Цифровой согласованный фильтр Советский патент 1990 года по МПК H03H17/02 

о о

СХ)

СХ)

сл

Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться для обработки шумоподобных фазоманипулированных сигналов. Цель изобретения - повышение помехоустойчивости. Для этого в цифровой согласованный фильтр, содержащий фильтр 1 нижних частот, первый сумматор 2, генератор 3 тактовых импульсов, элемент задержки 6, квантователь 9, регистр сдвига 17 и весовой сумматор 18, введены первый и второй элементы ИЛИ 8 и 16, первый и второй дискретизаторы 4 и 5, второй сумматор 7, первая и вторая группы элементов И 10 и 15 и группы элементов задержки 12 и ИЛИ 14, а квантователь 9 выполнен многоуровневым. Обработка выходных нормированных импульсов многоуровнего квантователя 9 с помощью элементов 10, 12, 14 и 15 обеспечивает адаптивное смещение порога бинарного квантования в течение времени действия элемента сигнала в соответствии с оцениваемым уровнем мощной структурной помехи. В результате такого смещения, эквивалентного уменьшению амплитуды помехи на входе многоуровневого квантователя 9 в N раз, где 2N - число интервалов квантования, повышается помехоустойчивость обработки. 2 ил.

и&./

Изобретение относится к радиотехнике может быть использовано для согласованой фильтрации шумоподобных фазомани- пулйрованных сигналов.

Цель изобретения - повышение помеоустойчивости.

На фиг, 1 приведена электрическая структурная схема цифрового согласованного фильтра; на фиг.2 - временные диаграммы, Иоясняющие его работу.

Цифровой согласованный фильтр содержит фильтр 1 низких частот, первый сумматор 2, генератор 3 тактовых импульсов, первый 4 и второй 5 дискретизаторы, элемент 6 задержки, второй сумматор 7, первый элемент ИЛИ 8, многоуровневый квантователь 9, элементы И 10 первой гдуппы, вход 11, элементы 12 задержки группы, выход 13, элементы ИЛИ 14 группы, элементы И 15 второй группы, второй элемент ИЛИ 16, регистр 17 сдвига и весовой сумматор 18.

Цифровой согласованный фильтр работает следующим образом.

Аддитивная смесь сигнала и помехи, диапазон входных значений которой поддерживается постоянным.за счет автоматической регулировки усиления, поступает на вход второго дискретизатора 5 и через сумматор 2,. где к ней добавляется с выхода фильтра 1 нижних частот напряжение случайного смещения - на вход первого дискретизатора 4. Во втором дискретизаторе 5 осуществляется взятие выборок из входного воздействия в дискретные моменты времени tj, интервал между которыми равен длительности Тэ элемента сложного сигнала и задается генератором 3 тактовых импульсов. В первом дискретизаторе 4 выборки берутся в моменты времени tj + Тз, сдвинутые относительно импульсов тактовой последова.тельности на величину задержки Гз , которая выбирается из условий Гз « Тэ:И Тз «Ткоррп; где Ткоррп - интервал корреляции помех. Последовательности выборок {Sj}i и (Sj}2 с выходов первого 4 и второго 5 дискретизаторов соответственно через сумматор 7 поступают на вход многоуровневого квантователя 9, который осуществляет их квантование по уровню в моменты времени tj и tj-i- Тз , задаваемое выходными управляющими импульсами первого элемента ИЛИ 8.

Сигнал (фиг.2а) на выходе сумматора 7 - выполняет функции объединения последовательностей выборок {Sj}i и {Sj}2 с выходов первого 4 и второго 5 дискретизаторов и линейного усиления для согласования значений их амплитуд с динамическим диапазоном многоуровневого квантователя 9.

Помеха (сигнал) принимает значения +Sn/+Sc и -Sn/-Sc. соответствующие 1 и О кода помехи (сигнала).

Последовательность выборок Si2, 822.

S32i... представляет собой короткие импуль; сы с амплитудами, равными мгновенным значениям смеси сигнала и мощной помехи в моменты ti, t2, t3.... а последовательность выборок Sii. S2i, 5з1 -; совокупность им0 пульсов с амплитудами, равными мгновенным значениям смеси сигнала, помехи и напряжения случайного смещения, предназначенного для линеаризации многоуровневого квантователя 9, в моменты ti+ Гз; t2+

5 +Тз; хз+Тз....

На фиг. 2а пунктирными линиями обоз- начены интервалы квантования многоуровневого квантователя 9 и пронумерованы в соответствии с номерами его выходов

0 1,2,32N.

В моменты поступления управляющих импульсов (фиг.2б) на тактовый вход многоуровневого квантователя 9 на N-2, N-1, N+2, N+3, N+4 на выходах, подключенных к

5 входам М-3, Ыт2, N+1, N+2, N+3 элементов И 10 соответственно, появляются нормированные импульсы (фиг. 2в-и). Последовательно соединенные 1-е элемент И 10, элемент 12 задержки, (i-l)-e элемент ИЛИ

0 14 и элемент И 15 представляют собой 1-й канал селекции.

Для пояснения работы каналов селекции рассмотрим один из них, например (Ы-3)-й канал, на вход которого поступают последо5 вательности (sflV и (зф (фиг.2в). Через элемент И 10 этого канала на вход элемента 12 задержки поступают только импульсы поеледовательности {sfjz в мо40 менты времени t2, t4, te. Эти импульсы, задержанные на время Гз , через элемент ИЛИ 14 поступают на вход элемента И 15 этого канала и второй вход элемента ИЛИ . 14 (N-2)-ro канала, обеспечивая прохожде45 ние на входы которого элемента ИЛИ 16

fcplN - 3 „ импульсов последовательности j bffiв

моменты времени :2+Гз и t4+ Гз а также импульса последовательности {Sfji . в мо5Q ментТб+Тз.

Рассмотрение аналогичным образом работы других каналов селекции показывает, что импульс на выходе одного из-элементов И 15 появляется в том случае, если

55 значение выборки Sji на входе многоуровневого квантователя 9 в момент tj+ Гз попадает в более высокий или тот же интервал квантования, в котором находится значение выборки Sj2 в момент tj, т.е. при Sn Sc в каждый момент времени с точностью до Д V

них:ним уровнем интервала квантования, в который попадает значение выборки Sj2, оценивается уровень помехи, и он используется как порог при бинарном квантовании вы орки из смеси сигнала, помехи и линеа- ризующегр напряжения смещения Sji. Если значение Sji превышает значение порога, то на выходе второго элемента ИЛИ 16 появляется импульс, соответствующий логической 1. в противном случае импульс отс/тствует, что соответствует логическому О

Выходные нормированные импульсы втооого элемента ИЛИ 16, принимающие значение О или 1, последовательно за- пис ываются в регистр 17 сдвига и сравнива- ют я с кодовыми символами ожидаемого сигнала в весовом сумматоре 18, который формирует выходной сигнал. При/ 1. где - эаза сигнала, значения выходного сигна- ла иесового сумматора 18 в каждый момент времени дискретизации не зависят от значения смеси сигнала и помехи на входе 11 ци рового согласованного фильтра в эти же моиенты и распределены по нормальному закону. Поэтому после сглаживания выход- ног о сигнала фильтром 1 он используется ДЛ5 формирования напряжения случайного смещения. При этом коэффициент передачи фильтра 1 выбирается таким, что интенсивность напряжения случайного смещения обеспечивает эффективную линеаризацию бинарного квантователя при действии по- меси с амплитудой.

Таким образом, в предлагаемом цифрового согласованном фильтре выражение дл5 отношения сигнал/помеха имеет вид (NSc/Snf. где Sc и Sn - амплитуда сигнала и помехи, что в сравнении с известь ым обеспечивает энергетический выиг- рыи на201д М.дБ.

Формула изобретения Цифровой согласованный фильтр,, содержащий генератор тактовых импульсов, эле мент задержки, ква,нтователь и последо-

вательно соединенные регистр сдвига, весовой сумматор, выход которого является выходом цифрового согласованного фильтра, фильтр нижних частот и первый сумматор, второй вход которого является входом цифрового согласованного фильтра, отличающийся тем, что, с целью повышения помехоустойчивости, в.него введены последовательно соединенные первый дискрети- затор, вход которого соединен с выходом первого сумматора, и второй сумматор, выход которого подключен к входу квантователя, который выполнен многоуровневым, а также второй дискретизатор, вход и выход которого подключены к вторым входам первого и второго сумматоров соответственно, первый элемент ИЛИ, првый вход которого соединен с тактовым входом первого диск- ретизатора и выходом элемента задержки, вход которого соединен с выходом генератора тактовых импульсов, тактовым входом второго дискретизатора и вторым входом первого элемента ИЛИ, выход которого соединен с тактовым входом многоуровневого квантователя, второй элемент ИЛИ, выход которого соединен с входом регистра сдвига, первая и вторая группы элементов И, группа элементов задержки и группа элементов ИЛИ, причем 1-й выход многоуровневого квантователя, где ,2N, N 2, соединен через последовательно соединенные 1-е элемент И первой группы, элемент задержки группы и (1-1)-е элемент ИЛИ группы и элемент И второй группы с (i-1)-M входом второго элемента ИЛИ. выход (1-1}-го элемента ИЛИ группы соединен с вторым входом 1-го элемента ИЛИ группы, второй вход (i-1)-ro элемента И второй группы подключен к 1-му выходу многоуровневого квантователя, первый выход которого соединен через последовательно соединенные первые элемент И первой группы и элемент задержки группы с вторым входом первого элемента ИЛИ группы, а вторые входы всех элементов И первой группы подключены к выходу генератора тактовых импульсов.