Исследование методов обеспечения и оценки помехозащищенности радиотехнических систем

дипломная работа

2.2 Сложность реализации оптимального итерационного алгоритма аппаратными средствами

Обобщенная схема устройства уплотнения, соответствующая предложенному алгоритму уплотнения неортогональных ОКС с итерационной коррекцией амплитуд передаваемых сообщений представлена на рис.2.1 Она состоит из блока коррекции сообщений (БКС), обеспечивающего вычисление вектора , блока линейного кодового уплотнения (БЛКУ) и генератора опорных канальных сигналов (ГОКС), обеспечивающих реализацию выражения (2.2) алгоритма. Генератор тактовых импульсов (ГТИ) обеспечивает синхронизацию устройства управления в соответствии со скоростью передачи информационных сигналов ИИ. Элемент задержки обеспечивает совпадение по времени импульсов скорректированных сообщений с импульсами ОКС, с учетом времени коррекции сообщений в БКС.

При этом, в соответствии с двумя формами представления алгоритма уплотнения вычисление координат вектора возможно либо на уровне коэффициентов корреляции (выражение (2.5)), либо на уровне канальных сигналов (выражение (2.3)). В обоих случаях возможна многозвенная последовательная, либо однозвенная рекуррентная схемы реализации блока вычисления координат вектора . Многозвенная последовательная схема на уровне коэффициентов корреляции предложена в работе [12]. При этом сложность реализации данной схемы, как и многозвенной схемы на уровне канальных сигналов, значительно возрастает с числом итераций, а недостатком второй из названных схем, кроме того, является большая задержка в формировании ГС, пропорциональная требуемому числу итераций . Поэтому данные схемы для их практического использования можно рекомендовать лишь при малом требуемом числе итераций (), соответственно, при относительно небольшой мощности ВП. Их преимуществом является независимость их сложности реализации от скорости передачи информации и числа каналов.

Рисунок 3 - Обобщенная схема устройства кодового уплотнения при неортогональных канальных сигналах с коррекцией амплитуд уплотняемых сообщений

Рассмотрим особенности однозвенной рекуррентной схемной реализации блока вычисления коэффициентов , идея реализации которой позаимствована из работы [12], в которой реализованы подобным способом устройства разделения неортогональных сигналов. Схема БКС, вычисляющего скорректированные сообщения согласно выражения (2.5) состоит из ( входных и выходных) коммутаторов, блоков вычисления текущего значения корректируемого сообщения (БВТЗКС), каждый из которых в свою очередь состоит из умножителей, сумматора и схемы сравнения (на рис.2.2 показан -й канал вычисления коэффициентов ). Работает схема следующим образом. Уплотняемые сообщения через коммутаторы поступают в блоки БВТЗКС, в которых происходит вычисление координат вектора скорректированных сообщений на -й итерации алгоритма. С выходов БВТЗКС скорректированные сообщения с помощью выходных коммутаторов при подаются на соответствующие входы (БЛКУ), а при на соответствующие входы блоков БВТЗКС. Причем в этот момент, при на входы блоков БВТЗКС с помощью входных коммутаторов подаются значения вектора уплотняемых сообщений. Управление режимом работы БКС обеспечивается с помощью блока управления (БУ).

Рисунок 4 - Схема вычисления скорректированных сообщений

Преимуществом данной схемы является практически независимость сложности ее реализации от числа итераций, необходимых для вычисления координат вектора , минимальная задержка в формировании коэффициентов , и невысокие требования к быстродействию элементной базы, поскольку в схеме производится обработка отсчетов, длительность которых может быть сделана очень малой, , где - длительность элементов ОКС, число которых на практике соответствует десятке-сотне, а требуемое число итераций , при определении мощности , как показали проведенные исследования, не превышают одного десятка, поэтому время задержки формирования вектора соответствует . Недостатками данной схемы является, во первых, ее квадратичная зависимость от числа одновременно активных абонентов, поскольку самыми сложными и многочисленными элементами схемы являются умножители блоков БВТЗКС, число которых равно , а во вторых, наличие запоминающих устройств для хранения коэффициентов корреляции всех возможных пар опорных канальных сигналов, требуемый объем памяти которых увеличивается по квадратической зависимости от общего числа ИИ. [11]

2.3 Особенности программной и программно-аппаратной реализации итерационного оптимального алгоритма

В силу того, что формирование ГС осуществляется на видеочастоте, то он может быть реализован либо полностью программно, либо программно-аппаратными средствами, в частности, преобразование программно, а БЛКУ - аппаратно. При этом во втором случае при программном вычислении коэффициентов в схеме необходимо иметь цифро-аналоговых преобразователей, а в первом случае, только один - на входе БЛКУ, реализованным также программно, что является достоинством программной и недостатком программно-аппаратной реализации. Однако во втором случае программная реализация БЛКУ будет ограничиваться значением базы ОКС при заданной скорости передачи информации.

Оценим сложность программной реализации БКС, вычисляющего амплитуды скорректированных сообщений по итерационной процедуре и с помощью прямых методов (метода Гаусса и Крамера) по числу операций умножения, как самых трудоемких. Так, при использовании итерационной процедуры (2.5) требуется операций умножения, а при использовании метода Гаусса операций, что обеспечивает выигрыш первой процедуры по сравнению со второй примерно в раз, то есть только при относительно большом числе каналов и малом числе итераций. Так при выигрыш обеспечивается при , при при . Процедура, основанная на методе Крамера, при которой осуществляется преобразование передаваемых сообщений по формуле , с помощью операций умножения (минимальное число операций), однако для ее реализации требуется знание элементов обратной матрицы для заданного отсчета активных из общего числа ИИ. Очевидно, что это требует очень большого объема памяти, а также сложной коммутационной аппаратуры для управления выборкой нужных элементов из ЗУ при достаточно больших значениях и . Поэтому более целесообразным является вычисление элементов матрицы по значениям элементов матрицы , что требует операций умножения, то есть на порядок больше, чем число операций, необходимое для преобразования вектора в вектор . Поэтому данный метод коррекции сообщений выгодно использовать лишь в том случае, когда число активных ИИ меняется во времени относительно нечасто. [10]

Делись добром ;)