Устройство контроля качества связи с амплитудной и частотной манипуляцией Советский патент 1983 года по МПК H04B3/46 

2, Устройство по п. 1, о т л и чающееся тем, что, с целью контроля степени поражения канала помехой путем измерения спектральной плотности помех, в него введены блок вычитания и последовательно соединен ные квадратичный детектор огибающей радиосигнала, второй фильтр постоянной составляющей и перемножитель, примем ко входу нормализатора вход113 ного радиосигнала подключен ; вход квадратичного детектора огибающей радиосигнала, первый вход блока вычитания соединен с первым выходом уст ройства, на второй вход блока вычитания подано пороговое напряжение, а выход блока вычитания соединен с другим входом перемнржителй, выход которого является вторым выходом устройства.

1.УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА КАНАЛОВ СВЯЗИ С АМПЛИТУДНОЙ И ЧАСТОТНОЙ МАНИПУЛЯЦИЕЙ .содержащее последовательно соединенные нормализатор входного радиосигнала, детектор радиосигнала и фильтр видеосигнала, а также последовательно с диненные амплитудный квадратичixri ный, детектор и первый фильтр постоянной составляющей, отличаюцее с я тем, что, с целью повышения ,точности измерения отношения сигнал/ помеха, в него введены детектор видеосигнала положительной полярности, детектор видеосигнала отрицательной полярности, инвертор и полосовой фильтр, при этом входы детектора видеосигнала положительной полярности и детектора видеосигнала отрицательной полярности соединены с выходом фильтра видеосигнала, выход детектора видеосигнала отрицательной полярности через инвертор соединен с выходом детектора видеосигнала положительной полярности и с входом полосового фильтра, выход которого соединен с входом амплитудного квадратичного детектора, а первым выходом устройства является выход первого фильтра постояннее составляющей. СО 01 00 со

Изобретение относится к технике радиосвязи и может использоваться для определения отношения сигнал/ помеха и спектральной плотности помех в дискретных адаптивных системах связи и системах связи с частот ным разнесением. Известно устройство контроля качества каналов, содержащее последов тельно срединенные первый полосовой фиЛьтр, усилитель, ограничитель, тр тий полосовой -фильтр, амплитудный детектор, фильтр постоянной составл ющей и второй полосовой фильтр, под ключенный ко второму входу Ограничителя TI i Недостатком данного устройства является то, что для измерения исГ ользуется дополнительная полоса ча стот , выделяемая вторым полосовым фильтром. При этом считается, что в дополнительной полосе частот сигнала нет, а спектральная плотность шу мов такая же, как и в полосе си|- нала, но выполнение перечисленных условий затруднительно, а следовательно, и результат измерения недостоверен. Известно,также устройство для контроля отношения сигнал/шум, соде жйщее сумматор, выход которого связан с последовательнб соединенными разделительной цепью, нелинейным устройством, интегратором и делителем, а также блок вычитания, первый вход которого соединен с выходом су матора, а второй - с выходом разделительной цепи. Выход блока вычитания через нелинейный элемент и интегратор соединен с вторым входом делителя С J. Недостатком указанного устройства является малая точность .измерения отношения сигнал/помеха, обусловленная тем, что при измерении предполагается равенство коэффициентов передачи каналов связи, приемоусилительного и демодулирующего трактов на частотах посылки и паузы. Несоблюдение этого требования, наблюдающееся в реальных каналах и у . реальных устройств с конечной полосой пропускания, приводит к возникновению пульсаций напряжения на выходе сумматора, которые, пройдя через разделительную цепь, воспринимаются устройством как помеха и тем самым снижают точность измерения отношения сигнал/помеха. Наиболее близким к предлагаемому является устройство контроля качества каналов связи с амплитудной и частотной манипуляцией, содержащее последовательно соединенные нормализа тор входного радиосигнала, детектор радиосигнала и. фильтр видеосигнала, а также последовательно соединенные амплитуднай квадратичный детектор и первый фильтр постоянной составляющей ЗЗИзвестное устройство не чувствительно к разбалансу параметров каналов связи и контролирующего устройства и не требует дополнительного шумового канала. Измерение отношения сигнал/помеха основано на определении степени подавления сигнала помехой в нормализаторе и производится в полосе спектра видеосигнала. Однако оно имеет низкую точность измерения малых значений отношений сигнал/помеха, связанную с тем, что помимо сигнала через фильтр видеосигнала в измерительный тракт проникает помеха, действующая в полосе спектра видеосигнала. При малых значениях от ношений сигнал/помеха амплитуда поме хи соизмерима с амплитудой сигнала. Кроме того, в устройстве существуют ограничения на.вид сигнала (только частотно-манипулированный) и отсутствует контроль степени поражения канала помехой путем определения спектральной плотности помех. изобретения - повышение томмости изощрения отношения сигнал/ помеха, д также контроль степени поргнкения канала помехой путем измерения с11ектральной плотности помех. Поставленная цель достигается тем,, ЦТ о , в устройство контроля качества каналов связи с амплитудной и частотной манипуляцией, содержащее последовательно соединенные нормализатор входного радиосигнала, детектор радиосигнала и (| 1льтр видео сигнала, а также последовательно ере диненные амплитудный квадратичный детектор и первый фильтр постоянной составляющей, введены детектор видео сигнала положительной.полярности и дете ктор видео си гн ала от ри ц ат ел ь ной полярности, инвертор и. полосовой фильтр, при /этом входы детектора ви деосигнала положительной полярности и детектора видеосигналачотрицатф1ьной полярности соединены с выхо дом фильтра видеосигнала, выход детектдра отрицательной полярности . через инвертор соединен с выходом детектора видеосигнала,положительной .полярности.и с входом полосового фильтра выход которого соединен с входом амплитудного квадратичного детектора, а первым выходом устройства является выход первого фильтра постоянной составляющей. Для контроля степени поражения к нала помехой путем, измерения спектральной плотности Иомех введены блок вычитания и последовательно со диненные квадратичный детектор огиб ;10щей радиосигнала, 1зторой фильтр постоянной Составляющей и перемножи Тель, причем ко входу нормализатора входного радиосигнала подключен вход квадратичного детектора . iогибающей радиосигнала, первый вход б.г)ока вычитания соединен с первым вы Ходом устройства, на второй вход бло ка вычитания подано пороговое напряжение, а выход блока вычитания соединен с другим входом перемножителя , выход которого является вторык выходом устройства. На фиг. 1 приведена структурная электрическая схема устройства контроля качества каналов связи с ам плитудной и частотной, манипуляцией; на фиг. 2 - процесс выделения в.устройстве дискретной спектральной составляющей из обобщенного телеграфного сигнала в диаграммы работь устройства контроля качества каналов связи с амплитудной и частотной манипуляцией. . ; Устройство контроля качества каналов с амплитудной и частотной манипуляцией (фиг. 1) содержит нормализатор 1 входного радиосигнала, детектор 2 радиосигнала, фильтр 3 видеосигнала, детектор 4 видеосигнала положительной полярности, детектор 5 видеосигнала отрицательной полярности,-инвертор 6, полосовой фильтр 7, квадратичный детектор 8, первый ФИЛЬТР 9 постоянной составляющей, квадратичный детектор 10 Огибающей радиосигнала, второй («мльтр 11 постоянной составляющей, перемножитель 12 и блок вычитания 13. Устройство контрЬля качества каналов связи с амплитудной и частот- ной манипуляцией работает следующим образом. Нормализатор 1 поддерживает неизменный уровень суммы сигнала и помехи на входе детектора 2 радиосигнала. Нормализатор 1 представляет собой усилитель радиосигнала с автоматической или ручной регулировкой усиления для амплитудно- и частотноманипулирован| 1х сигналов, либо ограничитель, если устройство предполагается использовать только в каналах с частотной манипуляцией. 8 силу того, что нормализатор Гподдерживает неизменным суммарный уровеж сигнала-и помехи при увеличении помехи, т.е. при уменьшении отнсниения сигнал/помеха, происходит пропорциональное уменычеиие уровняf сигнала. Измеряя амплитуду сигнала на выходе нормализатора 1, -можно определить и отношение сигнал/помеха. Однако достоверно измерить амплитуду сигнала при малых отношениях сигнал/помеха невозможно вследствие того, что на выходе нормализатора 1 сигнал присутствует в смеси с помехой. Выделить сигнал из помехи можно фильтрацией в узкой 41олосе частот, для чего необходимо продетектировать радиосигнал в детекторе 2 и из полученного видеосигнала путем нелинейного преобразования, которое осуществляется детекторами и 5 видеосигнала положительной и отрицательной полярностей, а также инвертором 6, образовать дискретную спектральную составляющую, соответствующую тактовой частоте обобщенного телеграфного, сигнала. Дискретная составляюсцая выделяется в виде гармонического колебания и подвергается фильтрации в полосовом фильтре 7 с необходимой полосой про пускания. Постоянная времени полосо вого фильтра 7 не должна превышать времени быстрых значений сигнала. Информацию об отношении сигнал/поме ха несет амплитуда дискретной составляющей, которая измеряется с помощью квадратичного детектора 8 и первого фильтра 9 постоянной составляющей. Детектор 2 радиосигнала должен быть частотным при приеме ча стотно-манипулированных колебаний и амплитудным при приеме амплитудноманипулированных, На фиг. 2а показан обобщенный телеграфный сигнал; действующий на выходе фильтра видеосигнала 3. Посылки положительной полярности проходят на вход полосового фильтра 7 через детектор k видеосигнала положительной полярности. Посылки отр цательной полярности проходят через детектор 5 видеосигнала отрицательной полярности, инвертируются в положительные в инверторе 6 и поступа ют на вход полосового фильтра 7. В результате на входе полосового филь тра 7 выделяются импульсы, соответствующие границам смены знака посыл ки у входного сигнала (фиг. 2б). В полосовом фильтре 7, настроенном на частоту следования импульсов (гд t - длительность элементарной посылки), выделяется гармоническая составляющая, соответствующая такто вой частоте. Очевидно, что уровень этой составляющей пропорционален амплитуде видеосигнала. Если видеоснгнал представляет собой несколько посылок одного знак, то образуемый сигнал с частотой - представля ет собой гармонику соответствующего номера от мгновенной частоты еле 13 дования импульсов. В силу того, что полоса пропускания полосового фильтра 7 выбирается много меньше ширины спектра видеосигнала, он выполняет функции интегратора и усредняет амплитуду выделенной дискретной составляющей и делает ее независимой от статистических свойств передаваемых сообщений. С другой стороны, минимальная полоса пропускания полосового фильтра 7 ограничена временем корреляции быстрых замираний. Полосу пропускания выбирают из условия отслеживания изменеНИИ уровня сигнала (для УКВ диапазона около 200-600 Гц, для KB - около 10-30 Гц). При выполнении Перечисленных выше условий амплитуда сигнала на выходе первого фильтра постоянной составляющей 9 описывается выражениеми„. .. -k BbfX .2. где k - коэффициент передачи измерительного тракта; h - отношение мощности сигнала к мощности помехи на входе устройства. Измерение спектральной плотности помех производится с использованием информации о постоянной составляющей квадратичного детектора 10 огибающей радиосигнала и отношении сигнал/помеха (1 ), снимаемом с выхода устройства. Эти величины связывает следующее выражение где UQ - постоянная составляющая тока диода; llj - напряжение помехи на входе диода; A(h) - сложная функция от отношения сигнал/помеха. Спектральная плотность помех V фиксированной полосе частот с точостью до постоянного множителя пряо пропорциональна мощности помехи, .е. 1,,- 0 Л Прямым расчетом значения А (h) определить сложно. Однако функция погрешностью не более 10 7 может быть аппроксимирована выраж нием -2 , . - или -г-s:i-cu h2.1

коэффициент нормировки такой, что напряжение на первом выходе устройства.

f-cvJ o. Таким образом, произведя преобразования согласно последней формуле, можно определить величину, пропорциональную спектральной плотност помех. На выходе второго фильтра 11 постоянной составляющей выделяется квадрат постоянной составлякяцей квадратичного детектора 10 огибающей радиосигнала, 8 перемножителе квадрат постоянной составляющей ум ножается на выходной сигнал блока вычитания 13, который формирует значение I-CU-., Единица образуется благодаря наличию порогового на пряжения ЕПДРОГ. а коэффициент С определяется коэффициентом передачи блока вычитания 13 (дифференциального усилителя). Таким образом, на другом выходе устройства формир ется величина, пропорциональная спектральной плотности помех. Таким образом, устройство позво ляет уменьшить минимально возможное достоверно измеряемое значение отношения сигнал/помеха за счет сужения полосы пропускания измерительного тракта и выделения спектральной составляющей видеосигнала в f- РДЗ, где Е - относительный энерге ический уровень выделенной дискретной составляющей (,2-0,

Ксли принять,что для удовлетворительного измерения отношения сигнал/помеха дисперсия помехи визметракте у прототипа h

прог

mm предлагаемого устройства

win F min прот .

1- -

Например, в УКВ диапазоне при кГц и Гц

, приеме и нформац им устройство сокращает время на передачу определенногр объема информации. 035813 рительном тракте не должна превышать 30% от мощности сигнала, то минимально возможное достоверное измере-, ние Н2 в идеально согласованном с5 параметрами сигнала высокочастотном 0,24. Это rto3BonHeT разрабатывать новые широкополосные системы связи, функционирующие при отношении сигнал/помеха меньше 1. Увеличение точности определения отношения сигнал/помеха и измерение спектральной плотности помех дает возможность применять оптимальные некогерентные алгоритмы приема по неоднородным в отношении помех каналам, что обеспечивает энергетический выигрыш по сравнению с алгоритмами, не использующими эти данные, не менее (для двух каналов) . J±ti±bi I 3b, ; отношение спектральных плотгде b ностей помех в каналах, Наличие сосредоточенной помехи в одном из каналов приводит к тому, что значение Ь TjrIOO, при этом . Если задана вероятность ошибки в условиях неблагоприятного приема при поражении одного из каналов сосредоточенной помехой, применение предлагаемого устройства более чем в раза уменьшает мои ность передатчика или при сохранении мощности передатчика позволяет получить более помехоустойчивый прием, кроме того благодаря уменьшению числа ошибок при