Устройство приема зондирующих сигналов Советский патент 1983 года по МПК H04B7/08 

Изобретение относится к технике электрической связи и может быть ис пользовано в системах радио- и проводной связи с переодическим зондированием канала связи при передаче дискретных сигналов с высокой удел ной скоростью в условиях межсимволь ной интерференции, селективных по частоте замираний и действия сосредоточенных по частоте помех при неопределенной в месте приема частоте несущего колебания. Известно устройство приема сигналов, содержащее фильтры для выделения периодических и квазипериодических процессов на фоне шумов Cl.i Однако работа указанного устройства эффективна при наличии точной синхронизации с при содящимi сигналом. Наиболее близким к предлагаемому является устройство приема зондирую щих сигналов, содержащее объединенные по входу п каналов приема, каждый из которых состоит из последовательно соединеннЕ1х уэкополосного фильтра и первого ключа, а также полосового фильтра, соединенного с входом узкополосного фильтра, второ го ключа и компаратора, причем шлходы первых ключей соединены с входами сумматора Сз 3. Однако в известном устройстве по мехоустойчивость вьщеления входного периодического сигнала с помощью такого фипътра при ce :|eктивныx по частоте замираниях фильтруемого сиг нала и неопределенной частоте несущей его невысока из-за необходимости рааоирения полосы фильтров до ширины зоны неопределенности по частоте и из-за ложных срабатываний ключей при селективных по частоте замираниях. Цель изобретения - повдаюние помехоустойчивости приемаt Указанная цель достигается тем, что в устройство приема зондирующих сигналов, содержащее объеда1ненные по входу Г) каналов приема, каждый из которых состсжт из последовательно соединенных узкополосного ультра и первого ключа, а также полосового фильтра, соединенного с входом уэкополосного шьтра, . ключа и компаратора, причем выходы першх ключей соединены с входами сумматора, введены счетчик, блок усреднения и генератор сетки частот, а в каждый канал приема - блок фазовой aisTO. подстройки частоты (ФАПЧJ, блок сов падения, причем выход полосового фильтра через последовательно соеди ненные блок ФАПЧ и блок совпадения подключен к второму входу первого ключа и входу второго ключа, другой вход которого соединен с вторым выходом блока ФАПЧ и входом компара тора, выход которого соединен с вторым входом блока совпадения, а вторые и третьи входы компаратора соединены с выходами счетчика и блока усреднения, выход блока совпадения каждого канала приема соединен с соответствующим входом счетчика, а выход второго ключа каждого канала соединен с соответствующим входом блока усреднения, выход которого соединен через генератор сетки частот с управлякяцими входами узкополосного фильтра, полосового фи тьтра и блока ФАПЧ. На чертеже дана структурная электрическауг схема предлагаемого уст«ройства. Устройство приема зондирующих импульсов содержит п каналов 1 приема каждый из которых содержит узкополосный фильтр 2, первый и второй ключи 3 и 4, полосовой фильтр 5, сумматор 6, блок 7 фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ), блок 8 совпадения, блок 9 усреднения, генератор 10 сетки частот, счетчИк 11, компаратор 12. Устройство работает следующим образом. Входной сигнал - смесь периодического зондирующего сигнала - случайного дискретного информационного сигнала, передаваемого в интервалах между элементами зондирующего, искаженнь х по форма и перекрнваюгдихся во времени из-за межсимвольной интерференции, обусловленной многолучевым характером распространения радиоволн в канале связи или нелинейностью фазочастотной характеристики его флуктуацаонного шума, сосредоточенных по частоте помех, замирающая неравномерно по занимаемой полосе частот, поступает на полосовые фильтры 5, каналов 1 приема, имеющие примыкающие частотные : характеристики, суммарная полоса пропускания которых равна полосе передаваемого сигнала, а средние частоты совпадают с чгастотами дискретных составляющих спектра передаваемого сигнала. Эти полосовые льтры 5 выполнены синхронными, управляелжлми от. генератора 10 сетки частот. Отфильтрованный процесс преобразуется в полосовом фильтре 5 к общей дня всех.полосовых фильтров 5 промежуточной частоте. Полученные процессы поступают на сигнальные входы идентичных блоков- 7 ФЛПЧ, начальная частота которых установлена единой и равной промежуточ ной частоте с помощью колебания от генератора 10 сетки частот, поданного на синхронизирующий вход каждого блока 7 ФАПЧ, Особенности каждого блока 7 ФАПЧ состоят в том, что он имеет выход

индикатора захвата, имеющего два состояния: Слежение - логическая 1 и срыв слежения ( его отсутствие )- логический О, Состояние О .на его выходе при отс утствии слежения во время глубокого замирания или сильной флуктуационной помехи закрывает ключи 3 и 4. Блок 7 ФАПЧ используется как преобразователь частота - напряжение, напряжение на его выходе пропорциональ но расстройке по частоте отслеживаемого процесса относительно начальной частоты, задаваемой по синхронизирующему входу. Оценка частотной расстройки дискретной составляющей спектра на основном выходе ФАПЧ сравнивается в компараторе 12 с оценкой частотной расстроки, усредненной по всем, дискретным составляющим-спектра входного сигнала в блоке 9 усреднения, Возможность такого усреднения обусловлена спектральной структурой передаваемого сигнала. Частоты дискретных составляюгдих связаны с частотой несущей соотношением

; - .

где i t 0,1,2,.. ., fj - период зондирования канала.

, Смещение несущей частоты на величину (Л вызывает смещение частот всех дискретных составляющих на эту же величину. Оптимальное (весовое )суммирование приводит к увеличению отнсапения сигнал/шум в число раз, равное количеству усредняемлх оценок. Особенность компараторов 12 в том, что они имеют зону нечувствительности, причем ширина ее может регулироваться внешним управляющим воздействием. Если оценка частотной расстройки в одном канале 1 приема отличается от среднего по всем каналам 1 значения, то компаратор 12 переходит в состояние логического О, которое . вызывает закрывание ключей 3 и 4, что вызывает изменение среднего значения оценки. Существенное отличие частотной расстройки в одном или нескольких каналах 1 от среднего значения обусловлено тем, что в их полосе действует узкополосная помгх более мощная, чем дискретная составляющая от зондирую1цего сигнала, и Олек 7 ФАПЧ отслеживает помеху. Переход компаратора 12 в состояние

вызывает исключелогического

ние участка полосы с помехой из процесса измерения расстройки с помощью ключа 4 и из процесса выделения реакции канала 1 на зондирующий сигнал участка полосы, ограниченного полосой пропускания узкополосного фильтра 2 с помощью ключа 3 в соответствующем канале 1, Комбинация узкополосных фильтров 2, выполненных в виде синхронных фильтров, настроенных на частоты дискретных составляющих спектра зондирующего сигнала, ключей .3 и сумматора 6 совместно с управляемым по частоте генератором 10 сетки частот, образует следящий гребенчатый фильтр, помехоустойчивость которого тем выше,

0 чем уже полосы пропускания узкополосных фильтров 2, (При верьма узких полосах можно отказаться от использования ключей 3 , Ширина зоны нечувствительности компараторов 12

5 управляется счетчиком 11, в котором осуществляется подсчет количества, каналов 1 приема, в которых ключи 3 и 4 закрыты (т.е. блок 8 совпадения находится в состоянии логичесQ кого О, что возможно когда или блок 7 ФАПЧ не в состоянии отслеживать, сигнал из-за отношения сигнал/ помеха ниже порогового или блок 7 ФАПЧ отслеживает сосредоточенную по

с частоте помеху, отличающуюся по частоте от частоты соответстйукяцей дискретной составляющей ), в исходном состоянии, когда все ключи 3 и 4 открыты, ширина зоны нечувствителы ности компараторов 12 максимальна;

0 их состояние - логическая 1. В

состояние логического

переходят

те компараторы 12, в каналах 1 кото)рых действуют наиболее удаленные от дискретных составляющих по частоте

35 узкополосные помехи. По мере закрывания ключей 4 усредненная оценка частотной расстройки, получаемая в блоке 9 все более уточняется, при. этом ширина зоны нечувствительнос40 ти уменьшается под воздействием выходного сигнала счетчика 11. Это .вызывает, в свою очередь, переход

в состояние логического

компараторов 12 в тех каналах 1, в.кото45 рых расстройка по частоте, сосредоточенной помехи относительно дискретной составлякяцей меньше, чем в каналах 1, в которых компараторы 12 оказались в состоянии логического

О ранее. Минимальная ширина зоны

50

нечувствительности соответствует ситуации, когда всего канал 1 не искажен сосредоточенной по частоте помехой. Если же помех нет - ширина зоны нечувствительности - 55 параторов 12 максимальна.

Технико-экономические преимущесТ на предлагаемого устройства заключается в том, что введение новых элементов и связей по чзравнению

с прототипом позволяет получить большую помехоустойчивость выделения реакции канала связи на зондирующий сигнал в сложных условиях работы: при межсимвольных и флуктуацион65 ных помехах, помехах, сосредоточенных по частоте, селективных по частоте замираниях частотных расстройках несущей относительно номинала, неизвестном времени прихода сигнала. Использование предлагаемого устройства в последовательных модемах с высокой удельной скоростью передачи информации позволяет применять для связи более плохие каналы связи (а знйчит и более дешевые Л Эта проблема весьма актуальна в тех

ситуациях применения, где имеются серьезные ограничения на вес и энергетические; возможности оборудования в частности при использовании на борту самолетов,

Реализация устройства облегчается тем, что там используется множество -однотипных узлов - узкополосных фильтров 2 блоков 7 ФЛПЧ, легко поддающихся микроминиатюризации и выпускаемых серийно.

УСТРОЙСТВО ПРИЕМА ЗОНДИРУЮЩИХ СИГНАЛОВ, содержащее объединенные по входу п каналов приема, каждый из которых состоит из последовательно соединенных узкополосного фильтра и первого ключа, а также полосового фильтра, соединенного с входом узкополосного фильтра, второго ключа и компаратора, причем выходы первых ключей соединены с входами сумматора отличающееся тем, что, с целью повыидения помехоустойчивости приема, в него введены счетчик,-блок усреднения и генератор сетки частот, а в каждый канал приема - блок фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ, блок совпадения, причем выход полосового фильтра через последовательно соединенные блок ФАПЧ и блок совпадения подключен к второму входу первого ключа и входу второго ключа, другой вход которого соединен с вторым выходом блока ФАПЧ и входом компаратора выход которого соединен с вторым входом блока совпадения, а. вторые и третьи входы компаратора соединены с выходами счетчика и блока усредi нения , выход блока совпадения каждого канала приема соединен с соотW ветствуюгг им входом счетчика, а выход второго ключа каждого канала соединен с соответствующим входом блока усреднения, выход которого соединен через генератор сетки частот с управляющими входами узкополосного фильтра, полосового фильтра и блока ФАПЧ. in :о з: ас