Кореляційне кодування

Методика кореляційного кодування запропонована Адамом Лендером в 1963 році. Він показав, що використовуючи нульову міжсимвольну інтерференцію, можна передавати 2W символів за секунду, якщо використовувати теоретично мінімальну смугу в W Гц, навіть без застосування фільтрів з високою добротністю. Для передачі інформації він використовував двобінарне кодування, яке було суміщено з передачею сигналу з частковим відбиванням. Ця методика одержала назву кореляційне кодування. Застосовуючи модифіковану методику детектування сигналів, він домігся врівноваження процесу інтерференції і повного заповнення смуги каналу зв’язку за рахунок додавання початкового потоку з певним рівнем міжсимвольної інтерференції.

Структурна схема кореляційного кодування містить найпростіший цифровий фільтр, фільтр прямокутних імпульсів ідеальної форми, два вузли суматорів і дискретизуючий пристрій. Додатковий зсув із забезпеченням між символьної інтерференції одержується з використанням лінії затримки.

Цифровий фільтр з суматором на виході забезпечує накладання інформаційного біта з бітом, який йому передує. Між символьна інтерференція одержується в наслідок певної невизначеності (розмиття фронтів) саме попереднього імпульсу. Реально одержаний сигнал буде корелювати з інтерференційним сигналом. Ширина заповнення спектру подвоюється, оскільки одержаний таким чином сигнал записується у вигляді суми y_k=x_k+x_k-1.

Якщо далі цей сигнал пропустити через ідеальний фільтр Найтвіста, то спотворення на виході ідеального фільтру будуть мінімальними або практично відсутні. Після проходження каналу зв’язку і дискретизації сигналу, на приймачі потрібно врахувати закон, за яким проводилося попереднє спотворення інформаційного сигналу, тобто визначається різницевий сигнал. Це забезпечується додатковою синхронізацією дискретизуючого приймального пристрою з певним часовим інтервалом t=kT. Відповідно одержимо на виході дискретизатора відокремлений чистий сигнал.

Процес декодування виявляється більш достовірним в цьому випадку за рахунок зміни рівня сигналів інформаційного потоку. Якщо інформаційний сигнал х_к приймав значення , то в наслідок керованої міжсимвольної інтерференції можливі інформаційні значення y_k приймають значення +2, 0, -2.

Двобінарний код забезпечує трирівневу передачу сигналів. При застосуванні М-рівневої методики кодування, результуючий сигнал на виході прийме 2М-1 різних рівнів. Процес декодування є оберненим до процесу кодування, оскільки кожен інформаційний сигнал x_k одержується за рахунок різниці текучого інформаційного сигналу з його попереднім значенням.

Для підвищення достовірності використовується методика попереднього кодування. Для цього одержану кодовану бінарну послідовність x_k використовують для нового перетворення на основі функції «виключне АБО». Тоді бінарна послідовність {w_k} одержиться як: .

Після цього послідовність {w_k} перетворюється в послідовність біполярних імпульсів. Процес детектування при такій методиці виконується над кодованою послідовністю, а тому використовується цифрова фільтрація для біполярних імпульсів.

Структурна схема передачі попередньо кодованих сигналів на вході додатково містить суматор за модулем 2, а лінія затримки генерує сигнали як для звичайного суматора, так і для суматора за модулем 2.

Аналогічним чином можна реалізувати і більш складні багаторівневі системи кодування, наприклад, реалізуючи сумування за модулем 2 не з одним, а з двома і більше попередніми значеннями. Ця методика забезпечує ще більшу ефективність використання смуги каналу зв’язку. Разом з тим зменшуються вимоги до загальної потужності передавача, оскільки при багаторівневому кодуванні зростає інформаційна потужність сигналів за рахунок інтерференції.