Устройство для приема двоичных сигналов Советский патент 1988 года по МПК H04L27/00 

Изобретение относится к технике передачи и приема информации и может быть использовано при построении приемников с подавлением внеполосных помех.

Цель Изобретения - повьшение помехоустойчивости при наличии внепо- лосньпс помех.

На чертеже приведена структурная схема устройства для приема двоичных сигналов.

Устройство содержит первый перемножитель 1, первый интегратор 2, второй перемножитель 3, второй интегратор 4, блок 5 синхронизации, формирователь 6 опорных сигналов, блок 7 вычитания, решающий блок 8, фильтр 9 нижних частот, первый сумматор 10, первый блок 11 нелинейной обработки, первый блок 12 задержки, второй сумматор 13, первый инвертор 14, третий сумматор 15, второй блок 16 нелинейной обработки, четвертый сумматор 17,-второй инвертор 18, пятый сумматор 19, третий блок 20 нели нейной обработки, второй блок 21 задержки, шестой сумматор 22 и четвертый блок 23 нелинейной обработки.

Устройство для приема двоичных сигналов работает следующим образом.

Передача двоичной информации осуществляется с помощью противоположны сигналов S (t), i 1, 2, длительность которых равна Т. Номер сигнала определяется знаком информационного символа (-1, +1). Передаваемые символы считываются статистически независимыми и равновероятными. : Длительность импульсного отклика фильтра нижних частот (обеливающий фильтр) не превышает длительности одного информационного символа Т. .

Проходя через обеливающий фильт информационные сигналы растягиваются во времени, что приводит к появлению межсимвольной интерференции. При ограничении импульсного отклика време

0

5

0

5

0

5

0

45

ни Т интерферируют только соседние сигналы ЗГСс) и S (t+T) . Таким образом, при подаче на фильтр смеси небелого (окрашенного) шума и информационных сигналов S. (с) на его выходе присутствует смесь белого шума и сигналов, искаженных межсимвольной интерференцией. Поскольку интерферируют только два соседних информационных символа S, (t), то число различных сигналов на выходе фильтра 2, 4. Вид сигнала на выходе фильтра зависит от пары соседних информационных символов S; (t) или, что то же самое, от информационного перехода (1-1, и т.д.).

Сигналы на выходе фильтра соответствуют всесозможным сообщениям, отличающимся одним (К-м) информационным символом.

Если К-й информационный сигнал имел значение +1(-1), то предшествующие ему сигналы на выходе фильтра - 5 (с) и (S4(t) и S5(t)), а последующие - S,(t) и 84 (с) (S5(t) и S2(c))5 т.е. вероятность того, что на К-м интервале времени передавалась +1, равна сумме произ ведений вероятности того, что предыдущий символ соответствовал +1, на вероятность наличия сигнала S(t) и вероятности того, что предыдущий символ соответствовал -1, на вероятность наличия сигнала S(t), умноженной на вероятность наличия на последующем тактовом интервале сигналов S,(t) и 84(t). Аналогично для -1 вероятность того, что передавалась -1, равна сумме произведений того, что предшествующий символ был +1, на вероятность наличия сигнала 84(t) и вероятности, что предшеству-, ющий символ был -1, на вероятность наличия сигнала S,(t), умноженной на . вероятность наличия на последующем такте работы сигналов S(t) HS(t) .

Это позволяет записать следующую систему:

Изобретение относится к технике передачи и приема информации и может найти применение при построении приемников с подавлением внеполосных помех. Цель изобретения - повышение помехоустойчивости при наличии вне- полосных помех. Устр-во содержит перемножители 1, 3, интеграторы 2, 4, блок синхронизации, формирователь 6 опорных сигналов, блок 7 вычитания, решающий блок 8, фильтр 9 нижних частот. Для достижения цели в устр-во введены шесть сумматоров 10, 13, 15, 17, 19, 22, четыре блока нелинейной обработки 11, 16, 20, 23, два блока задержки 12, 21 и два инвертора 14, 18. Изобретение обеспечивает высокую помехоустойчивость посимвольного приема за счет обработки принимаемых двоичных сигналов с учетом межсимвольной интерференции. 1 ил. i (Л О) СХ) г

p(st, 1) {p(st,., 1) P(s,), + P(sf,,, -1) p(s,),T,x

(S,;,, 1) P(S,),,, + Р(,, -1) P(8),, ;

p( -1) p(st,., 1) p(s) + P(s -1) P(s X

,,, .1) P(S,),,, + P(8,, -1) Р(ЗЗ),,, .

Система (1) определяет алгоритм построения оптимального приемника

двоичных сигналов при налич1 и внеполосных помех и обеливающего фильтра.

1406812

Для упрощения технической реализации приемника система (1) логарифмируется.

Входной сигнал устройства J(t) S (с) + n(t) + (с) представляет собой аддитивную смесь информационных противоположных сигналов S (с), i 1,2, длительность которых равна Т, белого шума n(t) и внеполосной поме- IQ хи (с). Форма-передаточной характеристики фильтра 9 нижних частот такова, что спектральная плотность мощности смеси шума и помехи на выходе фильтра 9 равномерна. Информационные 15 сигналы, прошедшие через фильтр 9 нижних частот, изменяют свою форму и растягиваются по длительности. Вид сигнала (t) на выходе фильтра 9 нижних частот определяется сверткой 20 сигнала S (t) и импульсного отклика фильтра g(t).

Длительность сигналов r,(t) равна Т + Тл, если Тп - длительность импульсного отклика фильтра 9, При воз- 25 действии на фильтр 9 последовательности сигналов S, (с) выходной сигнал представляет собой суперпозицию сиг(t)

в схеме предлагаемого устройства на выходах интеграторов 2 и 4 и инверторов 14 и 18 вычисляются величины, пропорциональные соответственно логарифму вероятности сигнала S, (с) . Для учета различной энергии сигналов S;(с) на сумматоры 19 и 22 с четвертого выхода формирователя 6 опорных сигналов поступает сигнал Д , равный разности энергий сигналов

S(c)

S(t) (S,(t)

и S.Ct)).

Каждый из блоков 11, 16, 20 и 23 нелинейной обработки вычисляет величину в соответствии с формулой (Zk) + exp(Z(l),k,l 1, 2/3, 4, где Z;(i 1, 2, 3, 4) - сигналы на выходах сумматоров 10, 15, 19 и 22.

В блоках 11 и 20 нелинейной обработки вычисляются логарифмы от суммы вероятностей TorOj, что принимаемые сигналы S,(t) и Sj(t), а также )

и

S(t) соответственно.

- оп,

or, (t), поступающие на вторые входы зо сигналов необходимо знать вероятности

налов г(t) . Опорные сигналы S и S.,

перемножителей 1 и 3 с первого и второго выходов формирователя 6 опорных сигналов, имеют длительность, равную Т, и синхронизованы с началом отклика фильтра 9 нижних частот на входной сигнал Sj(с). Форма опорных сигналов определяется формой отклика фильтра 9 нижних частот на воздействие сигналов S;(t).

На выходах блоков 11 и 20 получают величины, равные логарис мам вероятностей того, что передавались сигналы +1 и -1 соответственно. При оптимальной обработке принимаемых

35

наличия сигналов на последующем такте работы. Логарифмы вероятностей того, что принимаются сигналы S(c) и SjCt), а также S,(t) и ), соответственно вычисляются в блоках 16 и 23 нелинейной обработки, а затем, в Соответствии с (1) с учетом логарифмирования суммируются с льгариф- мами вероятностей, полученными на предыдущем такте работы, значения которых поступают задержанными на Т с выходов блоков 12 и 21 задержки. После суммирования в сумматорах 13 и 17 на выходах последних формируются величины V, и V, равные ло- г рифмам апостериорных вероятностей, того, что передавались +1 и -1 соответственно.

Если длительность Тя импульсного отклика фильтра 9 g(t) не превышает длительности Т входных сигналов, то корреляторы, образованные перемножителями 1 и 3 и интеграторами 2 и 4, обеспечивают вычисление взаимной кор- реляции сигналов с выхода фильтра 9 нижних частот и опорных сигналов. При этом условии последовательности информационных сигналов S (с), i 1,2, превращается на выходе фильт- ра 9 нижних ча.стот в последовательность сигналов S(t), j 1, 2, 3, 4, причем форма этих сигналов соответствует форме опорных сигналов.

Сигналы S;(t) образуются в ре- зультате интерференции в фильтре 9 нижних частот соседних по времени -входных информационных сигналов.

в схеме предлагаемого устройства на выходах интеграторов 2 и 4 и инверторов 14 и 18 вычисляются величины, пропорциональные соответственно логарифму вероятности сигнала S, (с) . Для учета различной энергии сигналов S;(с) на сумматоры 19 и 22 с четвертого выхода формирователя 6 опорных сигналов поступает сигнал Д , равный разности энергий сигналов

S(c)

S(t) (S,(t)

и S.Ct)).

Каждый из блоков 11, 16, 20 и 23 нелинейной обработки вычисляет величину в соответствии с формулой (Zk) + exp(Z(l),k,l 1, 2/3, 4, где Z;(i 1, 2, 3, 4) - сигналы на выходах сумматоров 10, 15, 19 и 22.

В блоках 11 и 20 нелинейной обработки вычисляются логарифмы от суммы вероятностей TorOj, что принимаемые сигналы S,(t) и Sj(t), а также )

и

S(t) соответственно.

На выходах блоков 11 и 20 получают величины, равные логарис мам вероятностей того, что передавались сигналы +1 и -1 соответственно. При оптимальной обработке принимаемых

наличия сигналов на последующем такте работы. Логарифмы вероятностей того, что принимаются сигналы S(c) и SjCt), а также S,(t) и ), соответственно вычисляются в блоках 16 и 23 нелинейной обработки, а затем, в Соответствии с (1) с учетом логарифмирования суммируются с льгариф- мами вероятностей, полученными на предыдущем такте работы, значения которых поступают задержанными на Т с выходов блоков 12 и 21 задержки. После суммирования в сумматорах 13 и 17 на выходах последних формируются величины V, и V, равные ло- г рифмам апостериорных вероятностей, того, что передавались +1 и -1 соответственно.

Решение выносится в соответствии с

Р(1) - In Р(0)

5

(

о

Поскольку величины W и W равны логарифмам вероятностей того, что предыдущие сигналы были +1 и -1 соответственно, то, задержанные на время Т, они будут являться априорными вероятностями наличия сигналов S,(с) и 84(1), а также )

п S,|(t) на последующем такте работы соответственно. Положительный (отрицательный) знак разности V, - V, определяемый с помощью блока 7 вычи- тания и решающего блока 8, соответствует случаю, когда апостериорная вероятность сигнала S, (t) больше (меньше) апостериорной вероятности сигнала S, (с).

Формула изобретения

Устройство для приема двоичных сигналов, содержащее последовательно соединенные первый перемножитель и первый интегратор, последовательно соединенные второй перемножитель и второй интегратор, последовательно соединенные блок синхронизации и формирователь опорного сигнала, последовательно соединенные блок вычитания и решающий блок, а также фильт нижних частот, выход которого подключен к первым входам первого и второго перемножителей и к входу блока синхронизации, первый и второй выходы формирователя опорного сигнала соединены с вторыми входами соответственно первого и Е,торого перемножителей, отличающееся тем, что, с целью повышения помехоустойчивости при наличии внеполосных поме в него введены последовательно соединенные первый сумматор, первый бло нелинейной обработки, первый блок задержки и второй сумматор, последовательно соединенные первый инвертор, третий сумматор, второй блок нелинейной обработки и четвертый сумма

0

5

0

5

0

5

тор, последовательно,соединенные второй инвертор, пятый сумматор, третий блок нелинейной обработки и второй блок задержки, а также шестой сумматор и четвертый блок нелинейной обработки, причем третий выход формирователя опорных сигналов подключен к вторым входам первого и второго интеграторов, а четвертый его выход соединен с первым входом шестого сумматора и с вторым входом пятого сумматора, выход первого интегратора подключен к первому входу первого сумматора и к входу первого инвертора, выход второго интегратора соединен с вторым входом шестого сумматора и с входом второго инвертора, выход первого сумматора подключен к первому входу четвертого блока нелинейной обработки, выход шестого сумматора соединен с вторыми входами первого и второго блоков нелинейной обработки, выход третьего сумматора подключен к второму входу третьего блока нелинейной обработки, выход пятого сумматора соединен с вторым входом четвертого блока нелинейной обработки, выход которого подключен к второму входу второго сумматора, выход первого блока задержки соединен с вторым входом первого сумматора и с третьим входом пятого сумматора, выход второго блока задержки подключен к вторым входам третьего и четвертого сумматоров и к третьему входу шестого сумматора, а вькоды второго и четвертого сумматоров соединены с соответствующими входами блока вычитания.