RU1786682C - Адаптивное устройство разделени неортогональных сигналов двоичной фазовой манипул ции - Google Patents

Abstract

Адаптивное устройство содержит семь перемножителей 1-5, 19, 20, три фильтра 6-8 нижних частот, два управл емых усилител -ограничител  9, 10, четыре вычитающих блока 11, 12, 15, 16, два решающих устройства 13, 14, два полосовых фильтра 17, 18, два ограничител  21,22.1-6-11- 13, 11-21-4-17-3-8-9-12-22-5-18-3, 22- 20-15-4, 21-19-16-5, 2-7-12-14, 18-20, 18-2. 17-1, 17-19, 6-9, 8-10-11, 7-10. 2 ил.

Description

Фиг.2

Изобретение относитс  к радиотехнике , в частности к радиоприемным устройствам1 , примен емым на лини х многоканальной цифровой св зи, и  вл етс  усовершенствованием известного устройства , описанного в авт.св. № 1450131.

Известно адаптивное устройство разделени  неортогональиых сигналов двоичной фазовой манипул ции, содержащее (см,фиг. 1): перемножите/м1-3, блоки 4, 5 формировани  опорных-колебаний, фильтры 6-8 нижних частот управл емые усилители-ограничители 9, 10, вычитающие блоки 11,12, решающие устройства 13, 14.

Принцип работы устройства по авт.св. № 1450131 по сним на примере. Смесь двух взаимно неортогональных сигналов, поступа  на вход устройства, раздел етс  на отдельные сигналы путем деманипулиро- вани  их в первом 1 и втором 2 перемножител х опорными колебани ми Si(t) и S2(t) соответственно. Одновременно определ етс  коэффициент взаимной коррел ции сигналов третьим перемножителем 3 и третьим фильтром нижних частот ФНЧ 8 и, учитыва  вес каждого сигнала в раздел емой смеси, при помощи управл емых усилителей-ограничителей 9, 10 производитс  компенсаци  вычитающими блоками 11, 12 продуктов неортогональности в ветв х.

Недостатки адаптивного устройства разделени  неортогональных сигналов двоичной фазовой манипул ции:

отсутствие компенсации взаимного вли ни  сигналов на входах блоков 4,5 формировани  опорных колебаний, что неизбежно снижает качестволформировани  копий несущих колебаний Si(t) и §2(t);

отсутствие процедур сн ти  информационной манипул ции на входе блоков 4, 5 формировани  опорных колебаний, что также неизбежно приводит к ухудшению качества фильтрации Si(t) и $2(т) по сравнению с достижимым, вследствие того, что полосы, вышеуказанных блоков 4, 5 (определ емые скорост ми манипул ции сигналов) оказываютс  широкими.

Все перечисленные недостатки ухудшают точность оценки опорных колебаний S i(t) и Sa(t) и, следовательно, снижают помехоустойчивость при сильной неортогональности раздел емых сигналов.

Цель изобретени  - повышение помехоустойчивости за счет улучшени  качества формировани  опорных колебаний.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в адаптивном устройстве разделени  неортогональных сигналов двоичной фазовой манипул ции. Выход первого вычитающего блока соединен с вторым входом первого

формировател  опорного колебаний, выход второго вычитающего блока соединен с вторым входом второго формировател  опорных колебаний, третий вход которого

соединен с вторым выходом первого формировател  опорных колебаний, третий вход которого соединен с вторым выходом второго формировател  опорных колебаний. При этом каждый формирователь опорных коле0 баний выполнен в виде последовательно соединенных ограничител , первого перемножител , полосового фильтра и второго перемножител , а также вычитател , выход которого соединен с вторым входом

5 первого перемнржител . причем первый вход вычитател   вл етс  первым входом формировател  опорных колебаний, вторым входом которого  вл етс  вход ограничител , выход которого соединен с вторым

0 входом второго перемножител , выход которого  вл етс  вторым выходом формировател  опорных колебаний, первым выходом которого  вл етс  выход полосового фильтра, а третьим входом формировате5 л  опорных колебаний  вл етс  второй вход вычитател .

Сопоставление с совершенствуемым устройством показывает, что в данном устройстве по вились новые блоки, составл ю0 щие формирователи опорных колебаний: третий и четвертый вычитающие блоки, четвертый , п тый, шестой и седьмой перемножители , первый и второй полосовые фильтры, первый и второй ограничители, со5 единенные определенным образом. Следовательно , устройство удовлетвор ет критерию новизна.

Сравнение предлагаемого устройства с аналогами показывает, что введенные бло0 ки широко известны. Однако при их введении в указанной взаимосв зи с элементами схемы совершенствуемого устройства они про вл ют новые свойства, что приводит к улучшению качества формировани  опор5 ных колебаний Si(t) и $2(t), а следовательно, и к повышению помехоустойчивости приема . некогерентных сигналов с двоичной фазовой манипул цией. Это позвол ет сделать вывод о соответствии данного технического

0 решени  критерию существенные отличи .

На фиг. 1 представлена структурна  схема совершенствуемого адаптивного устройства разделени  неортогональных сигналов

5 двоичной фазовой манипул ции; на фиг. 2 - структурна  схема предлагаемого устройства .

Устройство содержит первый 1, второй 2, третий 3, четвертый 4, п тый 5, шестой 19, седьмой 20 перемножители, первый 6, второй 7 и третий 8 ФНЧ. первый 9 и второй 10 управл емые усилители-ограничители, первый 11, второй 12, третий 15 и четвертый 16 вычитающие блоки, первое 13 и второе 14 решающие устройства, первый 17 и второй 18 полосовые фильтры, первый 21 и второй 22 ограничители.

Адаптивное устройство разделени  неортогональных сигналов двоичной фазовой манипул ции работает следующим образом . Пусть на его входе присутствует смесь сигналов и шума вида:

y(t) -НУ rlSi(t) + (-1) r2S2(t) + n(t), (1) где n(t)- БГШ, со спектральной плотностью мощности N0;

Si(t) Si(tin - 0); S2(t) S2(tir2 0) - несущие взаимно неортогональные колебани ;

П, Г2 0, 1 - двоичные синхронные по тактам информационной манипул ции дискретные параметры первого и второго раздел емых сигналов.

Первоначально рассмотрим работы совокупности блоков устройства, обеспечивающих формирование оценок Si(t) и S2(t) когерентных колебаний Si(t) и $2(t).

Дл  удобства изложени  предположим, что м гкие оценки п и Г2 дискретных информационных параметров п и п сигналов (формируемые на выходе ограничителей 21

и 22 в виде ai(-1)п и 02(-1) Ч 0 а 1, О GUI 1), имеютс . Кроме того, предположим , что на выходе второго полосового фильтра формирована оценка опорного колебани  $2(t). Тогда на выходе седьмого перемножител  20 присутствует оценка

сигнала в виде оь(-1) 82(1). Следовательно, на выходе третьего вычитающего блока 15

у(г)-а2(-1)Лг282(т) (;-1)г151(т) +

+Н) (t) - оаН) (t) + n(t) (2a) В случае достаточно мощного второго

сигнала можно положить «з 1, т.е. S2(t)

Si(t). Тогда „-- .

y(t) - 02(-1) (t) (-1) r1Si(t) +

-КН -НПЭД + пф(26)

16 tk-1, 1,2,3...

Отсюда следует, что ошибка компенсации второго сигнала на входе тракта формировани  оценки Si(t) опорного колебани  Si(t) первого сигнала определ етс  в основном ошибкой оценки Г2 дискретного параметра пг второго сигнала -тем меньшей, чем больше его мощность.

В четвертом перемножителе 4 осуществл етс  сн тие информационной манипул ции с первого сигнала:Л

уМ- oa(-1)Ar2S2(t) спН)

H)r1+r1Si(t) + uS12 + n1(t)(3) tG tk-i;tk

Здесь также используетс  предположение ой - 1, S2(t) 2 S2(t), а также предполо- 5 жение«1 1 (справедливое также при условии Н2Л Р r/N0 1), и обозначение А $2

A ai(-1)1 A S2(t) «i(-1) - (-1) (t). Необходимо отметить, что при невыполQ нении условий П21, h22 1 процесс сн ти  информационной манипул ции в четвертом перемножителе 4 приобретает более м гкий характер. Собственно, и при hi2, h22 1 м гка  деманипул ци  также имеет

5 место в канале - ведь в данном устройстве примен етс  так называема  текуща  обратна  св зь.

Далее в первом полосовом фильтре 17 выдел етс  формируемое опорное колебаQ ние первого Сигнала Si(t), которое поступает на шестой перемножитель 19, в котором на него накладываетс  информационна  манипул ци ,-и сигнал вида

ai((t)

5 поступает на инвертирующий вход четвертого вычитающего блока 16.

Далее в тракте формировани  опорного колебани  второго сигнала, симметричном такому же тракту первого сигнала, рассмот0 ренному выше, аналогичным образом формируете опорное колебание второго сигнала S2(t), предположение о существовании которого было выдвинуто в начале рассмотрени .7

5 Рассмотрим работу всего устройства при разделении взаимно неортогональных

сигналов (-1) r1Si(t) и (-1) (t).

Смесь сигналов (1) деманипулируетс  в первом 1 и втором 2 перемножител х сфор0 мированными опорными колебани ми Si(t) и S2(t) соответственно. Первый 6 и второй 7 полосовые фильтры отфильтровывают от информационных параметров п и Г2 соответственно первого и второго Сигналов по5 бочные составл ющее, w на их выходе формируетс  напр жение, пропорциональное соответственно

Bi (-1)r1h2i +( + ni

.В2 - (-1) h22 + (-1) MRi2 + nz,(4)

где h2i - JL- / S2i(t)dt- h22 - No tk-1

2 tk 2 «т-;- / 82 (t)dt - отношени  энергии

14 ° tk-1

сигналов и спектральной плотности мощности Б ГШ;

9 tk

Rw-тг-- / Si(t)S2(t),n2 - ™° tk-1

отношение взаимной энергии сигналов к спектральной плотности мощности БГШ;

щ, П2 - шумовые случайные составл ю щие напр жени  на выходе первого и второго ФНЧ соответственно;

р- нормированный к единице коэффициент взаимной коррел ции сигналов.

Одновременно опорные колебани  раздел емых сигналов перемножаютс  в третьем перемножителе (3) и интегрируютс  в третьем ФНЧ с коэффициентом пропорцио- нальнрсти.2/Мо. Таким образом, на его выходе формируетс  напр жение Ri2, которое поступает в управл ющие величиной порогов ограничени  входы первого (9) и второго (10) усилителей-ограничителей.

Пусть, например, мощность второго сигнала больше мощности первого, т.е. h22 hi2. Тогда напр жение на выходе второго усилител -ограничител  10.

В|с2 Rl2Slgn{B2} + -

H i2Sign{(-1)r2h22} + n2

H)r2Ri2 n2®

так как ; ;. .:- ;.,;.,. , -. - - . ..

VH)) rlRi2/.

Поэтому напр жение на выходе первого вычитающего блока 11 .

Bi1 61 - Bk2(-1) Mhi2 + (-1) Ri + + п2 - (-1) ЧН12 - п2 (-1) Mhi2 + ni - п2,

.-.,. -: (6), ,-,---v;---. :;/

т.е. происходит компенсаци  более Сильного сигнала дл  выделени  более слабого. При этом сам второй сигнал, как более сильный , не измен ет своего знака при прохождении через второе вычитающий блок 12. Аналогично про вл етс  компенсаци  при

..; г лС С : У;;- ;:;;; : ::,ч:;,... .v

Р ешающйе устройства 13 и 14 принимают решение в зависимости от пол рности Поступающих на них сигналов в соответствии с Правилом, описываемым функцией Хе- висайда:

Г0,

rect(x)4 1(x) {

lt,,

т.е. на выходах первого 13 и второго 14 решающих устройств формируютс  значени  соответственно первого и второго сигналов .

Таким образом, введение в совершенствуемое устройство по авт.св. № 1450131 цепей взаимной компенсации сигналов на входе блоков 4 и 5 формировани  опорных колебаний, а также сн тие манипул ции на входах этих блоков соответственно приводит к повышению качества фильтрации

опорных колебаний Si{t) и 82(1) сигналов. Такое повышение качества фильтрации обусловлено как процедурой взаимной компенсации сигналов, непосредственно происход щей в третьем 15 и четвертом 16

вычитающих блоках, так и процедурой дема- нипул ции фильтруемых опорных колебаний сигналов, позвол ющих предельно сузить полосы пропускани  трактов формировани  опорных колебаний сигналов.

. Формул а из об ретенй 

Адаптивное устройство разделени  неортргональных сигналов двоичной фазовой манипул ции по авт.св. № 1450131, о т- л и ч а ю щ е е с   тем, что, с целью повышени  помехоустЬйчивости за счет улучшени  качества формировани  опорных колебаний , выход первого вычитающего блока соединен с вторым входом первого формировател  опорных колебаний, выход

второго вычитающего блока соединен с вторым входом второго формировател  опорных колебаний, третий вход которого соединён с вторым выходом первого формировател  опорных колебаний, третий вход

которого соединен с вторым выходом второго формировател  опорных колебаний, при этом каждый формирователь опорных колебаний выполнен в виде последовательно со- единенных ограничител , первого

перемножител , полосового фильтра и второго перемножител , а также вычитател , выход которого соединен с вторым входом первого перемножител , причем первый вход вычитател   вл етс  первым входом

формировател  опорных колебаний, вторым входом которого  вл етс  вход ограничител , выход которого соединен с вторым входом второго перемножител , выход которого  вл етс  вторым выходом формировател  опорных колебаний, первым выходом которого  вл етс  выход полосового фильтра, а третьим входом формировател  опорных колебаний  вл етс  второй вход вычитател ..,

(Риг.1