Адаптивный корректор межсимвольной интерференции Советский патент 1990 года по МПК H04B3/04 

Изобр етение относится к электросвязи и другим областям, связанным с приемом модулированных сигналов данных, сформированных многопозиционными методами модуляции и передаваемых по четы- рехпроводным каналам связи.

Цель изобретения - расширение диапазона величин допустимых корректируемых исходных искажений частотных характеристик входного сигнала.

На фиг. 1 приведена структурная электрическая схема адаптивного корректора межсимвольнои интерференции; на фиг. 2 - 4 - структурные электрические схемы арифметического блока, блока корреляции и детектора настроечной комбинации соответственно; на фиг. 5 - 9 - схемы регистра, второго

сумматора, дополнительного коммутатора, блока памяти коэффициентов и детектора качества соответственно; на фиг. 10 и 11 - временные диаграммы, поясняющие работу адаптивного корректора межсимвольной интерференции.

Адаптивный корректор межсимвольной интерференции (АКМИ) содержит вход I, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 2, коммутатор 3, блок 4 памяти выборок, арифметический блок 5, выход 6, детектор 7 настроечной комбинации, первый блок 8 элементов И, блок 9 вычисления модуля, первый регистр 10, блок 11 сравнения, второй регистр 12, второй блок 13 памяти, первый сумматор 14, второй блок 15 элементов И, реверсивный счетчик 16, первый блок

ел

4

0

17 памяти, блок 18 нормирования, блок 19 корреляции, второй сумматор 2TJ, дополнительный коммутатор 21, блок 22 памяти коэффициентов, детектор 23 ка- чества, дополнительный выход 24, тактовый вход 25, элемент И 26, дополнительный элемент И 27 и инвертор 28. .

Арифметический блок 5 состоит из умножителя 29, накапливающего сумматора 30, решающего блока 31 и блока 32 вычитания.

Блок 19 корреляции образуют умно- .жители 33-36 и сумматоры 37 и 38.

Детектор 7 настроечной комбинации содержит коммутатор 39, счетчик 40, триггер 41, дифференцирующую цепь 42 и частотный детектор 43.

Регистры 10 и 12 состоят из дифференцирующей цепи 44 и регистра 45.

Второй сумматор 20 выполнен на сумматорах 46 и 47 коэффициентов по прямым и перекрестным связям соответственно.

Дополнительный коммутатор 21 со- держит коммутаторы 48 и 49 коэффициентов по прямым и обратным связям соответственно ,

Блок 22 памяти коэффициентов образуют блоки 50 и 51 коэффициентов по прямым и перекрестным связям соответственно.

Детектор 23 качества содержит коммутатор 52 и блок 53 оценки.

.Принцип работы АКМИ заключается в следующем.

Предположим, что межсимвольная интерференция (МСИ) вызвана неравномерностью характеристики группового времени прохождения (ХГВП) канала связи. В этом случае для коррекции искажений необходимо, чтобы передаточная функция АКМИ K(jw) удовлетворяла следующему условию:

K(jw) ir (jM),

где H(ju) передаточная функция кач

нала связи.

Тогда импульсная характеристика АКМИ

wc , „ . iMt.

dco

wt

L J ir (jo)ejwtdu,

1 2ТГ

50

K(t) K(ja5)ejUt

2Г Оценку величины Ј„ при измеренном h(t) можно осуществить по следующему алгоритму.

1.Задаются уровнем значимости импульсной характеристики h(t) - dx.

2.Определяют номер выборок (при приеме одиночного импульса) М, и Мг, для которых выполняется неравенство |h;U db Y, и,, V-,3.

3 . При N г/ М j - М, переходят к следующему гаагу, в противном случае

Ј, Г - ,. , J .- JI itli J- JA IlUfl S «-Л .1 JT «- Vгде wt - граничное значение круговой выбирают da d и возвращаются к гаачастоты полосы канала связи. Так как передаточная функция канала связи при неравномерности ХГВП может быть представлена в виде

гу 2.

4. Вычисляют вектор коэффициентов АКМИ согласно К, h .,/ }hHl|, для i - О Ј (N-1), где h-J, Vi .

H(jw) е(0

то

K(t) - jV H dtf-h -t).

Поскольку H(jto) может быть измерена с точностью до величины постоянной задержки оо , то

K(t) hr (to-t). .

Таким образом, измерение импульс- ной характеристики канала связи h(t) позволяет определить требуемую импульсную характеристику АКМИ K(t). При реализации АКМИ на базе цифрового фильтра с конечной импульсной характери- стикой (КИХ) }Kmj условие эквивалентности во временной области (с точностью до постоянного множителя) можно записать

Km K(t)/t mut при m О, N-1,

где &t - длительность элемента задержки одного звена КИХ- фильтря;

N - размерность вектора коэффициента АКМИ С.число отводов). При конечной размеренности вектора коэффициентов АКМИопогреганость аппроксимации (5 импульсной характеристики K(t) либо h(Јo-tVj определяется следующим образом

Й- J|h(Ј0-t)adt + Jlhet.-ofdt.

Nut

сВыбор г о должен обеспечивать минимальную энергию h(Ј0-t) вне интервала tO, Nut.

Оценку величины Ј„ при измеренном h(t) можно осуществить по следующему алгоритму.

1.Задаются уровнем значимости импульсной характеристики h(t) - dx.

2.Определяют номер выборок (при приеме одиночного импульса) М, и Мг, для которых выполняется неравенство |h;U db Y, и,, V-,3.

3 . При N г/ М j - М, переходят к следующему гаагу, в противном случае

fV J .- JI itli J- JA IlUfl S «-Л .1 JT «- Vвыбирают da d и возвращаются к гаагу 2.

4. Вычисляют вектор коэффициентов АКМИ согласно К, h .,/ }hHl|, для i - О Ј (N-1), где h-J, Vi .

е

ha;,

При-этом |h, | h R| + где hA-, , he, - отсчеты синфазной и квадратурной составляющей принимаемого сигнала соответственно, h hRi - Jha, ;

К, KR| + j Kai С; + jD, .

Предлагаемый алгоритм установки вектора коэффициента АКМИ позволяет обеспечить оптимальную установку К(0 причем местоположение центрального отвода (с коэффициентом передачи 1) определяется конфигурацией импульсно характеристики используемого канала связи.

Таким образом, алгоритм работы АКМИ характеризуется следующей последовательностью операций.

На передающей стороне перед сеансом связи формируется настроечная комбинация, содержащая признак передачи настроечной комбинации (например, передача известного синусоидального сигнала), а затем сигнал в виде одиночного импульса (на несущей частоте сигнала).

На приемной стороне (посредством предлагаемого устройства) детектируется признак начала передачи настроечной комбинации; запоминаются отсчеты сигнала на выходе аналого-цифрового преобразователя, соответствующие импульсной характеристике используемого канала связи; выделяется отсчет импульсной характеристики, имеющий максимальное значение; определяется адрес максимального отсчета импульсной характеристики, соответствующий центральному отводу АКМИ; центрируются отсчеты импульсной характеристики нормируются запомненные отсчеты импульсной характеристики (ИХ) по отношению к максимальному отсчету; ус- танавлив ается вектор коэффициентов АКМИ, равный нормированным значениям импульсной характеристики, записанным в обратном порядке, причем мнимую составляющую сигнала, соответствующую квадратурной компоненте сигнала, инвертируют (меняют знак на противоположный) , осуществляя точную коррекцию характеристик канала связи переходят в режим прием а передаваемого квазислучайной информационной последовательности; в процессе приема передаваемой информационной последовательности осуществляется сле1

6

жение за изменениями МСИ в принимаемом сигнале, используя адаптивный алгоритм настройки вектора коэффициентов АКМИ; в процессе адаптивной , настройки оценивается качество коррекции принимаемого сигнала и при его ухудшении (величина превышает заданное значение) формируется сигнал,

Q по которому передающая сторона переходит в режим настроечной комбинации.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

В начале сеанса связи на передаю5 щей стороне формируется настроечная комбинация, содержащая признак начала настроечной комбинации и передачи в канал связи сигнала в виде одиночного импульса (фиг. 11).

0 На приемной стороне аналоговый сигнал, например, с выхода демодулятора поступает на вход детектора 7 настроечной комбинации, который по наличию признака начала настроечной

5 комбинации формирует сигнал для выполнения следующих операций: посредством коммутатора 3 на вход блока 4 памяти выборок подключается источник посредством дополнительного ком0 мутатора 21 на вход блока 22 памяти коэффициентов подключаются выходы блока 18 нормирования и инвертора 28; тактовые сигналы с входа 25 поступают на выход дополнительного элемента

«. И 27 и не поступают на выход элемента И 26; на выход первого блока элементов И 8 поступает сигнал с выхода АЦП 2; на выход второго блока элементов И 15 не поступает сигнал с выхода

Q второго сумматора 14.

По тактам записи с выхода дополнительного элемента И 27 в первый блок 17 памяти записываются отсчеты сигнала с выхода АЦП 2 по адресам,

формируема на выходе реверсивного счетчика 16. Одновременно посредством блока 9 вычисляется значение модуля сигнала, поступающего на первый блок 17 с выхода АЦП 2. Сигнал с выхода блока 9 поступает на вход первого регистра 10 и на первый вход блока II сравнения. Если сигнал,поступающий на первый вход блока 11 сравнения, больше сигнала, записанного в первом регистре 10 в одном из предыдущих тактов настроечной комбинации, на выходе блока 11 сравнения формируется сигнал, по которому в первый регистр 10 записывается сигнал с выхода бло0

5

ка 9, а во второй регистр 12 с выхода реверсивного счетчика 16 записывается адрес этого отсчета сигнала. Последовательное повторение этой операции позволяет определить номер отсчета импульсной характеристики канала связи, имеющий максимальное значение, и адрес этого отсчета. По окончании времени, требуемого для определения импульсной характеристики канала связи, посредством детектора 7 настроечной комбинации формируются сигналы, по которым тактовые сигналы с входа 25 поступают на выход племен- та И 26 и не поступают на выход до- полнительного элемента И 27; на выход первого блока элементов И 8 не поступают сигналы с выхода АЦП 2; устанавливают реверсивный счетчик 16.

Счетчик 16 устанавливается следующим образом.

Как было показано во втором регистре 12 записан адрес максимального отсчета импульсной характеристики канала связи. Сигнал, соответствующий этому адресу, поступает на первый вход первого сумматора 14, на 1 второй вход которого с выхода второго блока 13 памяти поступает сигнал, соответствующий половине длины вектора коэффициента АКМИ. Сигнал с выхода первого сумматора 14 через второй блок элементов И 15 устанавливает реверсивный счетчик 16 таким образом, что адрес максимального отсчета импульсной характеристики канала связи соответствует центральному значению вектора коэффициентов АКМИ, т.е. отсчеты импульсной характеристики центрируются. Затем по тактовым сигналам с выхода элемента И 26 реверсивный счетчик 16 начинает уменьшать код на своем выходе на единицу за каждый такт. Одновременно с выхода первого блока 17 памяти считываются сигналы, соответствующие отсчетам импульсной характеристики канала связи, которые поступают на блок 18 нормирования. При этом из блока 17 считываются сигналы в обратном порядке по отношению к тому как они были в него исходно записаны. Это необходимо для формирования характеристики корректирующего четырехполюсника.

В соответствии с описанным алгоритмом в первом регистре 10 записан сигнал, соответствующий максимальному отсчету импульсной характеристики

15 00098

канала связи. Этот сигнал поступает

0

5

5

0

на блок 18, в которой осуществляется нормирование сигналов, соответствующих отсчетам их канала связи, по отношению к максимальному отсчету. Это обеспечивает возможность коррекции в большом динамическом диапазоне.

Сигналы, соответствующие нормированным отсчетам импульсной характеристики корректирующего четырехполюсника, с выходов блока 18 через дополнительный коммутатор 21 записываются в блок 22 памяти коэффициентов, формируя вектор коэффициентов АКМИ.

По окончании настроечной комбинации детектор 7 формирует сигнал, по которому на вход блока 4 памяти выборок через коммутатор 3 подключается выход АЦП 2; выход второго сумматора 20 через дополнительный коммутатор 21 подключается к входу блока 22 памяти коэффициентов; детектор 23 качества начинает анализ качества откорректированного сигнала; АКМИ переходит в режим адаптивной коррекции МСИ в принимаемом сигнале.

Это осуществляется следующим образом.

Сигналы с выхода АЦП 2 записываются в блок 4 памяти выборок.

Сигналы выборок с выхода блока 4 последовательно для°всех отводов поступают в арифметический блок 5, в котором осуществляется их перемножение с соответствующими коэффициентами передачи, поступающими на второй вход арифметического блока 5 с выхода блока 22 памяти коэффициентов. Произведения выборок и коэффициентов передачи алгебраически суммируются в арифметическом блоке 5 с целью формирования откорректированного сигнала на выходе 6 АКМИ. Этот сигнал в арифметическом 5 блоке 5 анализируется и формируется сигнал ошибки 1(пТ), соответствующий, отклонению откорректированного сигнала от эталонного (фиг. 10).

Сигнал ошибки с выхода арифметического блока 5 поступает на вход блока 19 корреляции, в котором в соответствии с алгоритмом работы АКМИ осуществляется его перемножение с сигналами выборок, поступающими на вход блока 19 корреляции с выхода блока 4 памяти выборок, с целью формирования сигналов, соответствующих изменению коэффициента передачи настраиваемого регулятора отвода АКМИ. Этот сигнал

5

0

0

5

поступает на второй сумматор 20, на первый вход которого поступает сигнал соответствующий коэффициенту передачи Последовательное повторение этой процедуры приводит к точной минимизации МСИ.

Если качество коррекции ухудшилось ниже заданного порога, детектор 23 качества формирует на дополнительном выходе 24 сигнал, по которому по обратному каналу передатчик переводится в режим передачи настроечной комбинации и описанный процесс повторяется.

Таким образом осуществление предварительной установки коэффициентов передачи регуляторов отводов предлагаемого устройства обеспечивает в процессе настройки точную коррекцию МСИ, а при переходе в режим адаптации отслеживание небольших изменений МСИ. При этом точность коррекции МСИ в период настройки определяется только выбором числа отводов АКМИ.

В арифметическом блоке 5 посредством решающего блока 31 формируется эталонное значение откорректированного сигнала. Ня выходе блока 32 вычитания формируется сигнал, соответствующий отклонению откорректированного сигнала от эталонного значения, т.е. сигнал ошибки (по каждому из подканалов).

Реализация блока 19 корреляции зависит от алгоритма функционирования (коррекции) устройства. В случае использования среднеквадратичного алгоритма корреляции структурная схема блока 19 корреляции может быть, например, такой, как это изображено на фиг. 3.

При этом алгоритм коррекции описывается выражениями:

С(пТ) с(п-1))г(пТ) + + ln(nT)q(nT) ;

D(nT) (n-l)TMlH(nT)q(nT)- - Q(nT) r(nT) ,

где C(nT), D(nT) - коэффициенты передачи регуляторов отводов по прямым и перекрестным связям соответственно;

r(nT), q(nT) - сигналы (выборка) в отводах, запи

5

0

санные в блоке 4 памяти выборок; оС - коэффициент адаптации.

Детектор 7 настроечной комбинации может быть реализован, например, так как это изображено на фиг. 4.

Структура детектора 7 настроечной комбинации зависит от выбора признака начала настроечной комбинации. На фиг. 4 приведен пример реализации Детектора 7 для случая, когда в .качестве признака начала настроечной комбинации используется передача синусоидального сигнала. При приеме такого сигнала в течение заданного промежутка времени на выходе частотного детектора 43 формируется сигнал, по которому с выхода коммутатора 39 поступают тактовые колебания па счетчик 40, а сам счетчик 40 через дифференцирующую цепочку 42 устанавливается в нулевое состояние. Первый импульс этого

5 колебания устанавливает триггер 41. После прохождения первого импульса на выходе счетчика 40 формируется сигнал, по которому тактовое колебание поступает на вход счетчика 40 да0 же, когда прекращается прием синусоидального сигнала. По истечении времени, соответствующего передаче одиночного импульса, нл выходе счетчика 40 формируется сигнал, по которому триггер 41 устанавливается в другое состояние. По окончании настроечной комбинации на выходе счетчика 40 формируется сигнал, переводящий коммутатор 3 и дополнительный коммутатор 21, а также детектор 23 качества в режим коррекции МСИ. Формула изобретения

Адаптивный корректор межсимвольной интерференции, содержащий аналого-циф5 ровой преобразователь, вход которого является входом адаптивного корректора, межсимвольной интерференции, коммутатор, первый вход которого является входом сигнала логического нуля, блок памяти выборок, арифметический блок, первый выход которого является выходом адаптивного корректора межсимвольной интерференции, первый сумматор, элемент И, первый вход которого является тактовым входом адаптивного корректора межсимвольной интерференции, второй сумматор, блок памяг ти коэффициентов, выход которого соединен с первыми входами второго сум5

0

0

5

11

15

20

ягорч н арифметического блока, и блок корреляции, первый вход которого подключен к выходу блока памяти выборок и второму входу арифметического блока, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона веичин допустимых корректируемых исходых искажений частотных характеристик входного сигнала9 в него введены nep-jg зый блок элементов И, первый вход которого соединен с выходом аналого-цифрового преобразователя и вторым входом коммутатора, второй блок элеменов И, первый вход которого соединен с выходом первого сумматора, первый и второй блоки памяти, реверсивный счетчик, дополнительный элемент И, блок нормирования, первый и второй регистры, последовательно соединенные блок вычисления модуля и блок сравнения, выход которого подключен к входам записи первого и второго регистров, дополнительный коммутатор, детектор качества, выход которого является дополнительным выходом адаптивного корректора межсимвольной интерфе- ренции, .инвертор и детектор настроечной комбинации, первый вход которого соединен с входом аналого-цифрового преобразователя, первый вход элемента И соединен с первым входом дополнительного элемента И и вторым входом детектора настроечной комбинации, первый выход которого соединен с управляющими входами коммутатора, дополнительного коммутатора и детектора качества, вход которого подключен к второму выходу арифметического блока

25

30

35

540009 и

12

15

20

, p-jg еаа

25

30

35

второму входу блока корреляции, выход которого соединен с вторым входом второго сумматора, выход которого соединен с первым входом дополнительного коммутатора, выход которо- со соединен с входом блока памяти коэффициентов, а второй и третий входы соединены с первым, а через инвертор - со вторым выходом блока нормирования соответственно, причем второй выход детектора настроечной комбинации соединен с вторыми входами элемента И, первого и второго блоков элементов И, а третий выход детектора настроечной комбинации соединен с вторым входом дополнительного элемента И, выход которого соединен с первыми входами первого блока памяти и реверсивного счетчика, вторые чходы iкоторых подключены к выходу элемента И, третий вход первого блока памяти соединен с выходом первого блока элементов И и входом блока вычисления модуля, выход которого соединен с входом первого регистра, выход которого подключен к второму входу блока сравнения и первому входу блока нормирования, второй вход которого соединен с выходом первого блока памяти, четвертьй вход которого соединен с выходом реверсивного счетчика и входом второго регистра, выход которого соединен с первым входом первого сумматора, второй вход которого соединен с выходом второго блока памяти, а третий вход реверсивного счетчика соединен с выходом второго блока элементов И.

}

/fa

$лок 20

-.-

Изобретение относится к электросвязи. Цель изобретения - расширение диапазона величин допустимых корректируемых исходных искажений частотных харастеристик входного сигнала. Корректор содержит АЦП 2, коммутаторы 3 и 21, блок памяти 4 выборок, арифметический блок 5, детектор 7 настроечной комбинации, блоки элементов I 8 и 15, блок вычисления 9 модуля, регистры 10 и 12, блок сравнения 11, блоки памяти 13 и 17, сумматоры 14 и 20, реверсивный счетчик 16, блок нормирования 18, блок корреляции 19, блок памяти 22 коэффициентов, детектор 23 качества, элементы И 26 и 27 и инвертор 28. В начале сеанса связи на передающей стороне формируется настроечная комбинация, содержащая признак начала настроечной комбинации и передачу в канал связи сигнала в виде одиночного импульса. На приемной стороне в процессе адаптивной настройки оценивается качество коррекции принимаемого сигнала и при его ухудшении формируется сигнал, по которому передающая сторона переходит в режим настроечной комбинации. Даны ил.выполнения блоков устройства. 11 ил.

0аг.З

Фегг.4

г

0//// иФ4 ;

9гяф

$мф

W

ъ

ЧЩ&0 (fftjS

(г//0/

6000KI

II И I. Ml И М М 8 iII I II I М

I I I I i I I IМ I I М II М I II I М

(риг. to

Фи.в

Фиг. 9

«Ч

Vl