Способ некогерентного приема двоичных сигналов Советский патент 1984 года по МПК H04L27/00 

Вход

О5

Выжод

О)

00

Изобретение относится к радиотех нике и может быть использовано для выделения двоичных сигналов из шумов при работе радиотехнических систем и систем контроля в условиях замираний и воздействия сосредоточе ных по спектру помех, при которых целесообразен широкополюсный некогерентный прием. Известен способ широкополосного некогерентного приема сигналов с фильтрацией после детектора, согласно которому после выделения принимаемых сигналов по ожидаемым параметрам манипуляции производят сравнение получаемых сигналов в каналах обработки после фильтрации их огибающих и регистрируют больший по уровню 1 1. Однако помехоустойчивость в данном способе при изменении длительности сигналов в широких пределах низка. Наиболее близким к изобретению является способ некогерентного приема дискретных сигналов, согласно которому сигналы различных каналов выделенные по ожидаемым параметрам манипуляции, сравнивают по мощности после чего формируют единичную сту пенчатую функцию от их разности и перемножают ее с исходными случайными процессами в каналах, полученные процессы задерживают на интерва корреляции помехи друг относительно друга и повторяют цикл сравнения и перемножения,причем указанный цикл повторяется до тех пор, пока не будет достигнута необходимая степень подавления слабого конкурирующего случайного процесса сильном, после чего регистрируют больший по уровню сигнал 2 . Однако при изменении длительности сигналов в широких пределах помехоустойчивость в известном способ также низка. В условиях замираний и при сосредоточенных по спектру помехах полосу приема и обработки сигналов сужают до предельно возмож ных Значений, рассчитанных на обработку самых коротких сигналов из чи ла ожидаемых, т.е. имеет место мало рассогласование полос пропускания фильтров с длительностью сигналов, при котором известный способ не эффективен., Цель изобретения - повышение пом хоустойчивости (снижение вероятности ошибочного приема ) при приеме , сигналов с изменяющейся длительност в условиях замираний и при сосредоточенных по спектру помехах. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу некоге-рентного приема двоичных сигналов, основанному на выделении принимаемы сигналов по ожидаемым параметрам манипуляции и регистрации большего по уровню сигнала, текущие значения камодого из выделенных сигналов уменьшают по уровню на величину / (СхК 1) от уровня другого уменьшенного сигнала, причем при превышении одного выделенного сигнала другим более, чем в 1/К раз, меньший по уровню сигнал уменьшают до нуля с последующим ограничением спектров обоих сигналов до исходных значений спектров выделенных сигналов, при этом операции уменьшения сигналов по уровню и ограничения спектров повторяют, до получения заданного отношения сигнал/шум. На фиг. 1 представлена структурная схема устройства, реализующего предложенный способ некогерентного приема двоичных сигналов; на фиг. 2 кривые зависимости вероятности ошибочного приема сигналов частотной телеграфии (ЧТ) при широкополосном некогерентном приеме по предложенному способу. Способ реализуется, следующим образом. . Согласно способу осуществляется уменьшение до нуля (полное подавление ) текущих значений реализаций сигналов противоположных каналов, меньших конкурирующих более, чем в 1/К раз, и частичное уменьшение (подавление ) обоих сигналов при всех других соотношениях текущих значений сигналов, т.е. когда их соотношение меньше, чем 1/К, причем больший сигнал уменьшается в менйшей степени (на величину К от уменьшенного меньшего сигнала , а меньший -в большей степени (на величину К отуменьшей степени (на величину к от уменьшенного большего сигнала). При равенстве .текущих значений сигналов их уменьшение (подавление) одинаково. Процедуру уменьшения-сигналов ) (t), выделенных по ожидаемым параметрам манипуляции можно представить в виде X,(t)(tbKX(t)(t|-KX2(t); , x4i|-.x2(t)-K)(;(i)(t)-Kx(i), где XJ| (t) и 2 (f) -результирующие сигналы после уменьшения и ограничения спектров сигналов x(t) и ) соответственно; )J - единичная ступенчатая функция функция Хевисайда). Обработкапо предлагаемому способу адекватна умножению каждого из сигналов на соответствующий весовой коэффициент, пропорциональный соотношению текущих значений сигналов, причем для реализации способа не требуется дополнительных априорных сведений и -сложных измерений. Способ некогерентного приема двоичн сигналов не противоречит критерию максимальной апостериорной вероятности для симметричных сигналов и позволяет увеличить разность всех их начальных моментов за счет прейимущественного -уменынения (подавления ) реализаций текущих значений сигналов, меньших по уровню. Следуе отметить, что при первом цикле обработки значение параметра k не должно превышать величины 0,414, его конкретное значение зависит от степени рассогласования последетекториой .фильтрации с длительность) сигнала и от соотношения мощностей сигнала и помехи на входе ( /Рщ ) . При обработке по предлагаемому способу полное подавление текущего значения реализации одного из сигналов осуществляется только в случае, если один сигнал превышает другой в 1/К. раз, при реализации способа некогерентного приема дискретных сигналов один из сигналов (меньший ) постоянно исключается из обработки. Таким образом, по пр ложенному способу более полно используются информативные признаки сигналов, что и позволяет повысить помехоустойчивость. Для проверки эффективности пред ложенного способа некогерентного приема двоичных сигналов экспериментально получены кривые вероятности ошибочного приема сигналов ЧТ (фиг. 2) для случая Р( и 8 (df - полоса пропускания приемного устройства; Т - длительность элементарного сигнала) при реализации одного цикла обработки (сплошные линии - кривые 1 и 2) и двух циклов обработки (штриховые линии - кривые 3 и 4/. Кривы 1 и 3 соответствуют случают широкополосного некогерентного приема с согласованной фильтрацией огибаю щей сигнала после детектора, кривы 2 и 4 соответствуют случаю широкополосного некогерентного приема (б согласованной фильтрации огибающей сигнала после детектора). При реал зации двух циклов значение парамет К первого цикла обработки устанав валось постоянным и равным 0,2, а значение параметра К2 второго цик обработки изменялось в пределах от О до 1. Рассмотрение кривых 1 и 2 показ вает, что при наличии операции пос детекторнрй фильтрации, согласован с длительностью принимаемых сигнал применение обработки по предлагаем способу приводит к увеличению веро ности ошибочного приема при любых ..значениях параметра К . (кривая 1 ), при отсутствии операции последетек торной фильтрации, либо при ее значительном рассогласовании с длительностью принимаемых сигналов (кривая 2), т.е. при обычном широкополосном приеме, применение обработки по предлагаемому способу снижает вероятность ошибочного приема. Экспериментальные исследования при других значениях и соотношения сигнал/шум показали, что представленная на фиг.2 закономерность зависимости вероятности ошибочного приема от значения параметра К при одном цикле обработки сохраняется. Рассмотрение кривых 3 и 4 показывает, что при реализации двух циклов обработки по предлагаемому способу обеспечивается инвариантность качества обработки к степени рассогласования последетекторной Фильтрации огибающей сигнала с длительностью его элементарного символа. Уже двух циклов обработки достаточно для обеспечения инвариантности к изменению . длительности сигнала в широких пре делах. Устройство, реализующее предло-женный способ, (фиг. 1) содержит последовательно соединенные блок 1 выделения принимаемых сигналов по ожидаемом параметрам манипуляции, блок 2 реализации первого цикла обработки, блок 3 реализации второго цикла обработки и блок 4 регистрации большего по уровню сигнала, блок 2 реализации первого цикла обработки выполнен в виде двух каналов,каждый из которых содержит последовательно соединенные блоки 5 и 6 вычитания и фильтры 7 и 8, причем выходы фильтров 7 и 8 соединены с входами блока 9 ослабления сигналов по заданному значению параметра К , а его выходы соединены с вторым (управляющими ) входами блоков вычитания 6 и 5 соответственно, блок 3 реализации второго цикла обработки выполнен аналогично блоку 2 и включает в. себя блоки вычитания 10 и 11, фильтры 12 и 13 и блок 14 ослабления сигналов по заданному значению параметра К. Устройство работает следующим образом. Сигналы с выхода блока 1 выделения принимаемых по ожидаемым параметрам манипуляции подвергаются пост едовательно двум циклам обработки в блоках 2-й 3, после чего в блоке 4 регистрируется больший по уровню сигнал. В блоке 2 первого цикла обработки сигналы поступают на блоки 5 и 6 вычитания, где из текущих значений сигналов в каждом канале вычитают текущие значения сигналов противополож.ных каналов, взятые с выходов фильтров 8 и 7 и уменьшенные в к раз ( в блоке 9 ослабления сигналов, причем отрицательные значения разностей текущих значений сигналов приравниваются к нулю, т.е. блоки 5 и 6 вычитания одновременно осуществляют ограничение по минимум на уровне нулевого значения. В филь рах 7 и 8 происходит ограничение спектров сигналов до исходных значе ний спектров выделенных сигналов на. выходе блока 1. С выходов блока (фильтров 7 и 8 / первого цикла обра ботки сигналы поступают на блоки 10 и 11 вычитания второго цикла обр ботки, где по аналогии с первым цик лом обработки из текущих значений сигналов одного канала вычитают текущие значения сигналов противоположного канала, взятые с выходов фильтров 13 и 12 и уменьшенные в . раз в блоке 14 ослабления, сигналов . С выходов блока 2 4фильтров 12 и 13) второго цикла обработки сигналы поступают на блок регистрации 4. Аналитический анализ и экспериментальные исследования с применением промышленной аппаратуры показали, что реализация двух циклов обработки обеспечивает около 90% возможного снижения вероятности ошибочного приема при обработке сигналов с изменяющейся длительностью. Установка значений К-, 0,2 и/k 0,8 обеспечивает качество приема близкое к реализуемому приемом с фильтрацией огибающей сигнала после детектора, согласованной с длительностью элементарного сигнала. Реализация третьего циклаобработки приводит к дальнейшему повышениюпомехоустойчивости, однако это повышение незначительно.

СПОСОБ НЕКОГЕРЕНТНОГО ПРИЕМА ДВОИЧНЫХ СИГНАЛОВ, основанный на выделении -принимаемых сигналов по ожидаемым параметрам манипуляции и регистрации большего по уров-ню сигнала, от.личающийся тем, что, с целью повышения помехоустойчивости при приеме сигналов с изменяющейся длительностью в условиях замираний и при сосредоточечных по спектру помехах, текущие значения каждого из выделенных сигналов /уменьшают по уровню на величинуk , где , от уровня другого уменьшенного сигнала, причем при превышении одного выделенного сигнала другим более, чем в 1/К раз, меньший по уровню сигнал уменьшают до нуля с последующим ограничением спектров обоих сигналов до исходных значений спектров выделенных сигналов, при этом операции уменьшения сигналов i по уровню и ограничения спектров повторяют до получения заданного (Л отношения сигнал/шум.