagai sebahagian daripada kajian ini, urutan M dengan panjang 15 dan mempunyai bentuk:

111 1000 1001 1010

Ternyata, ia mempunyai sifat autokorelasi yang lebih teruk daripada jujukan Barker 13 aksara dalam bentuk berikut:

1 1111 0011 0101

Pandangan praktikal ACF bagi jujukan M ditunjukkan dalam rajah:

Sebagai perbandingan, ACF bagi jujukan kod Barker dengan panjang 13:

Foto di atas menunjukkan nadi penyegerakan osiloskop. Seperti yang dapat dilihat daripada gambar, jujukan M mempunyai beberapa puncak sisi yang besar, yang boleh merendahkan kualiti penerimaan sistem NPS dengan ketara, dan kadangkala boleh membawa kepada pengesanan isyarat palsu.

Seperti yang ternyata dalam proses penyelidikan lanjut, jika dua sifar ditambah pada jujukan kod Barker 13 aksara, maka ACF bagi jujukan yang terhasil

001 1111 0011 0101

akan menjadi jauh lebih baik daripada ACF yang diterangkan bagi jujukan M, yang juga terdiri daripada 15 simbol. ACF bagi urutan yang baru diperoleh:

Oleh itu, jujukan M pendek adalah jauh lebih rendah daripada jujukan Barker dari segi sifat autokorelasi, walaupun terdapat keseimbangan sifar dan satu yang lebih baik.

Sistem paling terkenal yang menggunakan jujukan M termasuk sistem komunikasi mudah alih CDMA dan sistem navigasi global GPS. Sistem CDMA menggunakan tiga urutan kod. Yang pertama daripada mereka, digunakan untuk menyegerakkan operasi semua peralatan, mempunyai panjang berubah N ≈ (32÷131)10³ watak. Jujukan M kedua mempunyai panjang maksimum N=2⁴²-1 dan digunakan untuk mengenal pasti stesen pelanggan dari stesen pangkalan. Urutan ketiga digunakan untuk menghantar maklumat berguna antara stesen pangkalan dan pelanggan dan merupakan salah satu jujukan Walsh.

Jujukan Walsh (ini ialah baris atau lajur matriks Hadamard) mempunyai sifat ortogon antara satu sama lain. Dari sudut pandangan matematik, keortogonan bermakna jika tiada peralihan masa antara jujukan Walsh, hasil darab titiknya adalah sama dengan sifar. Dari sudut kejuruteraan radio, ini memungkinkan untuk menghapuskan gangguan bersama apabila menghantar maklumat dari stesen pangkalan ke beberapa stesen pelanggan dan dengan itu meningkatkan daya pengeluaran sistem komunikasi secara mendadak (5). Kelebihan ortogonal ini hanya berlaku dalam kes penyegerakan yang tepat bagi penghantaran jujukan kepada semua pelanggan. Penyegerakan tepat stesen pangkalan CDMA dan stesen pelanggan dijalankan terutamanya menggunakan sistem navigasi global GPS. Sebagai tambahan kepada jujukan Walsh, jujukan ortogonal lain digunakan dalam sistem komunikasi: jujukan Digiloc dan Stiffler.

Sebagai tambahan kepada jujukan-M seperti itu, jujukan kod komposit, yang merupakan gabungan jujukan-M dan mempunyai beberapa sifat khusus, telah menemui aplikasi dalam sistem komunikasi. Yang paling terkenal dan digunakan ialah jujukan Gould. Urutan kod Gould dijana menggunakan penjana jujukan ringkas berdasarkan dua daftar anjakan lebar yang sama dan mempunyai dua kelebihan berhubung dengan jujukan M.

Pertama, penjana jujukan kod, dibina berdasarkan dua daftar anjakan panjang N setiap satu, boleh menjana, sebagai tambahan kepada dua jujukan M awal, satu lagi jujukan N panjang 2^N-1, iaitu bilangan jujukan kod yang dijana diperluaskan dengan ketara.

Kedua, kod Gould boleh dipilih supaya CCF untuk semua jujukan kod yang diterima daripada satu penjana adalah sama, dan magnitud puncak sisinya adalah terhad.

Untuk jujukan M, ia tidak boleh dijamin bahawa puncak sisi TCF tidak akan melebihi nilai tertentu yang ditentukan. Urutan kod Gould digunakan dalam sistem navigasi global, seperti GPS. Kod yang dipanggil "kasar" (C/A - clear/acquisition) menggunakan urutan Gould sepanjang 1023 aksara, dihantar pada frekuensi jam 1,023 MHz. Kod yang sama (P - precision), yang mempunyai akses ketenteraan dan perkhidmatan khas, menggunakan jujukan kompaun ultra panjang dengan tempoh ulangan selama 267 hari dan frekuensi jam 10,23 MHz. Sebagai tambahan kepada jujukan kompaun Gould, jujukan Kasami paling kerap digunakan.

Teknologi baru

Urutan M-jujukan, Gould dan Kasami yang disebut dalam artikel ini merujuk kepada jujukan yang mempunyai algoritma pembentukan linear. Kelemahan utama jujukan tersebut ialah kebolehramalannya dan kekurangan kerahsiaan penghantaran yang berkaitan. Urutan tak linear lebih tidak dapat diramalkan.

Baru-baru ini, beberapa penerbitan telah muncul mengenai penjanaan isyarat seperti bunyi menggunakan fenomena huru-hara dinamik (4). Fenomena huru-hara dinamik ialah pergerakan sistem dinamik deterministik, dalam keadaan tertentu, mempunyai semua sifat proses huru-hara jalur lebar. Pada masa yang sama, ciri asas algoritma yang menerangkan fenomena ini ialah ketaklinierannya, dan ciri proses masa yang dijana ialah bukan berkala. Ini membuka kemungkinan mencari kelas urutan rawak baharu untuk digunakan dalam sistem kejuruteraan radio untuk pelbagai tujuan: isyarat ShHS huru-hara jalur lebar, yang lebih memenuhi keperluan untuk jujukan pseudo-rawak.

Kesimpulan

Sistem mudah alih generasi ketiga, yang telah dibangunkan dalam rangka program antarabangsa Eropah, akan menggunakan isyarat jalur lebar yang dijana oleh urutan pseudo-rawak. Khususnya, WCDMA atau CDMA jalur lebar, yang dibangunkan oleh Ericsson, telah dipilih sebagai standard asas untuk UMTS - Sistem Telekomunikasi Mudah Alih Universal. Terdapat lebih daripada dua puluh projek yang menyatukan, pada satu tahap atau yang lain, semua syarikat telekomunikasi yang maju dan universiti terkemuka di dunia, yang cuba mendekati masalah komunikasi dunia global masa depan dari sudut yang berbeza (6).

Pada masa hadapan yang jauh, jelas sekali, setiap penduduk planet kita akan mempunyai terminal sendiri, yang bersaiz kecil dan menyediakan pemiliknya dengan semua jenis komunikasi yang ada - daripada telefon video hingga akses kepada sistem maklumat dunia global.

Dan terdapat kebarangkalian yang tinggi bahawa dalam sistem sedemikian pemisahan kod pelanggan menggunakan urutan pseudo-rawak akan digunakan.

Kesusasteraan

1. R.K. Dixon, Sistem jalur lebar: trans. daripada bahasa Inggeris/Ed. V.I.Zhuravleva.- M., Komunikasi, 1979.-304 hlm.
2. John Fakatselis, Madjid A.Belkerdid, Keuntungan Pemprosesan untuk Sistem Komunikasi Spektrum Spread Jujukan Langsung dan PRISM^TM. Nota Permohonan 9633, Semiconductor Harris, Ogos 1996.
3. Carl Andren, jujukan PN pendek untuk Radio Spektrum Spread Jujukan Langsung. Harris Semiconductor, Palm Bay, Florida. 4/11/97.
4. V.Ya.Kislov et al., Sifat korelasi isyarat seperti bunyi yang dihasilkan oleh sistem dengan huru-hara dinamik. Fg Kejuruteraan radio dan elektronik, 1997, jilid 42, nombor 11, ms 1341-1349.
5. N.I. Smirnov, S.F. Gorgadze, Pembahagian kod segerak stesen pelanggan: generasi sistem komunikasi peribadi yang menjanjikan. Teknologi dan komunikasi. No 4, 1998.
6. Yu.M. Gornostaev. Sistem mudah alih generasi ke-3. Moscow, ICSTI. 1998.

Pengarang: Malygin Ivan Vladimirovich; Penerbitan: library.espec.ws

Lihat artikel lain bahagian Bahan rujukan.

Baca dan tulis berguna komen pada artikel ini.

<< Belakang

Berita terkini sains dan teknologi, elektronik baharu:

Mesin untuk menipis bunga di taman 02.05.2024

Dalam pertanian moden, kemajuan teknologi sedang dibangunkan bertujuan untuk meningkatkan kecekapan proses penjagaan tumbuhan. Mesin penipisan bunga Florix yang inovatif telah dipersembahkan di Itali, direka untuk mengoptimumkan peringkat penuaian. Alat ini dilengkapi dengan lengan mudah alih, membolehkan ia mudah disesuaikan dengan keperluan taman. Operator boleh melaraskan kelajuan wayar nipis dengan mengawalnya dari teksi traktor menggunakan kayu bedik. Pendekatan ini dengan ketara meningkatkan kecekapan proses penipisan bunga, memberikan kemungkinan penyesuaian individu kepada keadaan khusus taman, serta jenis dan jenis buah yang ditanam di dalamnya. Selepas menguji mesin Florix selama dua tahun pada pelbagai jenis buah, hasilnya amat memberangsangkan. Petani seperti Filiberto Montanari, yang telah menggunakan mesin Florix selama beberapa tahun, telah melaporkan pengurangan ketara dalam masa dan tenaga kerja yang diperlukan untuk menipis bunga. ...>>

Mikroskop Inframerah Lanjutan 02.05.2024

Mikroskop memainkan peranan penting dalam penyelidikan saintifik, membolehkan saintis menyelidiki struktur dan proses yang tidak dapat dilihat oleh mata. Walau bagaimanapun, pelbagai kaedah mikroskop mempunyai hadnya, dan antaranya adalah had resolusi apabila menggunakan julat inframerah. Tetapi pencapaian terkini penyelidik Jepun dari Universiti Tokyo membuka prospek baharu untuk mengkaji dunia mikro. Para saintis dari Universiti Tokyo telah melancarkan mikroskop baharu yang akan merevolusikan keupayaan mikroskop inframerah. Alat canggih ini membolehkan anda melihat struktur dalaman bakteria hidup dengan kejelasan yang menakjubkan pada skala nanometer. Biasanya, mikroskop inframerah pertengahan dihadkan oleh resolusi rendah, tetapi perkembangan terkini daripada penyelidik Jepun mengatasi batasan ini. Menurut saintis, mikroskop yang dibangunkan membolehkan mencipta imej dengan resolusi sehingga 120 nanometer, iaitu 30 kali lebih tinggi daripada resolusi mikroskop tradisional. ...>>

Perangkap udara untuk serangga 01.05.2024

Pertanian adalah salah satu sektor utama ekonomi, dan kawalan perosak adalah sebahagian daripada proses ini. Satu pasukan saintis dari Majlis Penyelidikan Pertanian India-Institut Penyelidikan Kentang Pusat (ICAR-CPRI), Shimla, telah menghasilkan penyelesaian inovatif untuk masalah ini - perangkap udara serangga berkuasa angin. Peranti ini menangani kelemahan kaedah kawalan perosak tradisional dengan menyediakan data populasi serangga masa nyata. Perangkap dikuasakan sepenuhnya oleh tenaga angin, menjadikannya penyelesaian mesra alam yang tidak memerlukan kuasa. Reka bentuknya yang unik membolehkan pemantauan kedua-dua serangga berbahaya dan bermanfaat, memberikan gambaran keseluruhan populasi di mana-mana kawasan pertanian. "Dengan menilai perosak sasaran pada masa yang tepat, kami boleh mengambil langkah yang perlu untuk mengawal kedua-dua perosak dan penyakit," kata Kapil ...>>

Berita rawak daripada Arkib Pedal di hadapan menjadikan basikal lebih selesa 12.09.2006 Penjualan basikal semakin meningkat di negara Eropah. Menurut pakar, tiga faktor berlaku di sini: kenaikan harga bahan api, keinginan untuk menghilangkan kesesakan lalu lintas dan ketakutan serangan pengganas baharu ke atas pengangkutan awam, seperti yang berlaku di Kereta Bawah Tanah London dan di dalam bas. Model baru dengan susun atur yang luar biasa telah tersebar luas: gear pemacu dengan pedal dialihkan ke hadapan, dan pelana sedikit ke belakang. Geometri bingkai juga telah ditukar. Akibatnya, pendaratan penunggang basikal menjadi lebih selesa, beban tambahan telah dikeluarkan dari tulang belakang, lengan dan pergelangan tangan.

Berita menarik lain:

▪ Siri Peranti Kuasa Nano Maxim MAX17222

▪ SSD Mudah Alih Samsung T1

▪ Emas dari sampah

▪ Mewarna semula berlian

▪ Sistem berkebun robot AlphaGarden

Suapan berita sains dan teknologi, elektronik baharu

Bahan-bahan menarik Perpustakaan Teknikal Percuma:

▪ bahagian tapak Dan kemudian seorang pencipta (TRIZ) muncul. Pemilihan artikel

▪ artikel Pengecaman corak. Ensiklopedia ilusi visual

▪ artikel Negara manakah yang asalnya dipanggil dunia ketiga? Jawapan terperinci

▪ artikel Pendidik sosial. Deskripsi kerja

▪ artikel Penunjuk laser dalam penggera pencuri. Ensiklopedia elektronik radio dan kejuruteraan elektrik

▪ Kemunculan Tongkat Ajaib. Fokus Rahsia

Tinggalkan komen anda pada artikel ini:

Semua bahasa halaman ini

Arabic	Hebrew	Polish
Bengali	Hindi	Portuguese
Chinese	Italian	Spanish
English	Japanese	Turkish
French	Korean	Ukrainian
German	Malay	Vietnamese

Laman utama | Perpustakaan | artikel | Peta Laman | Ulasan laman web

www.diagram.com.ua
2000-2024