Адаптивный корректор Советский патент 1991 года по МПК H04B3/04 

1

(21)4707055/09

(22) 15.06.89

(46) 30.10.91. Бюл. №40

(72) А.М.Боград и Л.Г.Израильсон

(53)621.395.66(088.8)

(56)Авторское свидетельство СССР № 1220130, кл. Н 04 В 3/04, 1986.

Авторское свидетельство СССР № 1540009, кл. Н 04 В 3/04, 1987. (54) АДАПТИВНЫЙ КОРРЕКТОР

(57)Адаптивный корректор относится к электросвязи и другим областям, связан- ным с приемом сигналов данных, сформированных с использованием многопозиционных методов модуляции. Адаптивный корректор содержит аналого-цифровой преобразователь 2, гармонический корректор 3, решающий блок 4, детектор 6 настроечной комбинации, блок 7 памяти, блок 8 нормирования импульсной характеристики, блок 13 центрирования импульсной характеристики, коммутатор 10, блок 9 управления и детектор 11 качества. С целью повышения точности коррекции введен блок 14 формирования сигналов центрирования, в котором реализуется итеративная процедура вычисления адреса отсчета импульсной характеристики, определяющего величину коэффициента центрального отвода адаптивного корректора. 5 ил.

Ј

10 100 00

4

00

Изобретение относится к электросвязи и другим отраслям, связанным с приемом сигналов данных, сформированных с использованием многопозиционных методов модуляции и передаваемых по четырехпро- водным каналам связи.

Цель изобретения - повышение точности коррекции.

На фиг. 1 изображена структурная электрическая схема адаптивного корректора; на фиг. 2 - структурная электрическая схема блока формирования сигналов центрирования; на фиг. 3 - структурная электрическая схема сумматора; на фиг. 4 - структурная электрическая схема олока определения области адреса; на фиг. 5 - структурная электрическая схема блока формирования адреса.

Адаптивный корректор содержит подключенные к входу 1 последовательно соединенные аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 2, гармонический корректор 3, решающий блок 4. один из выходов которого является перв ,IM выходом 5 устройства. Адаптивный корректор содержит также последовательно соединенные детектор 6 настроечной комбинации, информационный вход которого соединен с входом 1 устройства, блок 7 памяти, блок 8 нормирования импульсной характеристики, блок 9 управления коэффициентами, выход которого соединен с уп- равляющим входом гармонического корректора 3, второй информационный выход которого через коммутатор 10 соединен с вторым управляющим входом блока 9 управления коэффициентами, информационный вход которого соединен с другим выходом решающего блока 4 и информационным входом детектора 11 качества, выход которого является вторым выходом 12 устройства. Блок 8 нормирования импульсной характеристики через блок 13 центрирования импульсной характеристики соединен с входом записи блока 14 формирования сигналов центрирования,выход которого через блок 13 центрирования импульсной характеристики соединен с адресным входом блока 7 памяти, вход записи которого соединен с выходом аналого-цифрового преобразователя 2. Второй управляющий выход детектора б настроечной комбинации соединен с управляющими входами коммутатора 10 и детектора 11 качества, а также первым управляющим входом блока 9 управления коэффициентами. Тактовый вход 15 устройства является тактовым входом блока 14 формирования сигналов центрирования и тактовым входом детектора 6 настроечной комбинации, третий управляющий выход которого соединен с управляющим входом блока 14 формирования сигналов центрирования, адресный вход которого соединен с вторым информационным выходом блока 8 нормирования импульсной

характеристики, первый управляющий выход детектора 6 настроечной комбинации соединен с управляющим входом блока 13 центрирования импульсной характеристики, а первый информационный вход коммутатора 10 соединен с шиной логического нуля.

Адаптивный корректор работает следующим образом.

На передающей стороне (не показана)

перед сеансом связи формируется настроечная комбинация, содержащая признак передачи настроечной комбинации (например, передача известного синусоидального сигнала), а затем сигнал настройки (например, в воде одиночного импульса, одиночного импульса с парциальным кодированием и т.п.).

На приемной стороне адаптивный кор- ректор:

а)детектирует признак начала передачи настроечной комбинации;

б)запоминает отсчеты сигнала на выходе аналого-цифрового преобразователя, соответствующие синфазной и квадратурной составляющих импульсной характеристики используемого канала связи;

в)выделяет отсчет импульсной характеристики, имеющий максимальное значение;

г) определяет адрес максимального отсчета импульсной характеристики;

д) нормирует отсчеты импульсной характеристики по отношению к максимальному отсчету;

е) центрирует отсчеты импульсной характеристики;

ж)устанавливает вектор коэффициентов адаптивного корректора, равный норми- рованным значениям импульсной

характеристики, записанным в обратном порядке, причем мнимую составляющую сигнала, соответствующую квадратурной компоненте сигнала, инвертируют (меняют знак на противоположный). Тем самым реализуется согласованный фильтр и следовательно максимизируется отношение сигнал/шум на выходе 5 устройства;

з)переходит в режим приема передаваемой информационной последовательности;

и) в процессе приема передаваемой информационной последовательности осуществляет слежение за изменениями межсимвольной интерференции в принимаемом сигнале, используя адаптивный алгоритм настройки вектора коэффициентов адаптивного корректора;

к) в процессе адаптивной настройки оценивает качество коррекции принимаемого сигнала и при его ухудшении (величина критерия качества превышает заданное значение) формирует сигнал, по которому передающая сторона переходит в режим передачи настроечной комбинации.

Аналоговый сигнал поступает с входа 1 устройства на детектор 6 настроечной комбинации, который по наличию признака начала настроечной комбинации формирует сигнал для выполнения следующих операций:

а)посредством коммутатора 10 на второй управляющий вход блока 9 управления коэффициентами подключается источник логического нуля;

б)в блоке 9 управления коэффициентами к входу цепи формирования коэффициентов подключается первый информационный вход блока 8 нормирования импульсной характеристики

в)осуществляется выдача сигнала Норма1 с выхода детектора 11 качества на второй выход 12 устройства (запрет анализа качества откорректированного сигнала).

По тактам записи, поступающим с выходов детектора 6 настроечной комбинации, в блок 7 памяти записываются отсчеты сигнала с выхода АЦП 2 по адресам, формируемым на выходе блока 13 центрирования импульсной характеристики. Одновременно посредством блока 8 вычисляется значение модуля сигнала, поступающего на вход блока 7 памяти

I hil 2 hRi2 + hQi2.

где hRi, hoi-l-e отсчеты соответственно синфазных и квадратурных составляющих импульсной характеристики.

В блоке 8 определяется адрес отсчета импульсной характеристики канала связи, модуль которого имеет максимальное значение, а также составляющие hRi, hoi этого отсчета, записанные в блоке 7 памяти.

Затем по сигналам, формируемым в детекторе 6 настроечной комбинации, проводится центрирование импульсной характеристики следующим образом.

Введем обозначения N - длина (число комплексных отводов) адаптивного корректора, р - длина (число отсчетов) импульсной характеристики, М0 - адрес отсчета импульсной характеристики, модуль которого имеет максимальное значение.

Учитывая,что значения р и N постоянны и известны, а также, что р N, посредством блока 14 определяется область импульсной характеристики, которая в дальнейшем используется для формирования коэффициентов АК, согласно

h (t) - g(to-1).

где g (t) - импульсная реакция принимаемо- го сигнала.

Пусть NI - адрес отсчета импульсной характеристики определяющего величину коэффициента центрального отвода адаптивного корректора. Тогда посредством блока 14 формируется вспомогательный сигнал 2рез согласно

2рез Јi - 5Ь . N1 -N/2

где 2i - 2 I hi I

% - 2 I hi I

NI f N/2

Затем, при условии di (di - уровень значимости), в блоке 14 реализуется итеративная процедура вычисления адреса NIсогласно

Ni(n + 1) Ni(n)-sgn(Zp«). причем в качестве начального значения NI

используется М0.

т.е. Ni(0) No.

В результате проведения указанной итерационной процедуры выполняется условие 12рез di, что соответствует определению адреса импульсной характеристики для формирования коэффициента передачи центрального отвода адаптивного корректора. После этого посредством детектора б настроечной комбинации формируются сигналк , по которым адрес NI с выхода блока 14 формирования сигналов центрирования поступает на блок 13 центрирования импульсной характеристики, в результате чего обеспечивается считывание отсчетов в обратном порядке по отношению к тому как они были в него исходно записаны.

Учитывая, что посредством блока 8 нормирования выделен сигнал, соответствующий модулю максимального отсчета

импульсной характеристик;) канала связи, в блоке 8 также осуществлявюя нормирование сигналов, соответствующих отсчетам импульсной характеристики канала связи

по отношению к максимальному отсчету. Это обеспечивает возможность коррекции в большом динамическом диапазоне.

Сигналы, соответствующие нормированным отсчетам импульсной характеристики с выходов блока 8 нормирования, записываются в блок 9 управления коэффициентами, формируя вектор коэффициентов адаптивного корректора.

По окончании настроечной комбинации детектор 6 формирует сигналы, по которым:

.а) выход гармонического корректора 3 через коммутатор 10 подключается к блоку 9 управления коэффициентами;

б)блок 9 управления коэффициентами отключается от блока 8 нормирования импульсной характеристики;

в)детектор 11 качества начинает анализ качества от корректированного сигнала;

г)адаптивный корректор переходит в режим адаптивной коррекции межсимвольной интерференции в принимаемом сигнале. При этом на втором выходе решающего блока 4 формируется сигнал ошибки .

В случае, если качество коррекции ухудшилось (величина критерия качества превышает некоторый заданный порог), детектор 11 качества формирует на втором выходе 12 сигнал, по которому по обратному каналу передатчик переводится в режим передачи настроечной комбинации, и описанный процесс повторяется.

В итоге осуществления предварительной установки вектора коэффициентов адаптивного корректора реализуется согласованный фильтр, что обеспечивает в процессе настройки максимизацию отношения сигнал/шум, а при переходе в режим адаптации отслеживание небольших изменений межсимвольной интерференции. При этом точность коррекции в период настройки определяется только выбором числа отводов адаптивного корректора (размерностью вектора коэффициентов).

Рассмотрим подробнее функционирование блоков адаптивного корректора,

Из описания следует, что обеспечивается коррекция сигналов в полосовой области, а следовательно адаптивный корректор должен иметь перекрестную структуру.

В этом случае комплексный коэффициент каждого отвода адаптивного корректора состоит из коэффициентов передачи по прямым и перекрестным связям. В связи с этим комплексный коэффициент передачи 1-го отвода АК может быть выражен следующим образом

Ki Ci + j DI ,

где Ci, DI - коэффициенты передачи 1-го отвода адаптивного корректора по прямой и перекрестной связи соответственно.

Для осуществления полосовой коррекции (фильтрации) сигналы должны приниматься посредством демодуляции на двух ортогональных несущих, в результате на выходе АЦП 2 формируются синфазные (IR и квадратурные ho отсчеты составляющей принимаемого сигнала. Следовательно, адаптивный корректор имеет два канала обработки сигналов: синфазный и квадратурный. Исходя из этого АЦП 2 представляет

собой совокупность двух АЦП, формирующих отсчеты демодулированных сигналов по двум подканалам.

На фиг. 2 представлена структурная схема варианта реализации блока 14 формирования сигналов центрирования, где приняты следующие обозначения: 16 и 19 - сумматоры, 17 - элемент И, 18 - блок памяти, 20 - блок сравнения, 21 - блок

0 определения области адреса, 22 - блок формирования адресов.

В процессе записи отсчетов импульсной характеристики в блок 7 памяти и одновременно в блок 18 памяти записываются

5 модули отсчетов импульсной характеристики с выхода блока 8 нормирования импульсной характеристики.

В блоке 21 формируются области адресов 0-()J и (Ni + N/2)-p, по которые

0 из блока 18 памяти считываются отсчеты модулей импульсной характеристики для вычисления .

На выходе сумматора 19 формируется сигнал 2,ез , который затем сравнивается с

5 уровнем значимости di посредством блока 20 сравнения.

При условии |2рез1 di на выходе блока 20 сравнения формируется сигнал, по которому увеличивается (или уменьшается в

0 зависимости от знака ) на 1 число Ni, поступающее на сумматор 16 с выхода блока 13 центрирования импульсной характеристики.

В результате реализации итерационной

5 процедуры изменяется адрес Ni, а при выполнении условий |2рез1 di изменение числа Ni прекращается. Элемент И 17 необходим для формирования сигналов управления работой блока 18 памяти.

0 Реализация сумматора 16 показана на фиг. 3. Допустим, что посредством сумматора 16 суммируются слагаемые, выраженные прямым кодом со знаком. На фиг. 3 они обозначены sgn а0, ат, аа... ап - знак первый

5 (старший), второй(младший) разряды кодового числа. В соответствии с описанным алгоритмом центрирования максимального отсчета импульсной характеристики в процессе реализации итерационной процедуры

0 величина ,ез изменяется на ±1, пока соблюдается условие di. При этом на вход элемента И 23 с выхода блока 20 сравнивания поступает сигнал в виде Лог. Г и слагаемое, поступающее на вход сумматора 24 с выхода блока 13 центрирования, изменяется на величину, накопленную в сумматоре 25 в зависимости от знака 2,ез .

При этом перед сравнением соответствующих сигналов в блоке 20 сравнения необходимо сформировать модуль сигнала, поступающего на первый вход блока 20 с выхода сумматора 19. В случае, если сравниваемые сигналы выражены числами в прямом коде, это эквивалентно отбрасыванию знакового разряда.

На ф1 -. 4 изображена структурная схема варианта реализации блока 21 определения области адресов. В блоке 26 памяти хранится число, соответствующее Ki/2. На выходе вычитателя 27 формируется сигнал, соответствующий разности (). На вы оде сумматора 28 формируется сигнал, соответствующий сумме (Ni - .N/2). Эти сигналы поступают на выход блока 22 формирования области адресов.

а фиг. 5 изображена структурная схема варианта реализации блока 22 формирования адресов

В начале определения Ь,ез на входы установки сметчиков 29 и 30 поступает сигнал устанавливающий счетчик 29 в нулевое состояние, а счетчик 30 в состояние, соответствующее числу отсчетов импульсной характеристики Р На выходе блока 31 сравнения формируется сигнал в виде Лог. 1 в случае, если код числ, поступающего от счетчика 29, меньше или равен код/, соответствующему (Ni -N/2). На выходе блока 32 сравнения формируется сигнал в виде Лог. 1 в случае, если код числа, поступаю щего от счетчика 30, больше или равен коду числа, соответствующему (N1 + N/2) Следовательно, в начале вычисления на вход элемента И 33 от блока 31 сравнения поступает сигнал в виде Лог. 1, а на вход элемента И 34 поступает сигнал в виде Лог. О, так как сигнал с выхода блока 31 сравнения инвертируется.

Под действием тактовых импульсов, поступающих на вход счетчика 29 с выхода элемента И 33, код на выходе счетчика 29 увеличивается. Сигналы с выхода счетчика 29, соответствующие адресам отсчетов импульсной характеристики в блоке 13 памяти, чеоез коммутатор 35 поступают на выход блока 22 формирования адресов. В случае, когда код на выходе счетчика 29 превышает число, соответствующее 1-N/2), на выходе блока 31 сравнения сформируется сигнал в виде Лог. О, коммутатор 35 переключается, тактовый сигнал начинает поступать на вход счетчика 30 с выхода элемента И 34 и код на его выходе уменьшается. В случае, когда код состояния счетчика 30 меньше числа (N1 + N/2), на выходе блока 32 сравнения сформируется сигнал в виде Лог. О и счетчик 30 останавливается До тех пор пока выполняется условие iSpeal dl.HdBXOfl

элемента И 36 с выхода блока 20 сравнения поступает сигнал в виде Лог. 1 и сигнал установки через элемент И 36 поступает на входы счетчиков 29 и 30.

Как следует из описания работы устройства, для функционирования адаптивного корректора необходимы синхронизированные между собой управляющие последовательности Эти сигналы формируются

0 блоком управления Для упрощения цепи управляющих сигналов и блок управления на фиг 1 не показаны

Формула изобретения Адаптивный корректор, содержащий

5 последовательно соединенные аналого- цифровой поеоораг н, «я, информационный вход которого является входом адаптивного корректора, блок памяти, блос нормирования импульсной характеристики

0 и блок центрирования импульсной характеристики, адресный выход которого соединен с адресным входом блока памяти, а также гармонический корректор, первый информационный выход которого соединен

5 с входом решающего блока, один из выходов которого является первым выходом адаптивного корректора, а другой выход со- единен с информационными входами б . управления коэффициентами и детектор1

0 качества, выход которого является вторые выходом адаптивного корректора, тактовый вход которого является актовым входом детектор-, настроечной комбинации, информационный вход которого соединен с

5 вхс ,.зм адаптивною корректора, а первый управляющий выход соединен с управляющим входом блока памяти и установочным входом блока центрирования импульсной характеристики, второй управляющий вы0 ход детектора настроечной комбинации соединен с управляющим входом детектора качества с управляющим входом коммутатора, первый информационный вход которого соединен с шиной логи (еского нуля и с

5 первым управляющим в/с- ,ом блока управления коэффициентам выход которого соединен с управляющим входом гармонического корректора, а первый информационный выход блока нормирования

0 импульсной характеристики соединен с информационным входом блока управления коэффициентами, отличающийся тем, что, с целью повышения точности коррекции, введен блок формирования сигналов

5 центрирования, при этом второй информационный выход блока нормирования импульсной характеристики соединен с первым входом записи блока формирования сигналов центрирования, выход которого соедийен с другим входом записи блока

центрирования импульсной характеристики, информационный выход которого соединен с вторым входом записи блока формирования сигналов центрирования, третий управляющий выход детектора настроечной комбинации соединен с управля- ющим входом блока формирования

сигналов центрирования, тактовый вход ко- ным входом гармонического корректора.

От 5ло ко 6

От блока 8

От 5/юка13

торого соединен с тактовым входом адаптивного корректора, второй информационный выход гармонического корректора через коммутатор соединен с вторым управляющим входом блока управления коэффициентами, а выход аналого-цифрового преобразователя соединен с информационблок 3

Фиг. 2

fpi/гЗ

Фиг. У

ти

JJ

29

От

блока

20

t/cr

От блока 27

,Наблок22

t

31

-

35

Ma блок 18