СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА №1/2015

ПРОЕКТИРОВАНИЕ И МОДЕЛИРОВАНИЕ 56 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 1 2015 Использование многоканальности Кодовое Кодовое Временное Временное Частотное Частотное Использование многоканальности Формализация задачи повышения скорости передачи информации по каналам радиосвязи автоматизированных систем Развитие технических возможностей систем обработки информации на фоне ужесточения временных ограничений к информационному обеспечению вычислительных средств подчёркивает необходимость повышения скорости передачи информации по каналам радиосвязи автоматизированных систем управления (АСУ). Владимир Филатов, Виктор Сивов (Москва) Качество выполнения возлагаемых на АСУ задач в большей степени обу- словлено показателем скорости пере- дачи информации в каналах радиосвя- зи. Однако возможностям повышения скорости передачи информации пре- пятствуют заданные ограничения по мощности передающего тракта и диа- пазона частот. Это напрямую связано с несовершенством используемых на сегодняшний день в военных систе- мах радиосвязи сигнально-кодовых конструкций (СКК). Таким образом, очевидна задача повышения скорости передачи инфор- мации в системах радиосвязи, которая может быть решена за счёт следующих методов: ● развитие широкополосных радио- каналов, обладающих повышенной помехоустойчивостью; ● синтез и исследование шумоподоб- ных псевдослучайных последова- тельностей, которые позволяют одно- временно решать задачу синхрониза- ции в условиях факторов замираний и многолучёвости радиосигнала; ● совершенствование видов модуля- ции, способных передавать несколь- ко информационных бит в симво- ле с учётом минимального расхода полосы частот и мощности переда- ющего устройства. На основании проведённого ана- лиза общая задача повышения скоро- сти передачи информации в каналах систем радиосвязи формулируется сле- дующим образом. Дано: в перспективной радиолинии используется метод м -ичной модуля- ции из заданного множества возмож- ных методов {M}; исходная вероятность ошибки на бит составляет 10 –3 . Ограничения: ● зафиксировано значение выделенной полосы частот радиоканала 2  f Гц; ● зафиксировано значение отношения сигнал/шум q , Р с / Р ш . Найти: структуру СКК, обеспечива- ющую требуемое значение скорости передачи информации бит/с при ука- занных ограничениях. Для решения задачи по обеспечению высоких скоростей передачи инфор- мации существует два подхода в борь- бе за повышение спектральной эффек- тивности. Первый подход характеризует собой многоканальность с кодовым разделе- ниемиспользуемой полосыдля перерас- пределения суммарного информацион- ного потока между запросами абонентов сети. По всемпараметрам кодовое разде- ление каналов наиболее предпочтитель- но в системах радиосвязи в силу высо- ких способностей в борьбе с помехами. Второй подход состоит в исполь- зовании спектрально-эффективных видов модуляции. Увеличение скорости передачи информации требует допол- нительных энергетических затрат. В современных системах связи наи- более известны и применимы следую- щие спектрально-эффективные виды модуляции: M-PSK, M-FSK и M-QAM. При этом предлагается новый способ энер- го-спектрально-эффективной модуля- ции сигналов. В условиях значительной загрузки частотного ресурса существует про- блема эффективного его использова- ния при организации радиосвязи. Пре- дельное значение пропускной способ- ности в ограниченной полосе частот определено теоремойШеннона: , (1) где W – выделенная полоса частот, Р с / Р ш – отношение мощности сиг- нала к мощности белого гауссового шума, С – скорость передачи двоич- ных данных. Выражение (1) не объясняет способ кодирования передаваемых данных, чтобы достичь указанного значения пропускной способности. С ростом длины кода (см. рис. 1), скорость в каждом канале передачи инфор- мации будет неограниченно умень- шаться, а число каналов – пропорци- онально увеличивается в условиях фиксированной полосы выделенных частот. В этом случае общая скорость передачи информации не изменяет- ся, а помехоустойчивость увеличива- ется пропорционально длине кодовой последовательности. Сегодня исполь- зуются следующие способы ортого- нального разделения каналов: времен- ной, частотный и кодовый [1]. Способы временного и частотного разделения широко применяются в современных коммерческих системах связи, где не предъявляется высоких требований к помехоустойчивости и скрытности. Показатель скорости передачи информации имеет вид функционала: R = F (2  f ( λ 1 ) , М — , q ( λ 2 )) → max, (2) где, λ 1  1 – коэффициент эффек- тивности использования выделен- ной полосы, при этом λ 1 =1 с услови- ем использования ортогональных Рис. 1. Подходы при повышении скорости передачи информации в радиоканале