ITU-R F 106-2 FRENCH-1999 The use of diversity for voice-frequency telegraphy on HF radio circuits《高频(HF)无线电路中音频电报用途的多样性》.pdf

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1、 Rec. UIT-R F.106-2 1 RECOMMANDATION UIT-R F.106-2*Utilisation des techniques de rception en diversit pour la tlgraphie harmonique sur circuits radiolectriques ondes dcamtriques (1953-1970-1999) LAssemble des radiocommunications de lUIT, considrant a) que, dans le cas o lon utilise des dispositifs d

2、e tlgraphie harmonique sur voie radiolectrique utilisant des frquences infrieures 30 MHz environ, la qualit de service obtenue en labsence de diversit est, en gnral, insuffisante; b) quen prsence dvanouissements, lutilisation de la rception en diversit despace, de polarisation ou de frquence donne d

3、es amliorations comparables de la qualit de rception des signaux tlgraphiques transmis sur voie radiolectrique; c) que la diversit en frquence sest montre en gnral efficace, condition que la diffrence des frquences des deux voies connectes en diversit soit suprieure 400 Hz; d) que la rception en div

4、ersit despace ou de polarisation demande une largeur de bande deux fois plus faible et une puissance dmission moindre que la rception en diversit de frquence, pour chaque voie tlgraphique, mais rclame, en gnral, plus de matriel, recommande 1 que, lorsque lon utilise les systmes de tlgraphie harmoniq

5、ue sur voie radiolectrique des frquences infrieures 30 MHz environ, on fasse appel la rception en diversit de chaque voie tlgraphique; 2 que, chaque fois que cela sera possible, on prfre la rception en diversit despace, ou ventuellement en diversit de polarisation, la rception en diversit de frquenc

6、e; 3 que, pour obtenir un effet de diversit suffisant, dans le cas de diversit de frquence, lespacement entre les frquences des voies combines soit au moins de 400 Hz; 4 quil soit fait rfrence lAnnexe 1 pour les informations complmentaires concernant les techniques de rception en diversit. ANNEXE 1

7、Utilisation de la diversit de codage 1 Introduction Il est ncessaire que les systmes de transmission de donnes ondes dcamtriques fournissent un service fiable et efficace avec des modems multivoies modulation par dplacement de frquence (MDF), tels que dcrits dans la prsente Recommandation, ou des mo

8、dems multivoies modulation _ *La Commission dtudes 9 des radiocommunications a apport des modifications rdactionnelles cette Recommandation en 2001 conformment aux dispositions de la Rsolution UIT-R 44. 2 Rec. UIT-R F.106-2 par dplacement de phase (MDP), tels que dcrits dans la Recommandation UIT-R

9、F.763. Pour compenser le phnomne dvanouissement slectif du support de transmission, qui est par nature dfavorable, on utilise de manire gnralise la diversit de frquence dans la bande ou sur dautres frquences. La prsente Annexe dcrit une technique de codage qui permet damliorer le systme avec diversi

10、t de frquence dans la bande. 2 Description du systme Le schma de transmission est indiqu sur la Fig. 1. Les donnes m(t) provenant dune source dinformation binaire sont appliques dans lenregistreur dcalage de longueur K du codeur. Aprs chaque dcalage du registre au dbit de donnes de la source, le cod

11、eur produit deux bits de codage, c1(t) et c2(t), qui sont appliqus leur tour aux modulateurs de donnes correspondants. Dans la pratique, la sparation de la frquence centrale de ces modulateurs de donnes est habituellement de 1 kHz. Les donnes combines provenant des modulateurs sont alors appliques u

12、n systme de transmission BLU ondes dcamtriques. Pour le fonctionnement avec diversit de frquence, le systme de la Fig. 1 est reprsent sous sa forme la plus simple. Les bits de codage sont simplement des reproductions du bit dinformation, cest-dire c1(t) = c2(t) = m(t). La dcision quant la valeur dun

13、 bit dinformation donn dpend de la valeur combine des donnes provenant des deux modulateurs. Dans un contexte de thorie de linformation, on peut dcrire la diversit de frquence comme tant une technique de codage rptition et demi-dbit qui utilise des dcisions douces. Dans la transmission avec diversit

14、 de frquence, deux bits de codage seulement contiennent des informations sur un bit dinformation quelconque. Avec une probabilit non nulle, ces deux bits peuvent tre simultanment corrompus par un vanouissement, des brouillages ou du bruit, de sorte quune dcision incorrecte est prise concernant le bi

15、t dinformation. En pareil cas, il nest pas possible de corriger lerreur en utilisant les valeurs des autres bits de codage. Il semble donc souhaitable de coder la squence dinformation de faon que plus dun couple de bits de codage ait un rapport avec un bit dinformation quelconque. Cest ce qui permet

16、 le systme de la Fig. 1 qui adapte la squence dinformation avant la transmission. 0106-01FIGURE 1Structure gnrale dune technique avec diversitm(t)+Dcodeur oucombineurEnregistreur dcalageModulateur-dmodulateurModulateur-dmodulateurABm(t)c (t)1c (t)2c (t)2m2c (t)1m1mkOn pourrait utiliser nimporte quel

17、 code de correction des erreurs demi-dbit dans la transmission avec diversit de frquence code, mais les codes de convolution sont particulirement appropris car leur structure de codage sadapte celle des systmes de transmission avec diversit de Rec. UIT-R F.106-2 3 frquence et lon peut utiliser lalgo

18、rithme Viterbi pour raliser efficacement un codage dcision douce. Les donnes provenant des dmodulateurs sont appliques des convertisseurs analogique/numrique dans un dcodeur Viterbi qui remplace le fonctionnement combin du systme avec diversit de frquence. 3 Rsultats exprimentaux On a compar la dive

19、rsit de frquence et la diversit de codage daprs les rsultats obtenus pendant une mission. On a choisi des codes de convolution de longueur impose K = 5 et 7 et les donnes provenant du codeur taient appliques un modulateur multivoies MDF utilisant les frquences centrales de 1 105 et 2 125 Hz avec une

20、 excursion de 42,5 Hz. Le dbit de donnes de chaque voie synchrone tait de 75 bit/s. Le signal en oeil partir de chaque dmodulateur a t numris laide dun chantillon provenant du centre de la priode de loeil. Les quipements radiolectriques ondes dcamtriques comprenaient un metteur de 100 W, des antenne

21、s large bande et un rcepteur de communication synthtis. On a utilis une combinaison de taux maximum pour les expriences de rception avec diversit et un dcodeur Viterbi en temps rel, mis en oeuvre sur un microprocesseur universel 8 bits avec logiciel appropri pour les expriences de codage. Trois srie

22、s dessais dmission ont t effectues partir dOttawa, sur une courte distance de 60 km avec une onde de sol faible, sur une distance moyenne 400 km de Toronto et bord dun navire se trouvant au large de la cte est du Canada. Le navire se dplaait de la ville de Qubec vers le Grand Nord, ce qui a permis d

23、effectuer des essais sur des distances comprises entre 400 et 2 500 km. Vers la fin de la priode dessai, la liaison ondes dcamtriques a travers la ceinture aurorale et un vanouissement rapide tait souvent prsent. On a effectu les expriences courte et moyenne distances avec diverses frquences de la g

24、amme 3-9 MHz et les expriences bord du navire dans les bandes de frquences 5-15 MHz. On a analys les schmas derreur dans le cas de la diversit de frquence et dans celui de la diversit de codage. On a observ que les deux jeux de donnes prsentaient les caractristiques derreurs par paquets dune voie on

25、des dcamtriques; toutefois, dans le cas de la diversit, la transition entre les paquets et les priodes de taux derreur plus faible tait progressive. Les erreurs taient alatoires la plupart du temps, mais des erreurs isoles taient frquentes. Les donnes obtenues avec la diversit de codage prsentaient

26、des paquets denses ayant un dbut et une fin abruptes, des intervalles plus longs sans erreur et aucune erreur simple ou double. Les paquets taient en gnral plus longs que ceux du systme de diversit. Aprs un long paquet, le dcodeur a besoin dun certain dlai pour se rtablir, ce qui explique que le tau

27、x derreur binaire (TEB) dans la squence dcode peut tre en fait plus lev que celui que lon obtient dans le systme avec diversit de frquence dans la bande. Tel nest pas le cas en ce qui concerne le taux derreur sur les blocs (BLER, block error ratio). Il est prvu de se servir de ce systme dans un envi

28、ronnement protocole ARQ (demande de rptition automatique, automatic repeat request) qui exclut lutilisation dun systme avec diversit dans le temps ou avec entrelacement. On a dmontr que ces systmes permettent damliorer le TEB mais quils ncessitent des dlais correspondant la transmission de lordre de

29、 plusieurs centaines de bits. Dans les transmissions par bloc, les blocs sont refuss en raison des erreurs simples ou multiples, ce qui est le cas de la diversit de frquence alors que dans la diversit de codage, le refus des blocs est moindre en raison du moindre nombre derreurs isoles. Les essais o

30、nt t effectus avec des blocs de 128 et 512 bits, ce qui est habituel pour un systme destin la diversit de codage. Le Tableau 1 compare le taux BLER obtenu avec les deux techniques. Il indique laugmentation en pourcentage de la probabilit de rception dun bloc sans erreur avec la technique de codage p

31、ar rapport la technique avec diversit de frquence. Lamlioration obtenue varie de satisfaisant 4 Rec. UIT-R F.106-2 insignifiant et on observe une plus grande amlioration pour un bloc de 512 bits. Dans certains cas, la transmission avec diversit de frquence dans la bande est quasiment exempte derreur

32、 et il y a donc peu de marge pour une amlioration; dans dautres cas, la voie tait si mdiocre quaucun des systmes na assur un taux derreur utilisable. Il ny a pas eu de cas o la qualit du codage avec convolution tait nettement moins bonne que celle du systme avec diversit de frquence dans la bande. T

33、ABLEAU 1 Rsultats exprimentaux relatifs au BLER 4 Caractristiques de la mise en oeuvre La technique de codage dcrite dans la prsente Annexe comporte un certain nombre de limitations pratiques et elle ne remplacera pas un combineur universel avec diversit de frquence dans toutes les applications. Par

34、 exemple, elle est incompatible avec les systmes de transmission de donnes asynchrone. Nanmoins, elle serait ventuellement utile avec des systmes ARQ utilisant la transmission synchrone sous rserve que la transmission ne soit pas courte au point que lamlioration du rendement soit annule par laugment

35、ation des bits auxiliaires ncessaires pour un fonctionnement satisfaisant du dcodeur Viterbi. Le prambule occupe 4 fois les K bits (o K est la longueur impose) ncessaires au dbut de la transmission, plus un postambule de (K 1) bits la fin de la transmission. 5 Conclusions Un systme de contrle des er

36、reurs fond sur la diversit de frquence code avec convolution a t mis lessai et compar avec une transmission de donnes avec diversit de frquence dans la bande. Les rsultats exprimentaux montrent que ce systme offre de meilleurs rsultats que les systmes avec diversit de frquence dans la bande en ce qu

37、i concerne le taux BLER. La technique de codage convient aux systmes qui utilisent actuellement la diversit de frquence associe un protocole ARQ synchrone. a) Longueur des blocs = 128 bits Numro de lessai Longueur impose Technique avec diversit BLER Technique avec codage BLER Nombre total de bits Am

38、lioration (%) 1 2 3 4 5 K = 7 K = 7 K = 5 K = 7 K = 7 0,293 0,217 0,321 0,084 0,083 0,201 0,127 0,227 0,015 0,019 1 430 000 506 000 352 000 217 000 217 000 13,0 11,5 13,8 7,5 6,5 b) Longueur des blocs = 512 bits Numro de lessai Longueur impose Technique avec diversit BLER Technique avec codage BLER Nombre total de bits Amlioration (%) 6 7 8 K = 7 K = 7 K = 5 0,548 0,378 0,570 0,406 0,223 0,420 1 430 000 506 000 352 000 31,4 24,9 34,9