SU1113891A1 - Устройство адаптивного приема дискретных сигналов - Google Patents

Abstract

УСТРОЙСТВО АДАПТИВНОГО ПРИЕМА ДИСКРЕТНЫХ СИГНАЛОВ, содержащее декодер и последовательно соединенные автоматический регул тор уровн , фильтр, фазовращатель, аналого-цифровой преобразователь, адаптивный корректор, блок демодул ции, блок поэлементного вынесени  решени  и первый блок вычислени  ошибки, при этом выход фильтра подключен к второму информационному входу аналогоцифрового преобразовател , первый и второй управл ющие входы которого соединены, с управл ющими выходами соответственно блока демодул ции и адаптивного корректора, второй управл ющий выход которого подключен к управл ющему входу автоматического регул тора уровн , а выход блока демодул ции подключен к второму входу первого блока вычислени  ошибки, отличающеес  тем, что, с целью повьш1ени  помехоустойчивости I при селективных по частоте замирани х , в него введены лини  задержки, последовательно соединенные нерекурсивный адаптивной фильтр, второй блок вычислени  ошибки, первый умножитель и второй умножитель, последовательно соединенные третий блок вычислени  ошибки и блок вынесени  решени  в целом, последовательно соединенные детектор качества и третий умножитель, причем выход блока демодул ции подключен к первым входам третьего блока вычислени  ошибки и детектора качества непосредственно, а к второму входу второго блока вычислени  ошибки - через линию задерж ки, выход блока поэлементного вынесени  решени  подключен к информацион (Л ному входу нерекурсивного адаптивного фильтра и к второму входу детектора качества, выход которого подключен к второму входу первого умножител , выход которого подключен к управл ющему входу нерекурсивного адаптивного фильтра, второй выход которого подключен к второму входу со третьего блока вычислени  ошибки, 00 первый и второй выходы блока вынесесо ни  решени  в целом подключены соответственно к входу декодера и к третьему входу третьего блока вычислени  ошибки, второй вход и выход третьего умножител  соединены соответственно с выходом первого блоха вычислени  ошибки и со вторым входом блока демодул ции, второй управл ющий выход которого подключен к второму входу второго умножител , выход которого подключен к управл ющему входу адаптивного корректора.

Description

Изобретение относитс  к электросв зи и может,использоватьс  в технике передачи данных.

Известно устррйство адаптивного приема дискретных сигналов, содержащее блок демодул ции, низкочастотный фильтр, адаптивный корректор, дополнительную линию задержки, два стробирующих устройства, процессор, осуществл ющий рекуррентную нелинейную операцию вынесени  решени  о прин той последовательности символов в целом по критерию максимального правдоподоби , две линии задержки, сумматор, блок адаптивной индентификации импульсной характеристики канала св зи, первый, второй, третий и четвертый блоки вычислени  ошибки, генератор тактового колебани  .

Недостаток известного устройства состоит в том, что наличие задержки, вызванной вЬшесением решени  в целом о прин той последовательности символов при адаптивной подстройке фазы опорного колебани , коэффициентов адаптивного корректора и фазы татового колебани  прйврдит к потере помехоустойчивости при наличии в канале селективных по частоте замираний .

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому  вл етс  усройство адаптивной обработки дискретных сигналов, содержащее декодер и последовательно соединенные автома тический регул тор уровн , фильтр, фазовращатель, аналого-цифровой преобразователь , адаптивный корректор, .блок демодул ции, блок поэлементного вынесени  решени  и первый блок вычислени  ошибок, при зтом выход фильтра подключен к второму информационному входу аналого-цифрового преобразовател , первый и второй управл ющие входы которого соединены с управл ющими выходами соответственно блока демодул ции и гщаптив ,ного корректора, второй управл ющий выход которого подключен к управл ющему входу автоматического регул тора уровн , а выход блока демодул ции подключен к второму входу первого блока вычислени  ошибкиХ2.

Недостатком данного устройства  вл етс  то, что наличие в канале св зи амплитудно-частотных искажений приводит к потере помехоустойчивости при линейном методе обработки

прин того сигнала и поэлементном правиле вынесени  решени  о прин том символе.

Цель изобретени  - повьшгение помехоустойчивости приема дискретных сигналов при селективных по частоте замирани х.

Дл  достижени  указанной цели в устройство адаптивного приема дискретных сигналов, содержащее декодер и последовательно включенные автоматический регул тор уровн , фильтр, фазовращатель, аналого-цифровой преобразователь , адаптивный корректор, блок демодул ции, блок поэлементного вынесени  решени  и первый блок вычислени  ошибки, при этом выход фильтра подключен к второму информационному входу аналого-цифрового преобразовател , первый и второ управл ющие входы которого соединены с управл ющими выходами соответственно блока демодул ции и адаптивного корректора, второй управл ющий выход которого подключен к управл ющему входу автоматического регул тора уровн , а выход блока демодул ции подключен к второму входу первого блока вычислени  ошибки, введены лини  задержки, последовательно соединенные нерекурсивный адаптивный фильтр, второй блок вычислени  ошибки , первый умножитель и второй умножитель , последовательно соединенные третий блок вычислени  ошибки и блок вынесени  решени  в целом, последовательно соединенные детектор качества и третий умножитель, причем выход блока демодул ции подключен к первым входам третьего блока вычислени  ошибки и детектора качества непосредственно , а к второму входу второго блока вычислени  ошибки - через линию задержки, выход блока поэлементного вынесени  решени  подключен к информационному входу нерекурсивного адаптивного фильтра и к второму входу детектора качества, выход которого подключен к второму входу первого умножител , выход которого подключен к управл к цему входу нерекурсивного адаптивн&го фильтра, второй выход которого подключен к второму входу третьего блока вычислени  ошибки , первый и второй блока вынесени  решени  в целом подключены соответственно к входу декодера и к третьему входу третьего блока вычислени  ошибки, второй вход и выход третьего умножител  соединены соотве ственно с выходом первого блока вычислени  ошибки и со вторым входом блока демодул ции, второй управл ющий выход которого подключен к второму входу второго умножител , выход которого подключен к управл ющему входу адаптивного корректора. На чертеже представлена структурна  электрическа  схема предложенного устройства. Устройство адаптивного приема дискретных сигналов содержит автоматический регул тор уровн  1, фильтр фазовращатель 3, аналого-цифровой преобразователь А, адаптивный корректор 5, блок демодул ции 6, блок поэлементного вынесени  решени  7, декодер 8, первый блок вычислени  ошибки 9, блок вынесени  решени  в целом 10, нерекурсивный адаптивный фильтр 11, второй блок вычислени  ошибки 12, третий блок вычислени  ошибки 13, линию задержки 14, детек тор качества первый умножитель 16, второй умножитель 17 и третий умножитель 18. Устройство работает следующим об разом. Прин тый сигнал поступает на вход автоматического регул тора уровн  1 дл  управлени  которым используетс  значение коэффициента усилени  центрального отвода линии задержки адаптивного корректора 5. Это позво л ет осуществл ть точную регулировк уровн  принимаемого сигнала по критерию минимума среднеквадратической ошибки. Затем прин тый сигнал фильтруют. С помощью фазовращател  3 образуют квддратурный подканал. Сигналы синфазного и квадратурного подканалов стробируют и преобразуют в цифровую форму в аналого-цифровом преобразов теле 4. Управл ют фазой момента стробировани  с учетом импульсной характеристики адаптивного корректо оа 5 и знака опорного колебани  в соответствии с выражением J(jHbL(jUu,i: co5(( , и ь (О где Т) фаза момента стробирова в -м такте л-: - весовой коэффициент; ot-i - коэффициент пропорциональности равный О при Х5-1 и 1 при г -1 Ci коэффициент усилени  Т. -го регул тора адаптивного корректора 5 ( )о- циклическа  частота опорного колебани , Р - величина расхождени  фаз несущего и опорного колебаний; Т - величина единичного интервала (такта). Далее сигнал подвергаетс  коррекции адаптивном корректоре 5, который редставл ет из себ  адаптивный нереурсивный фильтр, настраиваемый по ритерию минимума среднеквадратичесой ошибки. Он реализован на линии адержки с отводами, расположенными ерез интервалы равные Т/2. Регул тоы адаптивного корректора 5 выполнены а умножител х. Коэффициент усилеи  1-го-регул тора определ етс  роизведением выборки прин того сигала , поступающей с i -го отвода инии задержки, и сигнала ошибки, бщего дл  всех регул торов, и опреел етс  выражением Ci(S hC;ijHu7,, где - комплексный коэффициент усилени  i-го регул тора на i -м такте, 5t(0 отсчет сигнала ошибки на управл ющем входе адаптивного корректора 5, )t(L) - отсчет сигнала в i -м отводе линии задержки адаптивного корректора 5 на ь -м такте, ukT - весовой коэффициент. Сигналы с выходов -регул торов адаптивного корректора 5 объедин ютс  в су| маторе и поступают дл  дальнейшей обработки в блок демодул ции 6 качани  фазы несущего колебани . В блоке демодул ции 6 осуществл етс  перенос прин того сигнала в полосу частот эквивалентного низкочастотного канала и компенсируютс  искажени , обусловленные расхозкдением частот и фаз несущего и опорного колебаний, а также качанием фазы несущего колебани  (фазовым джиттером), Дл  этого подстраивают фазу опорного колебани , используемого дл  демодул ции , в соответствии с выражением U«)9tiuLcpUy-4 iH :)mLe-(i) a(j)(i-0l (3 где LV) - оценка фазы -несущего колебани  на а -м такте-, С() - отсчет сигнала на выходе блока поэлементного вынесени  решени  7 в g-м тактеi весовые коэффициенты разность сигналов на выхо де блока демодул ции. 6 и выходе блока поэлементно го вынесени  решени  7. Выражение описывает работу цифровой системы фазовой автоподстройки частоты второго пор дка. Ис пользование дл  подстройки фазы опо ного колебани  выходного сигнала блока поэлементного вынесени  решени  7 позвол ет оперативно отслеживать качание фазы несущего колебани  и успешно его компенсирбвать дл  достижени  когерентной демодул  ции, С выхода блока демодул ции 6 при тый сигнал поступает в блок поэлеме ного вынесени  решени  7. Здесь он сравниваетс  с эталонными значени  ми передаваемого сигнала, С прин ты сигналом сопоставл етс  наиболее близ кий ему эталонный сигнал и далее этот эталонный сигнал поступает на выход блока поэлементного вынесени  решени  7. Этот процесс эквивалентен сопоставлению каждого прин того сигнала с соответствующим пер данным символом, поскольку на передающей стороне имеетс  однозначно соответствие передаваемого сигнала информационному символу. С входа и выхода блока поэлемент ного вынесени  решени  7 сигналы поступают в первый блок вычислени  ошибки 9, включающий в себ  суммато и умножитель. Здесь осуществл етс  вычисление сигнала ошибки, необходимого дл  подстройки фазы колебани  последних слагаемых в уравнении (3). С выхода блока поэлементного вынесени  решени  7 сигнал поступает также на вход нерекурсивного адаптивного фильтра 11. Этот блок в совокупности с вторым блоком вычи лени  ошибки 12 и блоком поэлементного вынесени  решени  7 образует си тему адаптивной индентификации импульсной характеристики канала св зи. Она осуществл ет моделирование импульсной характеристики четырехполюсника , нули Коэффициента передачи которого в частотной области совпадают с нул ми коэффициента передачи канала св зи. Стру1 ;тура нерекурсивного адаптивного фильтра 11 аналогична структуре адаптивного корректора 5 за исключением того, что отводы линии задержки расположены через определенные интервалы. Коэффициенты усилени  в отводах линии задержки нерекурсивного адаптивного фильтра 11 подстраиваютс  стахостически по критерию минимума среднеквадратической ошибки в соответствии с выражением ((jia(i, (4V где - комплексный коэффициент усилени  2. -го регул тора нерекурсивного адаптивного фильтра 11 на такте, отсчет сигнала ошибки на управл ющем входе адаптивного нерекурсивного фильтра 11, отсчет сигнала в i -м отводе линии задержки нерекурсивного фильтра 11 на 3 -м тактеj весовой коэффициент. Второй блок вычислени  ошибки 12 представл ет собой сумматор, который , использу  задержанный линией задержки 14 сигнал с выхода блока демодул ции 6 и сигнал с выхода нерекурсивного адаптивного фильтра 11, вычисл ет сигнал ошибки, необходимьй дл  постройки адаптивного корректора 5 и нерекурсивного адаптивного фильтра 11. Введение линии задержки 14 в цепь демодулированного сигнала обусловлено необходимостью выравнивани  задержки сигналов, поданных во второй блок вычислени  ошибки 12 из нерекурсивного адаптивного фильтра 11 и блока демодул ции 6. Эта задержка обусловлена задержкой, вносимой схемой нерекурсивного адаптивного фильтра 11 . Она оцениваетс  как половина интервала времени, на который рассчитана лини  задержки некурсивного- адаптивного фильтра 11. Сигнал ошибки дл  подстройки адаптивного нерекурсивного фильтра формируетс  в соответствии с выраже , ем . ls1 i-K2biw где D (-j - отсчет сигнала на выходе блока демодул ции 6, Сигнал ошибки из второго блока вычислени  ошибки 12 поступает на вход нерекурсивного адаптивного фильтра 11 через первый умножитель с выхода которого он также поступает на первый вход второго умножител  17. Во втором умножителе 17 формируетс  сигнал ошибки, необходимый дл  подстройки адаптивного корректора 5 в соответствд1и с выражением ад)е,.0 где .1 оценка фазы несущего коле бани ; t - оценка фазы тактового кол бани . Наличие в канале.св зи с селекти ными по частоте замирани ми искажени ми , вызванными значительной нера номерностью амплитудно-частотной ха рактеристики в рабочей полосе частот , не позвол ет при поэлементном правиле вынесени  решени  о прин том символе реализовать помехоустой чивость, близкую к потенциальной. Дл  реализации такой помехоустойчивости целесообразно ввести в устрой ство систему вынесени  решени  о пр н той последовательности символов в целом по критерию максимального правдоподоби , котора  состоит из третьего блока вычислени  ошибки 13 и блока вынесени  решени  в целом 1 Сигнал на выходе блока вынесени  решени  в целом 10 по вл етс  с значительной задержкой и его нецеле сообразно использовать дл  управлени  адаптивным корректором 5, бло ком демодул ции 6 и нерекурсивным адаптивным фильтром 11, так как при этом невозможно оперативно отсл живать изменение частотных характеристик канала, частоты, фазы и дрожани  фазы несущего колебани . Поэлементно вынесенное решение о при н том символе содержит достато 1ную статистику дл  подстройки адаптивных систем устройства даже при весь , значительных линейных искажени х в канале св зи. Удовлетворительна  подстройка адаптивного корректора 5, фазы опорного колебани  и нерекурсивного адаптивного фильтра 11 возможна при веро тности ошибки при поэлементом вынесении решени  пор дка 1,5-10 Поскольку система вынесени  решени  о прин той последовательности символов, в целом по критерию макси мального правдоподоби  в совокупности с системой адаптивной идентификации импульсной характеристики канала св  зи ориентирована на компенсацию искажений , вносимых нул ми коэффициента передачи канала св зи, то задачей адаптивного корректора 5  вл етс  сведение частотной характеристики сквозного тракта передачи к частотной характеристике нерекурсивного адаптивного фильтра 11. Это достигаетс  подстройкой коэффициентов адаптивного корректора 5 в соответствии с выражени ми (2), (6) и (5). Рекуррентна  нелинейна  процедура вынесени  решени  о при тной последовательности символов в целом по критерию максимального правдоподоби  базируетс  на представлении системы передачи сигнала данных в виде систем с конечным числом состо ний , характеризуемых векторами Oj на j -м такте. В качестве вектора состо ни  целесообразно, выбрать вектор i Caj.n-.. ,, где O(t. - отсчет информационного сиг-. нала, разрешенного к передаче- , ot - число ненулевых отсчетов импульсной характеристики сквозного тракта передачи сигнала данных. Число различных векторов состо ни  равно J , где jx - размерность алфавита информационных символов. Переход системы из состо ни  в состо ние -3 характеризуетс  целевой функцией j(.4l4Vr|o e«i-er- 8) в соотзетствии с принципом оптимальности , начина  с J, дл  j 1,2,... N решаетс  функциональное уравнение вида 3j% t i- i Hi-| e-l-ef 1 где оценка целевой функции о З ,-.... , . ..1 каждого из ju воэ можных векторов состо нии Суть данного метода вынесени  решени  заключаетс  в моделировании на основании наблюдени  последователь ности отсчетов демодулированного сигнала (i(:j) процесса смены состо ний в модели, описываемой уравнением ,eOi-e ej , С101 б последовательность отсчетов некорректированного гауссовского шума на i м такте. При этом на каждом такте определ ютс  по критерию максимального правдоподоби  не сами переданные сиг налы, а по одному наиболее веро тному переходу в каждое состо ние. Менее веро тные переходы в конкретное состо ние отбрасываютс . Результаты вычислений формируют граф переходов из состо ни  в состо ние. Путем анализа последовательности состо  ний, через которые проходит граф пере ходов, соедин ющий начальное и конечное состо ни , нетрудно определить последовательность сигналов (дЛ а значит, и переданную последователь ность информационных символов. В третьем блоке вычислени  ошибки 13 осуществл етс  вычисление оценок целевой функции ) в со ответствии с выражением (10) дл  каждого из возможных переходов и выбо наиболее веро тного из них. Дл  выполнени  этой операции в состав третье го блока вычислений ошибки 13 введен схем вычислени  оценок целевой функции. Основу каждой из этих схем составл ет лини  задержки, в которую занос тс  компоненты вектора . С выходов отводов линии задержки информационные сигналы поступают через умножитель на коэффициенты е в сумматор, где формируетс  значение сигнала равного .ctfl- . Затем /о J С помо1Ц1 ю последовательно соединенных сумматора, квадратора и накапливающего сумматора с регистром дл  хранени  значени  целевой функции, в численного дл  данного вектора состо ни  на предыдущем такте, осуществ 1 1.10 л етс  вычисление 3 (-j-и . Вычисленные значени  целевой функции затем сравниваютс  и результат сравнени  передаетс  в блок вынесени  решени  в целом 10. Операци  выполн етс  последовательно дл  всех возможных значений d-j-i , которые поступают из посто нного запоминающего устройства эталонных сигналов блока вынесени  решени  в целом 10 в схемы вычислени  оценок целевой функции под управлением построител  графа, наход щегос  в блоке вынесени  решени  в целом 10. Схема сравнени  блока вынесени  решени  в целом 10 управл ет также записью в буферные регистры схем вычислени  оценок целевой-функции значений Qj , соответствующих минимальной основании сравнени  значений оценок целевой функции, вычисленных в третьем блоке вычислени  ошибки 13, в сопоставлении с последовательностью . перебора значений Oj в блоке вынесени  решени  в целом 10 осуществл етс  построение графа переходов и занесение его в соответствующую линию задержки блока вынесени  решени  в целом 10. С определенным видом переходов на каждом единичном интервале в построителе графа блока вынесени  решени  в целом 10 сопоставл етс  определенна  кодова  комбинаци , записываема  затем в линию задержки графа переходов. Дешифратор графа этого блока, анализиру  последовательность таких кодовых комбинаций, поступающих с выходов линии задержки графа переходов, определ ет оптимальньш путь и выдает на йход блока вынесени  решени  в целом 10 соответствующую последовательность информационных символов. В декодере 8 осуществл ютс  необходимые операции по сн тию относительности с информационных символов и преобразование их в код, в котором информаци  поступает потребителю. В устройство введен также детектор качества 15, состо щий из сумматора квадратора, усреднител  и схемы сравнени . На входы сумматора поступают сигналы с выходов блока демодул ции 6 и блока поэлементного вынесени  решени  7. Полученный на выходе сумматора сигнал возводитс  в квадрат и усредн етс . Затем полученное значение среднеквадратической ошибки сравниваетс  с порогом. В случае, ес ли среднеквадратическа  ошибка превьппает порог, на выходе схемы сравнени  вместо сигнала 1 вырабатываетс  сигнал О. Он поступает на вхо ды первого 16 и третьего 18 умножителей , перемножаетс  с сигналамиошибки и запрещает подстройку адаптивных систем устройства. Это предотвращает их ошибочную подстройку в случае глубоких замираний сигнала в канале св зи, котора  может привести к размножению ошибок при поэлементном вынесении решени . Подстройка адаптивных систем запрещаетс  до тех пор, пока уровень помех в канале св зи не снизитс  до Уровн , обеспечивающего правильную подстройку адаптивного корректора 5, фазы опорного колебани  и нерекур11 сивного адаптивного фильтра 11, в этом случае сигнал на выходе детекто ра качества 15 примет значение 1. Технико-экономический эффект от использовани  предлагаемого устройства состоит в увеличении помехоустойчивости при селективных по частоте замирани х за счет рекуррентной нелинейной операции вынесени  решени  о последовательности прин тых символов в целом по критерию максимального правдоподоби  в сочетании с адаптивной идентификацией импульсной характеристики канала св зи и прекращением процесса адаптации при коррекции, подстройке фазы опорного колебани  и идентификации импульсной характеристики канала св зи на врем  превьштени  среднеквадратической ошибкой порогового значени .

сн

Claims (1)

1. УСТРОЙСТВО АДАПТИВНОГО ПРИЕМА ДИСКРЕТНЫХ СИГНАЛОВ, содержащее декодер и последовательно соединенные автоматический регулятор уровня, фильтр, фазовращатель, аналого-цифровой преобразователь, адаптивный корректор, блок демодуляции, блок ⁴ поэлементного вынесения решения и первый блок вычисления ошибки, при этом выход фильтра подключен к второму информационному входу аналогоцифрового преобразователя, первый и второй управляющие входы которого соединены с управляющими выходами соответственно блока демодуляции и адаптивного корректора, второй управляющий выход которого подключен к управляющему входу автоматического регулятора уровня, а выход блока демодуляции подключен к второму входу первого блока вычисления ошибки, отличающееся тем, что, с целью повышения помехоустойчивости I при селективных по частоте замира ниях, в него введены линия задержки, последовательно соединенные нерекурсивный адаптивной фильтр, второй блок вычисления ошибки, первый умножитель и второй умножитель, последовательно соединенные третий блок вычисления ошибки и блок вынесения решения в целом, последовательно соединенные детектор качества и третий умножитель, причем выход блока демодуляции подключен к первым входам третьего блока вычисления ошибки и детектора качества непосредственно, а к второму входу второго блока вы числения ошибки - через линию задержки, выход блока поэлементного вынесения решения подключен к информационному входу нерекурсивного адаптивного фильтра и к второму входу детектора качества, выход которого подключен к второму входу первого умножителя, выход которого подключен к управляющему входу нерекурсивного адаптивного фильтра, второй выход которого подключен к второму входу третьего блока вычисления ошибки, первый и второй выходы блока вынесения решения в целом подключены соответственно к входу декодера и к третьему входу третьего блока вычисления ошибки, второй вход и выход третьего умножителя соединены соответственно с выходом первого блоха вычисления ошибки и со вторым входом блока демодуляции, второй управляющий вы ход которого подключен к второму вхо ду второго умножителя, выход которо- го подключен к управляющему входу адаптивного корректора.

   /

   1 1113891