Знаете ли Вы, что...

Журнал "Радио", номер 2, 1999г.
Автор: С.Тужилин, г. Москва

    ... сформулированная в 1949 г. задача Шеннона [1] о максимальной пропускной способности канала связи еще далека от своего разрешения. Ее реализация зависит от одновременного выполнения двух подзадач:
    - эффективного использования ресурсов канала;     - эффективного использования алфавита символов.

    К ресурсам канала связи относятся полоса частот, время передачи (приема) сообщения при фиксированном отношении сигнал/шум.

    Есть несколько способов повысить эффективность использования ресурсов. Один из них предполагает наименьшую базу сигнала, измеряемую обычно произведением ширины полосы В, занимаемой сигналом, на его длительность Т. Самыми эффективными в этом смысле являются "гладкие сигналы", формируемые под воздействием экспоненты.

    Постараемся объяснить физику этих сигналов, не утомляя читателя математическими выкладками. Гладкими их называют за округлость формы, на концах они плавно уходят в бесконечность (см. рисунок). Это - семейство сигналов Эрмита, родственность которых с известным "колокольным" импульсом [на рисунке] была выяснена еще в 1987 г.[2]. У них, также как и у колокольного импульса, фармулы временной зависимости и спектральной плотности идиентичны с точностью до нормирующих коэффициентов. Главное в том, что упомянутая выше "база" совокупности этих сигналов у них минимальна (Примечание: При условии их совместного использования, начиная от и выше, так как длительность и ширина спектра каждого последующего сигнала как бы "покрывает" собой все предыдущие.) по сравнению с любыми другими сигналами. Кроме того, здесь придется ввести новое понятие базы сигнала, учитывающее количество одновременно используемых сигналов. Для этого просто нужно домно-жить названное выше произведение на количество одновременно передаваемых сигналов n, т. е. ВхТхn. При этом не следует путать с символами, например, "ноль" и "единица", так как каждый сигнал может условно содержать как нулевую, так и единичную информацию. В случае применения одного сигнала (n=1) выражение для базы становится обычным.

    Все семейство сигналов обладает свойством ортогональности, т.е. все они могут быть успешно разделены на приеме, если они передавались одновременно в общем частотном диапазоне. Последнее замечание очень важно, так как при этом исключаются потери на расфильтровку (при частотном разделении) и необходимые запасы времени на переходные процессы (при временном разделении каналов). Кроме перечисленного, "размазанность" сигналов по частоте и по длительности делает их устойчивыми к импульсным и сосредоточенным по спектру помехам. Относительная сложность формы сигналов сейчас уже никого не пугает. В небольшое по габаритам ПЗУ можно заранее ввести (запрограммировать) большое количество любых сигналов. Важно только обеспечить синхронизацию на приеме.

    Идеальным приемным устройством, распознающим безошибочно полезный сигнал, является согласованный фильтр. Он может быть реализован параллельным включением нужного количества корреляторов (перемножителей отдельных копий сигналов со всей принимаемой смесью), работающих со сдвигом фазы друг относительно друга. Выбором коррелятора с нужной фазой будет обеспечена синхронизация на начальном этапе приема. Затем необходимо только поддерживать синхронизацию в заданных пределах. Здесь не оговаривается вид модуляции и форма несущей. В общем случае они могут быть любыми. Интересен тот факт, что подобные сигналы позволяют передавать п-битную информацию параллельным кодом (в общем случае как цифровую, так и аналоговую). Например, с помощью смеси из п сигналов можно передать слово или целую фразу какого-либо сообщения.

    В заключение хочется надеяться, что фундаментальные исследования, к которым относится и исследование новых видов сигналов, привлекут внимание разработчиков отечественной аппаратуры связи.

Литература

1. Шеннон К. Связь при наличии шума (работы по теории информации и кибернетике). Пер. с англ. под ред. Р. Л. Добрушина и О. Л. Лупанова. - М.: ИЛ, 1963, - с. 433 (оригинал датирован 1949 г.).

2. Тужилин С. М. Общая формула спектральной плотности сигналов, повторяющих вид функции Эрмита. - Радиотехника, 1987, # 11, с. 40-42.







Рекомендуемый контент




Copyright © 2010-2019 housea.ru. Контакты: info@housea.ru При использовании материалов веб-сайта Домашнее Радио, гиперссылка на источник обязательна.