Modern iletişim ve navigasyon sistemlerinin ana kod dizileri türleri. Referans verisi

Radyo elektroniği ve elektrik mühendisliği ansiklopedisi / Referans malzemeleri

 makale yorumları

Makale, modern iletişim ve navigasyon sistemlerinde kullanılan ana kod dizisi türlerini açıklamaktadır. Verilen parametreler, bu alandaki modern araştırmalara referanslarla, bilimsel ve pratik bir bakış açısıyla değerlendirilmektedir.

Bir radyo mühendisliği bilgi iletim sisteminde sözde rastgele kod dizisinin seçimi çok önemlidir, çünkü sistem işlemenin geliştirilmesi, gürültü bağışıklığı ve hassasiyeti parametrelere bağlıdır. Aynı kod dizisi uzunluğunda sistem parametreleri farklı olabilir.

Karmaşık gürültü benzeri sinyaller kullanan sistemler 50 yılı aşkın süredir kullanılmaktadır. Gürültü benzeri sinyallerin, yüksek güçlü dar bant girişimine karşı yüksek gürültü bağışıklığı, aboneleri koda göre ayırma yeteneği, iletim gizliliği, çok yollu yayılıma karşı yüksek direnç ve hatta radar ve navigasyon ölçümlerinde önceden belirlenmiş yüksek çözünürlük gibi iyi bilinen avantajları çeşitli iletişim sistemlerinde kullanımı ve yer tespiti.

Gürültü benzeri sinyallerin hangi parametreleri nedeniyle uygulamaları bir takım harika özelliklere sahiptir ve bunlar geliştirilebilir mi?

Gürültü benzeri sinyallerin özellikleri

Gürültü benzeri sinyaller kullanan bir sistemin önemli bir parametresi işlem kazancıdır. İşleme kazancı (PG), alıcı tarafından alınan gürültü benzeri sinyali gerekli bilgi sinyaline dönüştürürken sinyal-gürültü oranındaki iyileşmenin derecesini gösterir. Bu prosedüre sıkıştırma veya yayılma denir.

Klasik tanıma göre VO şuna eşittir:

VO = 10 Lg [С_к /İLE_и]Nerede

С_к - sözde rastgele sıralı çiplerin tekrarlanma oranı, çip/saniye.

С_и - bilgi aktarım hızı, bit/saniye.

Bu tanıma göre, veri aktarım hızı 1 Mbit/saniye ve çip hızı 11 Mchip/saniye olan (bu, her bilgi bitinin 11 bitlik sözde rastgele bir diziyle kodlandığı anlamına gelir) bir sistemin VO'su olacaktır. 10,41 dB'ye eşittir. Bu sonuç, istenen giriş sinyalinin 10,41 dB azalması durumunda bilgi iletim sisteminin çalışmasının aynı BER'de kalacağı anlamına gelir.

Arlan, Wavelan ve benzerleri gibi geleneksel ticari gürültüye eğilimli radyo modemlerinde, çoğunlukla gizlilik veya gürültü bağışıklığından ziyade bilgi aktarım hızına en büyük önem verilmektedir. ABD Federal İletişim Komisyonu'nun (FCC) talimatları bu tür cihazlar için minimum 10 dB'lik bir VO değeri sağladığından ve ayrıca bir kanalın izin verilen minimum frekans bant genişliğini tahsis ettiğinden (bu, C çiplerinin maksimum tekrarlama oranına kısıtlamalar getirir)_к), bu durumda sözde rastgele kod dizisinin uzunluğu bit başına en az 11 çip olmalıdır. Kod dizisinin uzunluğunu bit başına 64 çipe çıkarırsak (bu, iyi bilinen Zilog Z87200 ShPS işlemci için mümkün olan maksimum uzunluktur), o zaman aynı çip tekrarlama oranı olan 11 Mchip/saniyede, işlem kazancı şu şekilde olacaktır: 10Lg (64) = 18,06 dB olduğunda bilgi aktarım hızı 64/11 = 5,8 kat azalacaktır.

Bir NPS sisteminde kullanılmak için kod dizilerinin belirli matematiksel ve diğer özelliklere sahip olması gerekir; bunların başlıcaları çok iyi otokorelasyon ve çapraz korelasyon özellikleridir. Ayrıca kod dizisinin iyi dengelenmesi gerekir, yani içindeki birler ve sıfırların sayısı bir karakterden fazla farklılık göstermemelidir. Son gereklilik, bilgi sinyalinin sabit bileşenini ortadan kaldırmak için önemlidir.

DSSS alıcısı, alınan kod dizisini bellekte saklanan tam kopyasıyla karşılaştırır. Aralarında bir korelasyon tespit ettiğinde bilgi alma moduna geçer, senkronizasyonu kurar ve faydalı bilgilerin kodunu çözme işlemine başlar. Herhangi bir kısmi korelasyon, yanlış alarmlara ve alıcının arızalanmasına neden olabilir; bu nedenle kod dizisinin iyi korelasyon özelliklerine sahip olması gerekir. Korelasyon kavramına daha detaylı bakalım.

Otokorelasyon ve çapraz korelasyon fonksiyonu

NPS sistemlerinde kullanılan kod dizilerinin korelasyon özellikleri, kod dizisinin türüne, uzunluğuna, sembollerinin sıklığına ve karakter-sembol yapısına bağlıdır.(1).

Genel olarak, otokorelasyon fonksiyonu (ACF) integral tarafından belirlenir:

Y (t ) = ∫f(t)f(t-t )dt

ve sinyalin kendisinin bir kopyasıyla olan bağlantısını zaman içinde τ miktarı kadar kaydırılmış olarak gösterir. ACF çalışması, yanlış senkronizasyon kurma olasılığının en düşük olması açısından kod dizilerinin seçiminde önemli bir rol oynar.

Çapraz korelasyon fonksiyonu (ICF) ise CDMA gibi kod bölme sistemleri için büyük önem taşır ve ACF'den yalnızca integral işaretinin aynı fonksiyon yerine farklı fonksiyonlar içermesi bakımından farklılık gösterir:

Y (t ) = ∫f(t)g(t-t )dt

FCF böylece bir kod dizisinin diğerine uygunluk derecesini gösterir. ACF ve VCF kavramlarını basitleştirmek için, belirli bir fonksiyonun değerini, kod dizilerindeki sembollerin A eşleşme sayısı ile B uyumsuzluklarının sayısı arasındaki fark olarak, bunları sembol sembol karşılaştırırken temsil edebiliriz. Bu örneği açıklamak için, 11 çip uzunluğunda bir Barker kod dizisinin aşağıdaki forma sahip otokorelasyon fonksiyonunu düşünün:

1 1 1 0 0 0 1 0 0 1 0

Bu dizinin kopyasıyla karakter karakter karşılaştırmasını bir tablo halinde özetleyelim.

Bu Barker dizisinin ACF'sinin grafiksel gösterimi şekilde gösterilmektedir:

Bu ACF, yanlış sinyal tespitine katkıda bulunabilecek yan tepe noktalarına sahip olmadığından ideal olarak adlandırılabilir.

Olumsuz bir örnek olarak herhangi bir rastgele kod dizisini ele alabiliriz, örneğin:

1 1 1 0 0 0 1 1 1 0 0

Önceki örneğe karşılık gelen hesaplamaları gerçekleştirdikten sonra, otokorelasyon fonksiyonunun şekilde gösterilen aşağıdaki grafiksel gösterimini elde ederiz:

7 ve 3 birimlik yan tepe noktaları, sinyali dağıtmak için böyle bir sıra kullanılırsa sistemin hatalı çalışmasına yol açabilir.

Bilgi aktarımına yönelik olan ancak abonelerin kod ayrımına yönelik olmayan yüksek hızlı geniş bant sistemleri için, genellikle iyi otokorelasyon özelliklerine sahip Barker kodları kullanılır. Bilgisayar modellemesi kullanılarak, Barker kodlarıyla aynı uzunlukta olan ve bazen daha iyi korelasyon özelliklerine sahip olan Willard kodları (2) bulundu. 13 sembolden daha uzun bir uzunluğa sahip Barker kod dizileri bilinmemektedir, bu nedenle, daha fazla VO, daha fazla gürültü bağışıklığı elde etmek ve ayrıca abonelerin kod ayrımı için, önemli bir kısmı M tarafından oluşturulan daha büyük uzunlukta diziler kullanılır. -diziler.

M dizileri

En ünlü faz kaydırmalı anahtarlı sinyallerden biri, kod dizileri maksimum uzunluk dizileri veya M dizileri olan sinyallerdir. M-dizilerini oluşturmak için genellikle belirli bir uzunluktaki kaydırma yazmaçları veya gecikme elemanları kullanılır. M dizisinin uzunluğu 2'dir^N-1; burada N, kaydırma yazmacının bit sayısıdır. Deşarj çıkışlarını geri besleme devresine bağlamak için çeşitli seçenekler belirli bir dizi dizi sağlar.

M dizisinin ACF'si, değerinin -1'den değer 0'ye kadar değiştiği 1±1 bölgesi hariç tüm gecikme değerleri için -2'e eşittir.^N-1. Ek olarak, M dizilerinin başka bir ilginç özelliği daha vardır: her dizide sıfırdan bir fazla bir vardır. M dizilerinin oluşum yöntemlerine ve özelliklerine çok sayıda literatür ayrılmıştır, bu nedenle bunun üzerinde ayrıntılı olarak durmayacağız.

Yeni PRISM yonga setinin yeteneklerini keşfetmek için^TM Harris Semiconductor, otokorelasyon fonksiyonu açısından en uygun olanları bulmak için kısa M dizileri ve Barker kodları üzerinde pratik bir çalışma yürüttü (3).

Bu çalışmanın bir parçası olarak, uzunluğu 15 olan ve şu şekle sahip bir M dizisi:

111 1000 1001 1010

Görünüşe göre, aşağıdaki formun 13 karakterli Barker dizisinden daha kötü otokorelasyon özelliklerine sahip:

1 1111 0011 0101

M dizisinin ACF'sinin pratik bir görünümü şekilde gösterilmektedir:

Karşılaştırma için, uzunluğu 13 olan bir Barker kod dizisinin ACF'si:

Yukarıdaki fotoğraf osiloskopun senkronizasyon darbesini göstermektedir. Fotoğraflardan görülebileceği gibi, M dizisinin birkaç büyük yan tepe noktası vardır; bunlar, NPS sisteminin alım kalitesini önemli ölçüde bozabilir ve bazen yanlış sinyal tespitine yol açabilir.

Daha sonraki araştırma sürecinde ortaya çıktığı gibi, 13 karakterlik Barker kod dizisine iki sıfır eklenirse, ortaya çıkan dizinin ACF'si ortaya çıkıyor

001 1111 0011 0101

yine 15 sembolden oluşan M dizisinin açıklanan ACF'sinden önemli ölçüde daha iyi olacaktır. Yeni elde edilen dizinin ACF'si:

Bu nedenle kısa M dizileri, sıfırlar ve birler arasında daha iyi bir dengeye sahip olmalarına rağmen, otokorelasyon özellikleri açısından Barker dizilerinden önemli ölçüde daha düşüktür.

M-dizilerini kullanan en iyi bilinen sistemler arasında CDMA mobil iletişim sistemi ve GPS küresel navigasyon sistemi bulunmaktadır. CDMA sistemi üç kod dizisi kullanır. Bunlardan ilki, tüm ekipmanın çalışmasını senkronize etmek için kullanılır, N ≈ (32÷131)10 değişken uzunluğa sahiptir.³ karakterler. İkinci M dizisinin maksimum uzunluğu N=2'dir⁴²-1 ve abone istasyonlarını baz istasyonundan tanımlamak için kullanılır. Üçüncü dizi, baz ve abone istasyonları arasında faydalı bilgilerin iletilmesi için kullanılır ve Walsh dizilerinden biridir.

Walsh dizileri (bunlar Hadamard matrisinin satırları veya sütunlarıdır) birbirlerine dik olma özelliğine sahiptir. Matematiksel açıdan diklik, Walsh dizileri arasında zaman kayması olmadığında bunların nokta çarpımının sıfıra eşit olması anlamına gelir. Radyo mühendisliği açısından bakıldığında, bu, bir baz istasyonundan birkaç abone istasyonuna bilgi aktarırken karşılıklı parazitin ortadan kaldırılmasını ve böylece iletişim sisteminin (5) verimini önemli ölçüde artırmayı mümkün kılar. Dikliğin bu avantajı yalnızca dizilerin tüm abonelere iletiminin hassas senkronizasyonu durumunda ortaya çıkar. CDMA baz istasyonlarının ve abone istasyonlarının hassas senkronizasyonu esas olarak küresel navigasyon sistemi GPS kullanılarak gerçekleştirilir. İletişim sistemlerinde Walsh dizilerine ek olarak başka ortogonal diziler de kullanılır: Digiloc ve Stiffler dizileri.

M dizilerine ek olarak, M dizilerinin birleşimi olan ve bazı spesifik özelliklere sahip olan bileşik kod dizileri de iletişim sistemlerinde uygulama alanı bulmuştur. Bunlardan en ünlüsü ve kullanılanı Gould dizileridir. Gould kod dizileri, aynı genişliğe sahip iki kaydırma yazmacına dayalı basit bir dizi üreteci kullanılarak üretilir ve M dizilerine göre iki avantaja sahiptir.

İlk olarak, her biri N uzunluktaki iki kaydırma yazmacı temel alınarak oluşturulan bir kod dizisi oluşturucu, iki başlangıç ​​M-dizisine ek olarak 2 uzunluğunda başka bir N dizi üretebilir.^N-1, yani oluşturulan kod dizilerinin sayısı önemli ölçüde artar.

İkinci olarak Gould kodları, bir üreteçten alınan tüm kod dizileri için CCF'nin aynı olacağı ve yan tepe noktalarının büyüklüğünün sınırlı olacağı şekilde seçilebilir.

M dizileri için TCF'nin yan tepe noktalarının belirli bir değeri aşmayacağı garanti edilemez. Gould kod dizileri GPS gibi küresel navigasyon sistemlerinde kullanılır. "Kaba" kod olarak adlandırılan kod (C/A - temizleme/edinme), 1023 MHz saat frekansında iletilen, 1,023 karakter uzunluğunda bir Gould dizisini kullanır. Askeri ve özel servislerin erişebildiği tam olarak aynı kod (P - kesinlik), 267 günlük tekrar periyoduna ve 10,23 MHz saat frekansına sahip ultra uzun bir bileşik dizi kullanıyor. Gould'un bileşik dizilerine ek olarak Kasami dizileri de en sık kullanılır.

Yeni teknolojiler

Bu makalede bahsedilen M dizileri, Gould ve Kasami dizileri, doğrusal oluşum algoritmasına sahip dizileri ifade eder. Bu tür dizilerin ana dezavantajı, öngörülebilir olmaları ve buna bağlı olarak iletim gizliliğinin olmamasıdır. Doğrusal olmayan diziler daha tahmin edilemez.

Son zamanlarda dinamik kaos olgusunu kullanarak gürültü benzeri sinyallerin üretilmesi üzerine çok sayıda yayın ortaya çıkmıştır (4). Dinamik kaos olgusu, belirli koşullar altında deterministik bir dinamik sistemin hareketinin, geniş bantlı bir kaotik sürecin tüm özelliklerine sahip olmasıdır. Aynı zamanda bu olguyu tanımlayan algoritmaların temel özelliği doğrusal olmamaları, oluşturulan zaman sürecinin özelliği ise periyodik olmamalarıdır. Bu, radyo mühendisliği sistemlerinde çeşitli amaçlarla kullanılmak üzere yeni bir rastgele dizi sınıfının aranması olasılığını açar: sözde rastgele dizilerin gereksinimlerini daha iyi karşılayan geniş bantlı kaotik ShHS sinyalleri.

Sonuç

Halihazırda uluslararası Avrupa programları çerçevesinde geliştirilmekte olan üçüncü nesil mobil sistemler, sözde rastgele diziler tarafından üretilen geniş bant sinyallerini kullanacak. Özellikle Ericsson tarafından geliştirilen WCDMA veya geniş bant CDMA, UMTS - Evrensel Mobil Telekomünikasyon Sistemi için temel standart olarak seçildi. Geleceğin küresel dünya iletişimi sorununa farklı açılardan yaklaşmaya çalışan, dünyanın tüm gelişmiş telekomünikasyon şirketlerini ve önde gelen üniversitelerini bir dereceye kadar birleştiren yirmiden fazla proje var (6).

Uzak gelecekte, açıkçası, gezegenimizin her sakininin, küçük boyutlu ve sahibine görüntülü telefondan küresel dünya bilgi sistemine erişime kadar mevcut tüm iletişim türlerini sağlayan kendi terminali olacak.

Ve bu tür sistemlerde abonelerin sözde rastgele diziler kullanılarak kod ayrılmasının kullanılması olasılığı yüksektir.

Edebiyat

1. R.K. Dixon, Geniş bant sistemleri: çev. İngilizce/Ed'den. V.I.Zhuravleva.- M., İletişim, 1979.-304 s.
2. John Amaselis, Madjid A.Belkerdid, Doğrudan Sıralı Yayılımlı Spektrum İletişim Sistemleri ve PRISM için İşleme Kazancı^TM. Uygulama Notu 9633, Harris Semiconductor, Ağustos 1996.
3. Carl Andren, Doğrudan Sıralı Yayılmış Spektrumlu Radyolar için Kısa PN dizileri. Harris Yarıiletken, Palm Bay, Florida. 4/11/97.
4. V.Ya.Kislov ve diğerleri, Dinamik kaosa sahip sistemler tarafından üretilen gürültü benzeri sinyallerin korelasyon özellikleri. Fg Radyo mühendisliği ve elektronik, 1997, cilt 42, sayı 11, s. 1341-1349.
5. N.I. Smirnov, S.F. Gorgadze, Abone istasyonlarının senkronize kod bölümü: gelecek vaat eden kişisel iletişim sistemleri nesli. Teknolojiler ve iletişim. Sayı 4, 1998.
6. Yu.M. Gornostaev. 3. nesil mobil sistemler. Moskova, ICSTI. 1998.

Yazar: Malygin Ivan Vladimirovich; Yayın: kütüphane.espec.ws

Diğer makalelere bakın bölüm Referans malzemeleri.

Oku ve yaz yararlı bu makaleye yapılan yorumlar.

<< Geri

En son bilim ve teknoloji haberleri, yeni elektronikler:

Bahçelerdeki çiçekleri inceltmek için makine 02.05.2024

Modern tarımda, bitki bakım süreçlerinin verimliliğini artırmaya yönelik teknolojik ilerleme gelişmektedir. Hasat aşamasını optimize etmek için tasarlanan yenilikçi Florix çiçek seyreltme makinesi İtalya'da tanıtıldı. Bu alet, bahçenin ihtiyaçlarına göre kolayca uyarlanabilmesini sağlayan hareketli kollarla donatılmıştır. Operatör, ince tellerin hızını, traktör kabininden joystick yardımıyla kontrol ederek ayarlayabilmektedir. Bu yaklaşım, çiçek seyreltme işleminin verimliliğini önemli ölçüde artırarak, bahçenin özel koşullarına ve içinde yetişen meyvelerin çeşitliliğine ve türüne göre bireysel ayarlama olanağı sağlar. Florix makinesini çeşitli meyve türleri üzerinde iki yıl boyunca test ettikten sonra sonuçlar çok cesaret vericiydi. Birkaç yıldır Florix makinesini kullanan Filiberto Montanari gibi çiftçiler, çiçeklerin inceltilmesi için gereken zaman ve emekte önemli bir azalma olduğunu bildirdi. ... >>

Gelişmiş Kızılötesi Mikroskop 02.05.2024

Mikroskoplar bilimsel araştırmalarda önemli bir rol oynar ve bilim adamlarının gözle görülmeyen yapıları ve süreçleri derinlemesine incelemesine olanak tanır. Bununla birlikte, çeşitli mikroskopi yöntemlerinin kendi sınırlamaları vardır ve bunların arasında kızılötesi aralığı kullanırken çözünürlüğün sınırlandırılması da vardır. Ancak Tokyo Üniversitesi'ndeki Japon araştırmacıların son başarıları, mikro dünyayı incelemek için yeni ufuklar açıyor. Tokyo Üniversitesi'nden bilim adamları, kızılötesi mikroskopinin yeteneklerinde devrim yaratacak yeni bir mikroskobu tanıttı. Bu gelişmiş cihaz, canlı bakterilerin iç yapılarını nanometre ölçeğinde inanılmaz netlikte görmenizi sağlar. Tipik olarak orta kızılötesi mikroskoplar düşük çözünürlük nedeniyle sınırlıdır, ancak Japon araştırmacıların en son geliştirmeleri bu sınırlamaların üstesinden gelmektedir. Bilim insanlarına göre geliştirilen mikroskop, geleneksel mikroskopların çözünürlüğünden 120 kat daha yüksek olan 30 nanometreye kadar çözünürlükte görüntüler oluşturmaya olanak sağlıyor. ... >>

Böcekler için hava tuzağı 01.05.2024

Tarım ekonominin kilit sektörlerinden biridir ve haşere kontrolü bu sürecin ayrılmaz bir parçasıdır. Hindistan Tarımsal Araştırma Konseyi-Merkezi Patates Araştırma Enstitüsü'nden (ICAR-CPRI) Shimla'dan bir bilim insanı ekibi, bu soruna yenilikçi bir çözüm buldu: rüzgarla çalışan bir böcek hava tuzağı. Bu cihaz, gerçek zamanlı böcek popülasyonu verileri sağlayarak geleneksel haşere kontrol yöntemlerinin eksikliklerini giderir. Tuzak tamamen rüzgar enerjisiyle çalışıyor, bu da onu güç gerektirmeyen çevre dostu bir çözüm haline getiriyor. Eşsiz tasarımı, hem zararlı hem de faydalı böceklerin izlenmesine olanak tanıyarak herhangi bir tarım alanındaki popülasyona ilişkin eksiksiz bir genel bakış sağlar. Kapil, "Hedef zararlıları doğru zamanda değerlendirerek hem zararlıları hem de hastalıkları kontrol altına almak için gerekli önlemleri alabiliyoruz" diyor ... >>

Arşivden rastgele haberler Akıllı telefonlar ve dizüstü bilgisayarlar için Samsung Kendi Kendini Onarma programı 21.06.2023 Samsung Electronics, Avrupa'da akıllı telefonlar ve dizüstü bilgisayarlar için Samsung Self-Repair adlı kendi kendine onarım programını başlattı. Birkaç Avrupa ülkesindeki Galaxy cihazı sahipleri, artık onarımları resmi talimatlara göre rahat ve bağımsız bir şekilde gerçekleştirmek için yedek parça ve araç kitleri satın alabilirler. Galaxy S20, Galaxy S21 ve Galaxy S22 serisi akıllı telefonlar ile Galaxy Book Pro ve Galaxy Book Pro 360 dizüstü bilgisayarlar, kendi kendine onarım programı aracılığıyla edinilebilir. Kendi kendine onarım programı şu anda aşağıdaki Avrupa ülkelerinde mevcuttur: Belçika, Fransa, Almanya, İtalya, Hollanda, Polonya, İspanya, İsveç ve Birleşik Krallık. Avrupa'da Samsung'un, ABD'de olduğu gibi kendi kendine onarım programı için iFixit ile ortaklık yapmadığını belirtmek önemlidir. Bunun yerine Samsung, web sitesinde talimatlar sağlar ve onarımlar için Rexio Care araç kitleri kullanılır.

Diğer ilginç haberler:

▪ 135 lm/W verimliliğe sahip aydınlatma LED'leri

▪ Tıpta biyoelektrik stimülasyon

▪ Yapay bir rahim oluşturulması

▪ Huawei Ascend P1 en ince akıllı telefon

▪ Genetik - yeni yıl için

Bilim ve teknolojinin haber akışı, yeni elektronik

Ücretsiz Teknik Kitaplığın ilginç malzemeleri:

▪ Radyo sitesinin bölümü - yeni başlayanlar için. Makale seçimi

▪ makale Elektrikli parçalayıcı. Çizim, açıklama

▪ makale Ek nedir? ayrıntılı cevap

▪ makale Mordovnik sıradan. Efsaneler, yetiştirme, uygulama yöntemleri

▪ Makale Bir akkor lamba açıldığında ani akım sınırlayıcı. Radyo elektroniği ve elektrik mühendisliği ansiklopedisi

▪ makale Yutulan gece lambası. Odak Sırrı

Bu makaleye yorumunuzu bırakın:

Bu sayfanın tüm dilleri

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

Ana sayfa | Kütüphane | Makaleler | Site haritası | Site incelemeleri

www.diagram.com.ua
2000-2024