Сигнально-кодовые конструкции (СКК).

Многопозиционные сигналы с плотной упаковкой (например, ФМ, АФМ) обеспечивают высокую удельную скорость у за счёт снижения энергетической эффективности . С другой стороны, корректирующие коды позволяют повысить энергетическую эффективность при определённом снижении удельной скорости. Каждый из этих способов даёт выигрыш по одному показателю в обмен на ухудшение другого. Вместе с тем во многих случаях важным является одновременное повышение как энергетической, так и частотной эффективности. Решение этой задачи возможно при использовании ансамблей многопозиционных сигналов совместно с помехоустойчивым кодированием. При этом, очевидно, необходимо сформировать такие сигнальные последовательности, точки которых в многомерном пространстве плотно упакованы (чтобы обеспечить высокую частотную эффективность) и достаточно разнесены (чтобы обеспечить достаточно высокую энергетическую эффективность). Такие сигнальные последовательности, построенные на базе помехоустойчивых кодов и многопозиционных сигналов, называются сигнально-кодовыми конструкциями (см. гл. 7). В качестве помехоустойчивых кодов обычно используются в СКК свёрточные и каскадные коды, а в качестве многопозиционных сигналов — сигналы ФМ, АФМ и ЧМНФ.

Устройство, реализующее СКК, состоит из кодека, модема и согласующих устройств. Для согласования кодека двоичного помехоустойчивого кода и модема -позиционных сигналов часто используется манипуляционный код Грэя, при котором большему расстоянию по Хэммингу между блоками кодовых символов соответствует большее расстояние по Евклиду между соответствующими им сигналами. Код Грэя, включённый между помехоустойчивым кодеком и модемом, преобразует -позиционный канал без памяти в двоичный канал с памятью длиной символов. Однако код Грэя не является оптимальным. Двоичное представление канальных символов требует, как правило, неравной защиты с помощью корректирующего кода. Это обусловлено тем, что используемые в каналах ансамбли многопозиционных сигналов в большинстве случаев оказываются в месте приёма неэквидистантными. Неэквидистантны также и соответствующие им наборы двоичных символов манипуляционного кода. В настоящее время известны и другие способы согласования источников сообщений и каналов. В частности, способы, основанные на иерархическом

разбиении ансамбля сигналов на набор вложенных подансамблей с монотонно-возрастающими расстояниями между ними и подбором кодов для каждого уровня иерархии так, чтобы выровнять результирующие расстояния. Более плодотворным в этом направлении является способ построения СКК на основе обобщённого каскадного кодирования. В этом случае внешние помехоустойчивые коды согласуются с внутренними кодами, в качестве которых используются вложенные подансамбли сигналов [2]. Пример построения сигнально-кодовой конструкции (комбинированной модуляции) с использованием решётчатых кодов Ангербоека приведён в § 7.3.

Возможно построение СКК и на основе многомерных сигналов, позволяющих увеличить число позиций сигнала без существенного уменьшения расстояния между ними. Однако следует помнить, что построение более совершенных СКК связано с неизбежным усложнением их реализации.

Показатели эффективности СКК определяются следующими соотношениями:

где и ум — показатели эффективности системы модуляции (модема); ДРК — энергетический выигрыш кодирования (кодека); частотная эффективность кодека.

Результаты расчётов показывают (рис. 11.6), что применение СКК позволяет получить одновременно выигрыш как по энергетической, так и по частотной эффективности и, во всяком случае, выигрыш по одному показателю, не ухудшая другой. Так, система ФМ-8-СК при использовании перфорированного свёрточного кода [2] со скоростью обеспечивает энергетический выигрыш без снижения удельной скорости у, а система АФМ-16-СК при и кодовом ограничении выигрыш по удельной скорости без снижения энергетической эффективности Информационная эффективность этих систем

Значительный интерес представляют сигнально-кодовые конструкции построенные на основе ЧМНФ сигналов и свёрточных кодов. Фазовые изменения ЧМНФ сигналов имеют вид регулярной решётки аналогично решётчатой диаграмме СК. Это позволяет совместить в системе ЧМНФ-СК процедуры демодуляции и декодирования путём обработки сигналов на приёме по единой сигнально-кодовой решётке с использованием алгоритма Витерби (АВ) или алгоритма Кловского-Николаева (АКН).