Способ обработки составных сигналов, работающих в общей полосе частот
METHOD OF PROCESSING COMPOUND SIGNALS WORKING IN COMMON FREQUENCY BAND

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано для обработки составных сигналов, работающих в общей полосе частот.
Постоянное стремление к техническому закрытию информации и увеличению объемов передаваемой информации в отведенной полосе частот привело к использованию многоуровневых фазовых видов модуляции различной кратности ФМ2, ФМ4, ФМ8, KAM16, КАМ32, КАМ64, KAM128, КАМ256, когда увеличение кратности манипуляции вдвое обеспечивает увеличение пропускной способности также вдвое ([1] Спилкер Дж. Цифровая спутниковая связь. Пер. с англ. Под ред. В.В. Маркова. М.: Связь, 1979).
В настоящее время предложен еще один метод технического закрытия информации и одновременного увеличения пропускной способности систем передачи информации вдвое в отведенной полосе частот - это метод компрессии сигналов в общей полосе частот, получивший название «Double Talk» и «Carrier-in-Carrier» ([2] - Double Talk Carrier-in-Carrier, Bandwidth Compression Providinq Siqnificant Improvements in Sattelite Bandwidth Utilization, September 27, 2004, © 2004 Comtech EF Data Corporation), взятый за прототип.
Обработка таких сигналов крайне затруднена в силу специфики формирования группового спектра.
Суть способа увеличения пропускной способности вдвое и обработки таких сигналов [2] заключается в следующем: исходящему абоненту выделяется полоса частот ΔF. Соединение со входящим абонентом осуществляется в типовом режиме, но ему выделяется та же полоса частот, что и исходящему абоненту, т.е. они работают в общей полосе частот на одной и той же несущей. Разделение сигналов на передающей и приемной стороне осуществляется следующим образом: входящая и исходящая станции принимают суммарный сигнал, каждая станция задерживает «свой» сигнал на время его прохождения: абонент-ретранслятор-абонент и когерентно вычитают из суммарного сигнала «свой» сигнал, в результате чего получают сигнал дуплексного абонента. При этом в общей полосе частот могут работать как абоненты систем связи типа «Spade», так и абоненты, объединяемые в групповые потоки различного уровня иерархического уплотнения. Кроме увеличения пропускной способности данный метод организации связи обеспечивает высокую степень технического закрытия информации, поскольку без выделения одного из сигналов невозможно получение информации от другого (дуплексного) сигнала.
Возможно использование способа обработки таких сигналов методом приема одной станцией «своего» сигнала в зоне бокового лепестка одной из станций (входящей или исходящей станций) и приема суммарного сигнала другой станцией и последующей обработкой, как в прототипе.
Однако такой способ имеет целый ряд недостатков:
- необходимость наличия двух сложных станций приема и обработки;
- трудность доставки, а зачастую и невозможность доставки станции в зону бокового лепестка одной из контролируемых станций;
- возможность контроля только одной станции.
Недостатком способа прототипа является невозможность обработки составных сигналов, работающих в общей полосе частот, в силу отсутствия доступа к «своему» сигналу входящей или исходящей станций.
Задачей, на решение которой направлен предлагаемый способ, является упрощение процедуры обработки составных сигналов, работающих в общей полосе частот, и расширение его функциональных возможностей.
Характерной особенностью сигналов, работающих в общей полосе частот, являются их разные уровни. Разница в уровнях колеблется в пределах 1-3 и более дБ, что и позволяет решить поставленную задачу.
Для решения задачи предлагается способ обработки составных сигналов, работающих в общей полосе частот, методом последовательных приближений, при котором принимают суммарный сигнал, когерентно вычитают из суммарного сигнала «свой» сигнал, в котором для получения «своего» сигнала дополнительно демодулируют более мощный сигнал, осуществляют помехоустойчивое декодирование (ПУД) с измерением количества ошибок, по результатам ПУД исправляют ошибки в информационной и проверочной частях демодулированного сигнала, ремодулируют полученный сигнал, которому далее присваивается индекс «свой», вычитают из суммарного сигнала, задержанного на время выполнения операций демодуляции, ПУД, исправления ошибок, ремодуляции полученного «своего» сигнал и получают маломощный сигнал. Далее демодулируют маломощный сигнал, ПУД с измерением ошибок, по результатам ПУД исправляют ошибки в информационных и проверочных частях демодулированного маломощного сигнала, ремодулируют маломощный сигнал, вычитают из суммарного сигнала, задержанного на время выполнения операций демодуляции, ПУД, исправления ошибок, ремодуляции полученный маломощный сигнал и получают улучшенный мощный сигнал. Далее демодулируют улучшенный более мощный сигнал, осуществляют помехоустойчивое декодирование с измерением количества ошибок, по результатам ПУД исправляют ошибки в информационной и проверочных частях демодулированного сигнала, ремодулируют полученный сигнал, вычитают из суммарного сигнала, задержанного на время выполнения операций демодуляции, ПУД, исправления ошибок, ремодуляции полученный улучшенный мощный сигнал и получают улучшенный маломощный сигнал. Далее демодулируют улучшенный маломощный сигнал, ПУД с измерением ошибок и так далее. Таких итераций может быть несколько. После каждой итерации по результатам измерения количества ошибок после ПУД принимается решение о прекращении или продолжении операций итерации над сигналом. Если количество ошибок соответствует требованию качества полученного сигнала, процесс итераций прекращается. Обычно для получения требуемого качества сигнала достаточно от одной до двух итераций над сигналом.
Техническим результатом является возможность работы по любым сигналам, работающим в общей полосе частот, и возможность получения требуемого качества информации в процессе обработки за счет последовательных итераций над сигналом.
Сочетание отличительных признаков и свойства предлагаемого способа из литературы неизвестны, поэтому он соответствует критериям новизны и изобретательского уровня.
На фиг. 1 приведена последовательность операций над сигналом по предлагаемому способу, а на фиг. 2 - функциональная схема итерационной ячейки, обеспечивающая построение аппаратуры по предлагаемому способу.
По предлагаемому способу (фиг. 1) выполняется следующая последовательность операций:
- принимают суммарный сигнал - 1;
- демодулируют более мощный сигнал - 2,
- осуществляют помехоустойчивое декодирование (ПУД) с измерением количества ошибок в информационной части - 3;
- по результатам операции 3 исправляют ошибки в информационной и проверочной частях демодулированного мощного сигнала - 4;
- ремодулируют полученный сигнал 5, которому далее присваивается индекс «свой» - 5,
- задерживают суммарный сигнал линией задержки 7 на время выполнения операций 1-5 и вычитают из суммарного сигнала полученный «свой» сигнал и получают улучшенный маломощный сигнал - 6;
- демодулируют маломощный сигнал - 8;
- ПУД с измерением количества ошибок - 9;
- по результатам операции 9 исправляют ошибки в информационной и проверочной частях демодулированного маломощного сигнала - 10;
- ремодулируют маломощный сигнал - 11;
- задерживают суммарный сигнал линиями задержки 7, 13 на время выполнения операций 1-6, 8-11 и вычитают из суммарного сигнала, принятого в операции 1, полученный маломощный сигнал из операции 11 и получают улучшенный мощный сигнал - 12;
- демодулируют улучшенный более мощный сигнал - 14;
- осуществляют помехоустойчивое декодирование улучшенного более мощного сигнала с измерением количества ошибок - 15;
- по результатам операции 15 исправляют ошибки в информационной и проверочной частях демодулированного улучшенного мощного сигнала - 16;
- ремодулируют полученный более мощный сигнал - 17;
- задерживают суммарный сигнал линиями задержки 7, 13, 19 на время выполнения операций 1-6, 8-12, 14-17 и вычитают из суммарного сигнала, принятого в операции 1, полученный улучшенный более мощный сигнал, и получают улучшенный маломощный сигнал - 18;
- демодулируют улучшенный маломощный сигнал - 20;
- ПУД с измерением количества ошибок - 21.
Таких итераций может быть несколько. После каждой итерации по результатам измерения количества ошибок после ПУД принимается решение о прекращении или продолжении операций итерации над сигналом по качеству полученной информации. Как только количество ошибок соответствует требованию качества полученного сигнала, процесс итераций прекращается. Обычно для получения требуемого качества сигнала достаточно от одной до двух итераций над сигналом.
Сущность изобретения состоит в следующем.
Пусть в системе используется двухфазная модуляция. Тогда (см. фиг. 1) слабомощный сигнал S2 является шумом для более мощного сигнала S1. Если соотношение сигнал/шум более 1-2 дБ, то сигнал S1 демодулируют - 2, обеспечивают помехоустойчивое декодирование - 3 с измерением количества ошибок. Если вероятность ошибок меньше допустимой нормы, то информация снимается после ПУД - 3, если же вероятность ошибок больше порога, то по результатам операции 3 исправляют ошибки - 4 в информационной и проверочной частях в демодулированном сигнале, затем сигнал ремодулируют - 5. В результате чего получают улучшенный в отношении количества ошибок более мощный сигнал S1. Теперь вычитают из суммарного сигнала - 1, задержанного линией задержки - 7 на время выполнения операций 2, 3, 4, 5, полученный ремодулированный сигнал S1 и получают улучшенный маломощный сигнал S2 - 6. На этом первая итерация над сигналом заканчивается
Далее выполняется вторая итерация над сигналом (операции 8, 9, 10, 11, 12), затем третья итерация (операции 14, 15, 16, 17, 18,) и т.д.
На каждом этапе итераций измеряют вероятность ошибок после ПУД и если количество ошибок соответствует допустимой норме, то после этой операции ПУД разрешается съем информации.
Обычно для получения требуемого качества сигнала достаточно от одной до двух итераций над сигналом.
Аппаратура по предлагаемому способу может быть реализована на типовой итерационной ячейке (фиг. 2), которая содержит последовательно соединенные демодулятор 1, помехоустойчивый декодер (ПУД) 2, корректор ошибок 3, ремодулятор 4, адаптивный эквалайзер 5, сумматор 6, при этом второй вход корректора ошибок 3 подключен к выходу демодулятора 1, выход ремодулятора 4 подключен ко второму входу сумматора 6, а второй вход адаптивного эквалайзера 5 через линию задержки 7 подключен ко входу демодулятора 1.
Итерационная ячейка работает следующим образом.
Пусть принимается суммарный сигнал, в котором один сигнал больше другого (S1>S2). Тогда сигнал S2 можно рассматривать как шум по отношению к сигналу S1.
Сигнал более высокого уровня S1 демодулируется в демодуляторе 1, в ПУД 2 исправляются ошибки в информационной части и измеряется вероятность ошибок в сигнале после ПУД 2. Если вероятность ошибки соответствует норме, то информация после ПУД 2 является информационным выходом более мощного сигнала S1, если вероятность ошибки ниже нормы, то по результатам помехоустойчивого декодирования в ПУД 2 в корректоре ошибок 3 исправляются ошибки в информационной и проверочной частях сигнала без размножения ошибок. Далее сигнал модулируется в ремодуляторе 4 с использованием восстановленной несущей от демодулятора 1. В адаптивном эквалайзере 5 сигналы от ремодулятора 4 и задержанный в линии задержки 7 суммарный сигнал S1+S2 выравниваются по уровню и фазе и далее из суммарного сигнала в сумматоре 6 вычитается сигнал после ремодулятора 4. Полученный улучшенный маломощный сигнал S2 подается на следующую итерационную ячейку.