Регенератор двоичных сигналов Советский патент 1991 года по МПК H04L7/02 

Изобретение относится к радиотехнике и может найти применение в системах передачи дискретной информации широкополосными сигналами по каналам с замираниями и рассеянием во времени, а также в радиотехнических системах обнаружения и классификации сигналов на фоне нестационарных по дисперсии помех.

Целью изобретения является повышение помехоустойчивости.

На чертеже приведена структурно-электрическая схема предлагаемого регенератора.

Регенератор содержит согласованные фильтры 1 и 2, амплитудные детекторы 3 и 4, обнаружитель 5, содержащий первый б, второй 7, третий 8 и четвертый 9 блоки задержки, первый 10, второй 11, третий 12 и четвертый 13 делители напряжения, первый 14, второй 15, третий 16 и четвертый 17 пороговые блоки, первый 18 и второй 19 решающие блоки, первый 20 и второй 21 блоки оценки амплитуды и первый 22 и второй 23 ключи, а также умножители 24 и 25, вычислитель 26 разности, интегратор 27, решающий блок 28, первый ключ 29, первый блок 30 памяти, второй 31 и третий 32 ключи, второй блок 33 памяти, четвертый ключ 34, дополнительный вычислитель 35 разности, пятый ключ 36, третий блок 37 памяти, шестой 38 и седьмой 39 ключи, четвертый блок 40 памяти, восьмой ключ 41, первый 42, второй 43. третий 44 и четвертый 45 коньюн- кторы, первый элемент 46 задержки, блок 47 управления коэффициентом деления, инвертор 48, второй элемент 49 задержки, блок 50 формирования порогового напряжения, опорный генератор 51 и делитель 52 частоты.

Регенератор работает следующим образом.

На вход подается сигнал, принимаемый на фоне аддитивного шума неизвестной мощности и неравномерным энергетическим спектром, причем каждая посылка передается широкополосным сигналом Si(t) или S2(t). Передаваемые сигналы ортогональны. Проходя согласованные фильтры 1 и 2, сигнал сжимается во времени и происходит разделение лучей.

Введем следующие обозначения:

Vgi(K) - напряжение на выходе g-ro (g 1, 2) амплитудного детектора (3, 4) в 1-ом элементе временной дискретизации на к- ом такте; I 1, 1о. где LO - количество элементов временной дискретизации на

к-ом такте; Vgi(K) - сигнальное напряжение на выходе первого элемента yG задержки

0

5

0

в g-ом канале в 1-ом элементе времени дискретизации на к-ом такте;

Vgi (К) - опорное напряжение на выходе второго элемента 49 задержки в g-ом канале в 1-ом элементе временной дискретизации на к-ом такте.

С выходом амплитудных детекторов 3, 4 сигналы подаются на первый вход первого делителя 10 напряжения непосредственно, а на второй вход - через первый блок 6 задержки, на входы второго делителя 11 напряжения через первый 6 и третий 8 блоки задержки и непосредственно на вход блока 20 оценки амплитуды в обнаружителе 5.

Таким образом на выходах делителей 10 и 11 напряжения формируются функции контраста

- V&i (К)

W1 СЮ

Ш (К)

Vgi (К) VaiOO

Vgi (Ю

g-1.2

(1).

Решение о наличии сигнала в g-ом кана- ле (g 1, 2) обнаружения выносится решающим блоком 18 или 19 при одновременном превышении обеими функциями контраста (1) заданного порогового уровня Z0, однозначно определяемого вероятностью лож- ной тревоги, вырабатываемого блоком 50 формирования порогового напряжения и подаваемого на другие входы пороговых блоков 14 и 15 обнаружителя 5.

В те моменты времени, когда принима- ется решение о наличии (гипотеза Hi) и отсутствии (гипотеза Н0) сигнала (луча) в соответствии с решающим правилом

fogi, (К) Zo) n foafc (К) Zo) j Hi (%ii(K)$Zo)n(i2(K)Zo)1H (%., (К) Zo)n(%,2 (К) Zo)M°

(2)

на выходах решающих блоков 18 и 19 появ- ляется единичный или нулевой потенциал, который подается соответственно на первые входы третьего 44 и четвертого 45 коньюнкторов. При этом в момент принятия решения о наличии сигнала открывается первый ключ 22 и с выхода блока 20 оценки амплитуды сигнал подается на вторые входы умножителей 24 и 25. Если сигнал в некоторый момент времени не обнаруживается, то оценка амплитуды равна нулю.

В результате перемножения огибающей процесса на оценку амплитуды сильные лучи усиливаются больше (подчеркиваются), а слабые - меньше (подавляются). После перемножения на оценку амплитуды сигналы вычитаются и на выходе вычислителя 26

разности получается биполярный видеосигнал. Мощности обнаруженных лучей сумми- руются в интеграторе 27. Наличие умножителей 24 и 25, а также обнаружителя 5, реализующего алгоритм двустороннего контраста, позволяет отделить сигналы лучей от тех временных интервалов, где присутствует только шум, обнаруживать сигналы при априоринеизвестной интенсивности шума, а также осуществить весо- вое суммирование обнаруженных лучей. Решение о значении дискретного информационного параметра V(t) ±1 принимается в решающем блоке 28 путем опроса один раз за такт состояния интегратора 27. Если в момент опроса напряжение на выходе интегратора 27 положительно, то принимается решение о том, что передан символ 1 при отрицательном выходном напряжении интегратора 27 принимается реше- ние в пользу символа О (этому соответствует нулевой потенциал на выходе решающего блока 28). Моменты регистрации символов (моменты опроса) определяются импульсами, следующими с периодом Т0 и поступающими на второй вход решающего блока 28 с первого импульсного выхода делителя 52 частоты. Эти же импульсы через первый элемент 63 задержки поступают на второй вход интегратора 27 для его обнуления. Вероятность ошибочной регистрации символов минимальна, если в интервал интегрирования попадают сигналы лучей одной полярности, относящиеся к одному переданному символу. Это воз- можно, когда импульсы, управляющие работой решающего блока 28 и обнуляющие интегратор 27, располагаются между последним лучом предыдущей посылки и первым лучом последующей посылки. При этом предполагается, что интервал рассеяния сигнала во времени Тр меньше тактового интервала Т0 на некоторую защитную величину.

При появлении на объединенных выхо- дах третьего 44 и четвертого 45 конъюнкто- ров импульса обнаружения и отсутствии запрещающего (нулевого) потенциала на вторых входах третьего 44 и четвертого 45 конъюнкторов, замыкаются ключи 29 и 32, а амплитуды процессов, действующих в эти моменты времени на выходах умножителей 24 и 25, запоминаются в первом 30 и втором 33 блоках памяти. Один раз за такт на втором импульсном выходе дели- теля 52 частоты появляется синхроимпульс, который, пройдя второй элемент 49 задержки, замыкает ключи 38 и 41. В эти моменты времени информация с выхода первого 30 и третьего 33 блоков памяти

переписывается соответственно в третий 37 и четвертый 40 блоки памяти. Таким образом в моменты появления синхроимпульсов на выходах блоков 30 и 33 присутствуют напряжения, имевшие место в момент последнего обнаружения луча на текущем к-ом такте, а на выходах блоков 37 и 40 присутствуют напряжения, имевшие место в момент последнего обнаружения луча на предыдущем (к - 1)-ом такте. В качестве блоков памяти могут быть использованы, например, конденсаторы в цепи с малой постоянной времени заряда (меньшей, чем длительность элемента временной дискретизации) и большой по сравнению с тактом постоянной времени разряда.

Опрос состояния интегратора 27 в решающем блоке 28 и обнуление интегратора

27происходит раньше на величину д, чем на втором импульсном выходе делителя 52 частоты появляется очередной синхроимпульс, временное положение которого и определяет текущую оценку ri(K) задержки первого луча (К - номер такта). Таким образом к моменту появления синхроимпульса решение о значении информационного дискретного параметра V(t) уже принято и на

выходе решающего блока 28 к моменту п(К) устанавливается единичный или нулевой потенциал.

Единичный потенциал на выходе решающего блока 28 открывает первый коньюн- ктор 42, запирая через инвертор 48 второй коньюнктор. Нулевой потенциал на выходе решающего блока 28, наоборот, запирает первый коньюнктор 42 и открывает второй коньюнктор 43. Таким образом синхронизирующий импульс, поступающий в момент

времени Г|(К) на первые входы конъюнкторов 42 и 43, появляется в зависимости от потенциала на выходе решающего блока

28либо на управляющих входах ключей 31 и 36, либо на управляющих входах ключей 34 и 39. В результате на входы дополнительного вычислителя 35 разности поступают либо напряжения с входов первого 30 и третьего 37 блоков памяти, либо напряжения с выходов второго 33 и четвертого 40 блоков памяти.

Таким образом в блоках 30 и 33 памяти на текущем к-ом такте запоминаются величины А|(К) Vgi(K), где Ai(K) - оценка амплитуды входного сигнала в l-ом элементе временной дискретизации на к-ом такте, а в блоках 37 и 40 памяти на к-ом такте хранятся величины Ai(K-1) Vgi(K-1). Следовательно, в

момент времени г(К), когда на втором импульсном выходе делителя 52 частоты появ

ляется синхроимпульс, замыкающий одну из пар ключей 31 и 36 или 34 и 39, на выходе дополнительного вычислителя 35 разности образуется сигнал коррекции

AV(K)-Ai(K)-Vgi(K)-Ai(K-1)x

XVg|(K-1).(3)

При формировании сигнала коррекции и перезаписи информации из первого 30 и второго 33 блоков памяти соответственно в третий 37 и четвертый 40 блоки памяти импульсы обнаружения запрещаются с помощью коньюнкторов 44 и 45 импульсами запрета, за счет чего состояние первого 30 и второго 33 блоков памяти остается неизменным.

В момент времени т(К) - yi производится опрос интегратора 27 с последующим его обнулением. В результате опроса в решающем блоке 28 принимается решение в пользу символа 1. В результате з ого решения в момент времени п(К) на входы дополнительного вычислителя 35 разности поступают сигналы с выходов первого 30 и третьего 37 блоков памяти. При этом на выходе дополнительного вычислителя 35 разности формируется отрицательный сигнал коррекции.

AV (К) - V (К) Vgi (К) - AI (К-1) х

х Vgi (К-1).(4)

так как в интервале КТ0, (К + 1)Т0 на выходе первого амплитудного детектора 3 действует только шум и в первый блок 30 памяти в моменты обнаружения записываются значения шумовой реализации, а в интер,- вале (К - 1)Т0, КТ0 на выходе первого ампдитудного детектора 3 действует смесь сигналов с шумом и в третий блок 37 памяти в момент ri (К - 1) переписывается случайная величина, которая определяется суммарным напряжением шума и сигнала третьего луча.

В момент времени г (К + 1) - 5i принимается решение в пользу символа (-1), на выходе решающего блока 28 устанавливается нулевой потенциал, под действием

которого в момент п(К + 1) на выходы дополнительного вычислителя 35 разности поступают сигналы с выходов второго 33 и четвертого 40 блоков памяти. При этом также формируется отрицательный сигнал коррекции

AV(K f 1) Аг(К+1) -V9i(K+1)- - А| (К) Vgi (К ).(5)

5

0

0

5

0

5

0

5

0

Под действием сигнала коррекции

оценка ri (К) уменьшается, стремясь к ri(K), так как задержка синхроимпульсов уменьшается, стремясь к задержке первого луча. При следовании подряд нескольких посылок одного знака в идеальной ситуации при отсутствии шумов и замираний Д V (К) О, так как сигналы на двух соседних посылках одинаковы. В реальной же ситуации при следовании подряд нескольких посылок одного знака математическое ожидание сигнала коррекции равно нулю, т.е.

ггм Д V(K) 0.

Очевидно, что в этом случае принимаемый сигнал не несет з себе синхронизирующей информации. Таким образом знак сигнала коррекции меняется при переходе

через ri(K). Описанная процедура формирования Д V(K) рассматривается для случая,

когда т (К) п (К). При г (К) п (К) процедура формирования аналогична, при этом Д V(K) 0. Дисперсия ошибки оценки п(К) при фиксированном отношении сигнал/шум определяется коэффициентом усиления блока 47 управления коэффициентом деления. Из двух членов, стоящих в правой части выражения (3), при правильном обнаружении луча и разнополярных соседних посылках один член с точностью до оценки амплитуды представляет собой огибающую шума, а другой - огибающую смеси сигнала и шума, так что в регенераторе сигнал коррекции определяется амплитудой сигнала.

Использование каналов обнаружения, реализующих алгоритм двустороннего контраста, позволяет регенератору функционировать в условиях априорной неопределенности, когда интенсивность мешающих шумов неизвестна.

Таким образом при приеме сигналов на фоне аддитивных шумов меняющейся интенсивности никакой подстройки порога под фактические значение уровня шумов не требуется и обеспечивается высокая устойчивость к изменению формы спектра мешающих шумов.

5

Формула изобретения 1. Регенератор двоичных сигналов по авт.св. № 723785, отличающийся тем, что, с целью повышения помехоустойчивости при воздействии аддитивных шумов меняющейся интенсивности, введены блок формирования порогового напряжения и четвертый коиьюнктор, первый и второй входы и выход которого соединены соответственно с третьими выходами обнаружителя и делителя частоты и выходом третьего конъюнктора, а выход блока формирования порогового напряжения подключен к дополнительному входу обнаружителя.

2. Регенератор по п.1, отл и ч а ю щи й- с я тем, что обнаружитель выполнен в виде первого и второго блоков оценки амплитуды, первого и второго блоков задержки, последовательно соединенных первого делителя напряжения, первого порогового блока, первого решающего блока и первого ключа, последовательно соединенных третьего блока задержки, второго делителя напряжения и второго порогового блока, последовательно соединенных третьего делителя напряжения, третьего порогового блока, второго решающего блока и второго ключа и последовательно Соединенных четвертого блока задержки, четвертого делителя напряжения и четвертого порогового блока, причем первый вход первого делителя напряжения соединен с входами первого блока оценки амплитуды, третьего блока

держки и первого блока задержки, выход которого подключен к вторым входам первого и второго делителей напряжения, первый вход третьего делителя напряжения

соединен с входами второго блока оценки амплитуды, четвертого блока задержки и второго блока задержки, выход которого подключен к вторым входам третьего и четвертого делителей напряжения, вторые входы всех пороговых блоков объединены, выходы второго и четвертого пороговых блоков подключены к вторым входам соответственно первого и второго решающих блоков, выходы первого и второго блоков оценки

амплитуды подключены к вторым входам соответственно первого и второго ключей, выходы которых являются первым выходом обнаружителя, вторым и третьим выходами и первым и вторым входами которого являюте я соответственно выходы первого и второго решающих блоков и входы первого и второго блоков задержки, а второй вход первого порогового блока является дополнительным входом обнаружителя.

Изобретение относится к радиотехнике и может найти применение в системах передачи дискретной информации широкополосными сигналами по каналам с замираниями и рассеянием во времени, а также в радиотехнических системах обнаружения и классификации сигналов на фоне нестационарных по дисперсии помех. Целью изобретения является повышение помехоустойчивости. Регенератор содержит согласованные фильтры 1 и 2, амплитудные детекторы 3 и 4, обнаружитель 5, блок 50 формирования порогового напряжения, опорный генератор 51, делитель 52 частоты, блок 47 управления коэффициентом деления, решающий блок 28, элементы 46 и 49 задержки, интегратор 27, конъюкторы 42 - 45, инвертор 48, умножители 24 и 25, вычислители 26 и 35 разности, ключи 29, 31, 32, 34, 36, 38, 39 и 41 и блоки 30, 33, 37 и 40 памяти. В данном регенераторе использование каналов обнаружения, реализующих алгоритм двустороннего контраста, позволяет функционировать ему в условиях априорной неопределенности, когда интенсивность мешающих шумов неизвестна. 1 ил.