Адаптивное устройство для пространственно-временной обработки фазоманипулированных сигналов Советский патент 1986 года по МПК H04B7/00 

на выходе сумматора 9 относительно опорного сигнала, формируемого с помощью ключа 12, демодулятора 13, фазового дискриминатора 1Д, управляемого генератора 15, ФИС 16, ОГ 17 и

f

Изобретение относится к радиосвязи и может использоваться для пространственно-временной обработки ФМ сигналов в аппаратуре радиоприема.

Цель изобретения - повышение помехозащищенности путем уменьшения ширины спектра.

На фиг. 1 дана структурная электрическая схема предложенного устройства; на фиг, 2 - функциональная схема алгоритма

Адаптивное устройство содержит блоки 1 взвешивания, фазорасщепители 2, перемножители 3-6, фильтры 7 и 8 нижних частот, сумматоры 9 и 10,, усилитель 11, ключ 12, демодулятор 13, фазоБЬЙ дискриминатор 14, управляемый генератор 15, формирователь 16 импульсов стробирования опорный генератор 17, перемножители 18 и 19, узкополосный фильтр 20, фазовый детектор 21, интегратор 22, решаюищй блок 23, регенератор 24, ключи 25 и 26, элемент 27 задержки, двухполупе- риодные вьшрямители 28 и 29, усилитель 30, вычитающий блок 31, интегратор 32.

Устройство работает следующим образом.

Принимаемый сигнал и помехи, в общем случае имеющие различные направления прихода, поступают на входы антенн и через приемники (не показаны) на входы фазорасщепителей 2, осуществляющих разложение сигнала на два ортогональных компонента, сдвиг фаз между которыми составляет 90°.

На выходах приемников помеха от одного источника имеет различные начальные фазы. Это обусловлено запаз- дьтанием между моментами прихода помехи на вход парциальных антенн.

Ввиду того, что помехи в ветвях одинаковы по форме (за исключением

перемножителя 8. Цель достигается введением ключа 12, ОГ 17 и иеремио- жителя 18 о Даны примеры выполнения демодулятора 13 и фазового дискриминатора 14. 2 з,п. ф-лы, 2 ил.

собственных шумов), если разности начальных фаз (отноше11ие амплитуд) помехи и сигнала на входах одноименных антенн не равны, путем подбора

весовых коэффициентов возможна ком- пенса.ция помехи в сумма оре 9.

Весовое взвешивание осуществляется в перемножителях 3 и 4. Для формирования оптимального весового коэффициента (напряжения на выходах

фильтров 7 и 8.) служат цепи отрицательной корреляционной обратной связи: выход сумматора 9, ключ 12, второй сумматор 10, усилитель 11, блок

1: первая ветвь - перемножитель 6, фильтр 8 и вторая ветвь - перемножитель 5, фильтр 7, минимизирующие средний квадрат ошибки сигнала на выходе сумматора 9 относительно

опорного сигнала, формируемого ключом 12, демодулятором 13, фазовым дискриминатором 14, управляемым генератором 15, формирователем 16, опорным генератором 17, перемножителем 18.

В основу работы адаптивного устройства положен алгоритм Уидроу, поз- .воляющий реализовать пространственно-временную обработку сигнала.

Поведение вектора весовых коэффициентов .w(t) описывается дифференциальным стохастическим уравнением

rw4t) + I + KX(t)x (t)l w,,, X(t:) S(t),(,)

где X(t) A(t)-S(t) + B(c)-U(t) + + NU);(2)

A, В - векторы весовых коэффициентов передачи соответственно каналов сигнала и помехи;

U(t) - помеха;

N(t) - флуктуационный шум в ветвях приема;

S(t) - полезный сигнал; ;„ (t) - опорный сигнал.

Отрицательная корреляилонная обратная связь минимизирует сигнал ошибки на выходе сумматора 10, следовательно в установиБвгемся режиме сигнал на выходе сумматора 9 имеет начальную фазу и аплитуду, близкую к S,(t):

w4t)X(t) S ft).

(3)

Равенство (3) вьгполняется тем лучше, чем больше коэффициент усиления в петле минимиза1ши среднеквад- ратической ошибки (МСКО). Однако SgCt) и S(t) должны иметь коррелированные значения информационных параметров. Последнее в предлагаемом изобретении достигается тем, что опорный сигнал формируется следующим абразом:

О, для iT t . IT + 2

i О, 1, 2, 3 ...

- - signf. J w (t)X(t) cos( +

+ 4(t)J COS Me +(t.)l ;

S (t)

(4)

I для iT

Т 2

it i.T

где Т - длительность сигнала ФМ, который имеет вид:

S{t) gXt) cosL-J t + A(t)l , (5)

g - информационный параметр.

Таким образом, опорный сигнал в петлю МСКО подается не все время, а дискретноо Вместе с тем, если Т - ,Ly, - постоянная времени петли МСКО, можно считать, что веса в предлагаемом устройстве описываются уравнением:

rw + (I + KXX )w(.t) X sign 4 w (t)X4t)- cosCoL t +4 (tjx

,), t ,+ Kt) .

(6)

Уравнение (6) отличается от (1) лишь

правой частью и при

1

gCt)- (t)xMt) соБСл), t .+ +V(t)l Г(7)

веса, определяемые уравнениями (1) и (6), будут равны между собой (черта в (7) означает усреднение).

Факт сходимости можно объяснить еще и тем, что предлагаемое устройство реализует градиентньп1- метод поиска оптимальных весов, причем вьмис- ляется среднее значение градиента СКО, поэтому, если принимается правильное решение (случайным образом)

10

5

20

25

о нескольких символах, даже на очень небольшом отр.езке времени, то CHCTC- ма начинает движение в сторону од(ю- го единственного оптимума на квадратичной поверхности.

В результате веса становятся более б;п1зкнми к оптимальным, что приводит к увеличению отрезка времени совпадения принимаемьпс и передаваемых информационных символов, а это увеличивает точность вьиисления градиента СКб и система продолжает движение к оптимальным весам,

Лля формирования опорного сигнала с целью управления весовыми коэффициентами необходимо обеспечить кор- релированность сигналов манипуляц1Ш принимаемого и опорного сигналов. Это достигается следующим образом. С выхода интегратора 22 сигнал поступает на регенератор 24 и решающее устройство 23, синхронизируемые по сигналу S управляемого генератора 15. Решающий блок 23 принимает решение о знаке принимаемого сигнала по результату интегрирования за время Т,

О + КТ,, - КТ

где К О, 1, 2,

..., при точной синхронизации Т - Т (Т - длительность тактов синхронизатора; Т г, - длительность прини- мавамого сигнала) .

В результате в первой половине посыпки сигнап на вторых входах .ере- множителя 18 и второго сумматора 10 на отрезках времекм КТ г КТ +

Т + --

2

ранен нулю, а на интервале вре0

5

0

5

мени КТ

s.(.

+ 1) на первьпЧ

перемножитель 18 подается сигнал о знаке принимаемой информации с решающего блока 23, а на сумматор JO подается результат перемножения опорного генератора 17 с сигналом решающего блока 23,

В случае, если вероятность ошибки . принятых решений в решающем блоке 23 10

интервале времени КТ -t- 1)Т,

10 на т (К +

на вход сумматора

I 2

подается опорный сигнал, значение модулирующего параметра которого практически совпадает с модулирующими параметрами принимаемого сигнала, а на вход узкополосного фильтра 20 поступают радиоимпульсы с одной начальной .фазой и со скважностью :j;2.

ftf

Так как полоса узкополосного фильт- 1

ч р - 2Т

а центральная частота равна частоте опорного генератора 17, то выделяется непрерывная несущая, служащая опорным колебанием для фазового детектора 21,

Через ключ 25 вьщеляются выборки значений напряжения интегратора 32

Т в моменты КТ. -t- К, а через ключ

26 - в моменты КТ, поскольку при точной синхронизации выборки напряжения интегратора 22 в моменты КТ +2

в 2 раза меньше по амплитуде и задержаны относительно выборок, поступающих через ключ 26, то выборки, поступающие через ключ 25, усилива-

ются в 2 раза и задерживаются в зле- 1Jменте 27 -на ,

Элемент 27 может быть выполнен на приборах с зарядовой связью, синхро- низируемых управляющими сигналами от формирователя 16, Поскольку обе последовательности выборок ключей 25 и 26 несут информацию о знаке принимаемого сигнала, то перед вычи- танием они выпрямляются. Разность фаз тактовьгх частот с выхода вычитающего блока 31 усредняется в интеграторе 32, напряжение которого и управляет частотой управляемого генератора 15. Пареметры петли регулирования частоты управляемого генератора 15 выбираются таким образом, чтобы минимизировать фазовую ошибку на выходе вычитающего блока 31« Формиро- ватель 16 представляет собой неадаптивный блок, выходные сигналы которого однозначно определяются входными сигналами. Конструктивно он состоит из делителей и умножителей частоты, дифференцирующих каскадов, формирующих короткие импульсы в моменты смены знака тактовых сигналов,

Постоянная времени системы синхронизации выбирается большей, чем постоянные времени блоков 1, этим достигается быстрая установка весовых коэффииуиентов блоков 1 на отрезке совпадения фаз тактов1з1х частот принимаемого и опорного сигналов.

Формула и 3 обретен и. я

1. Адаптивное устройство для пространственно-временной обработки фа,.

ю

0

5 о Q .

5

5.

зомаиипулированных (ФМ) сигналов, содержащее N блоков взвоннвания, два выхода которого подключены к соот- ветствуюп гм входам первого сумматора, первые входы являются входами устройства, вторые объединекные входы подключены к выходу усилителя, вход которого соединен с выходом второго сумматора, причем выход первого сумматора подключен к последовательно соединенным демодулятору, фазовому дискриминатору, управляемому генератору и формирователю импульсов стробирования, соответствующие шесть выходов которого подключены к трем стробируюищм входам демодулятора и трем стробирующим входам фазового дискриминатора, отличающее- с я тем, что, с целью повышения помехозащищенности путем уменьшения ширины спектра, введены ключ и последовательно соединенные опорный генератор и перемножитель, при этом первый вход ключа подключен к выходу первого сумматора, второй вход подключен к седьмому выходу формирователя импульсов стробирования, а выход - к первому входу второго сумматора, выход перемнолштеля подключен к второму входу второго сумматора, а второй вход перемножителя соединен с вторым выходом демодулятора,

2.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что демодулятор состоит из последовательно соединенных перемножителя, узкополосного фильтра, фазового детектора, интегратора, выход которого подключен к объединенным входам решающего блока

и регенератора, выход которого является первым выходом демодулятора, выход решающего блока является вторым выходом демодулятора и подключен к второму входу перемножителя, пер- вьш вход которого является первым . входом демодулятора и подключен к второму входу фазового детектора, -вторые входы И {тегратора, решающего блока и регенератора являются соответствующими входамР демодулятора,

3,Устройство по п. 1, отличающееся тем, что фазовый дискриминатор состоит из двух ветвей, объединенные входы которых являются его первым входом, первая ветвь состоит из последовательно соединенных первого ключа, усилителя, элемента

задержки, днухиолупериодного выпрямителя, вторая ветвь состоит иг последовательно соединенных второго ключа и второго полупериодного выпрямителя, выходы ветвей подключены к входам вычитающего блока, выход котоРедактор К.Волощук

Составитель, В.Дмитриев

Техред О.Гортвай Корректор М.Самборская

Заказ 2990/58

Тираж 624Подписное

ВНИИГЩ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. А/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

рого соединен с интегратором, выход которого является выходом фазового дискриминатора, а вторые входы ключей и элемента задержки являются стробирующими входами фазового дискриминатора.

(риг. 2

Изобретение относится к радиосвязи и может быть использовано в аппаратуре радиоприема. Повьшается помехозащищенность путем уменьшения ширины спектра. Устройство содержит N блоков взвешивания (БВ)1, два сумматора. 9 и 10, усилитель 11, ключ 12, демодулятор 13, фазовый дискриминатор 14, управляемый генератор 15, формирователь импульсов строби- рования (ФИС) 16, опорный генератор (ОГ) 17 и перемножитель 18. Принимаемый сигнал и помехи поступают на входы БВ 1. В БВ 1 осуществляется разложение сигнала на два ортогональных компонента и их весовое взвешивание. Формирование оптического весового коэффициента в БВ 1 осуществляется через цепь отрицателыюйг корреляционной обратной связи, содержащей сумматор 9 и 10, усилитель 11 и ключ 12. Это позволяет минимизировать средний квадрат ошибки сигнала Аг 15