Согласованный фильтр Советский патент 1993 года по МПК H04B1/10 

Изобретение относится к радиотехнике и электросвязи и может быть использовано в асинхронно-адресных системах передачи информации.

Цель изобретения - повышение отношения сигнал-шум.

На фиг. 1 показана электрическая структурная схема согласованного фильтра; на фиг. 2 - схема линии задержки; на фиг. 3

- схема первого блока задержки; на фиг. 4 - схема второго блока задержки; на фиг. 5 - схема блока формирования копии сигналов; на фиг. 6 - схема коммутатора; на фиг. 7 - схема блока обнаружения границ сигналов; на фиг. 8 - схема квантователя уровня,

Устройство для приема псевдослучайных сигналов (фиг. 1) содержит импульсный модулятор 1, генератор 2 тактовых импульсов, линию 3 задержки, N умножителей 4- 1...4-N, m сумматоров 5-1...5-m, N т

фазовращателей 6-1-1.,.6-N-m, m пороговых блоков 7-1...7-т, блок 8 формирования копий сигналов и блок 9 обнаружения границ сигналов.

Линия задержки 3 (фиг. 2) содержит первый блок 10 задержки и вторые 11-1...11- (N-1) блоки задержки.

Первый блок 10 задержки (фиг. 3) содержит элемент задержки 12 и элемент памяти 13.

Второй блок 11-1 задержки (фиг. 4) содержит элементы задержки 13, 14, элемент памяти 15, ключ 16 и элемент вычитания 17,

Блок 8 формирования копий сигналов (фиг. 5) содержит формирователи 19-1... 19- N/2 копии сигналов, каждый из которых содержит коммутатор 20, элемент задержки 21, ключ 22 и элементы постоянной памяти 23-1...23-т.

Коммутатор (фиг. 6) содержит ключи 24- 1...24-т и сумматор 25.

Блок 9 обнаружения границ сигналов (фиг. 7) содержит элементы задержки 26-1, 26-2, квантователь 27 уровня, элементы ИЛИ 28, 29, 30, элемент ИЛИ-НЕ 31, элементы И 32, 33, 34, 35, триггер 36, элемент НЕ 37, элемент задержки 38, 39.

Квантователь 27 уровня (фиг. 8) содержит формирователь 40 модуля, пороговые блоки41-1...41-(т+1),элементы НЕ 42-1...42- т, элементы И 43-1...43-т.

Устройство для приема -псевдослучайных сигналов работает следующим образом.

(Л

VI

00

о о о ел

На .вход поступает групповой сигнал, представляющий собой сумму m сигналов, каждый из которых является определенной последовательностью (отличной от других) N/2 элементарных импульсов, имеющих длительность t и амплитуду + U или -U, Пронумеруем сигналы индексами , 2,..., т, Каждый сигнал имеет свой момент to проявления начала этого сигнала на входе устройства, причем эти моменты для различных i распределены некоторым случайным, заранее не известным образом на интервале времени от Ti до Та в соответствии с равномерным случайным законом. Групповой сигнал проходит через импульсный модулятор 1, тактируемый генератором 2 тактовых импульсов, период следования которых равен т/2, а длительность ти т /2, и преобразуется в тактированный групповой сигнал (ТГС), в котором моменты td появления начала сигналов на входе линии 3 задержки могут принимать лишь счетное число значений с шагом т /2. ТГС проходит через линию 3 задержки, причем процесс прохождения также тактируется генератором 2 тактовых импульсов. Причем наименьший по значению момент td с последующим за ним интервалом времени длительностью т /2 за нулевой дискретный момент времени, и в последующем процесс работы устройства будем рассматривать в дискретном времени, каждому моменту которого соответствует определенный интервал непрерывного времени длительностью г/2. Дискретный момент появления начала i-ro сигнала на входе линии 3 задержки обозначим через 0 ( &, е {0,1,2,...,2 (Т }, где % - наименьшее целое число, ближайшее к числу ). Дискретная длительность задержки процесса на ji-м выходе линии 3 задержки по отношению к процессу на ее входе равна J1-1 В каждый дискретный момент времени d 0,1,2,...,2(T2-Ti)+ r N/2)/r) ТГС появляется на выходах линии 3 задержки в параллельном коде, усиливается умножителя 4 в К-1 раз и поступает через соответствующую группу фазовращателей 6-1...6-N-I, настроенную на i-ый сигнал. На входы сумматора 5-i для пояснения понятие настроенная пронумеруем импульсы в последовательности, соответствующей i-му сигналу, номера- ми ,2,..,,N/2, соответственно, с последнего до первого по времени импульса. Тогда, если К-ый импульс имеет амплитуду +U, то фазовращатель б-K-i работает таким образом, что напряжение на его выходе равно напряжению на входе, если же К-ый импульс имеет амплитуду -U, напряжение на выходе фазовращателя б-K-i равно напряжению на выходе лишь по модулю и имеет противоположный знак. В результате на выходе сумматора 5-i присутствует от5 клик по напряжению, равный сумме двух величин, одну из которых можно назвать детерминированной, а другую - случайной. В моменты d 0- + N детерминированная величина равна N U, а в моменты № &, + 10 +N - нулю. В пороговом блоке 7-i выставляется заранее заданное и одинаковое для всех i значение порога Unop. Если в некоторый момент d отклик на выходе сумматора 5-i превыситзначение Unop, на is-м информаци15 онном входе блока 8 формирования копий сигналов появляется напряжение, переводящее его в состояние готовности выдать на свои выходы в параллельном коде копию i-ro сигнала. Таким образом, в каждый мо0 мент d блок 8 находится в состоянии готовности выдать на свои выходы в параллельном коде сумму копий сигналов, для которых отклики на выходах соответствующих им сумматоров 5 превысили значе5 . ние Unop. Разрешающий импульс на выдачу копий на выходы блока 8 поступает из блока 9 обнаружения границ сигналов в случае, если в момент d-1 напряжение на (N-1)roM выходе линии 3 задержки изменилось на

0 величину + U по отношению к напряжению на этом же выходе в момент d-2. Разрешающий импульс формируется из тактового, поступающего на тактовый вход блока 9 с выхода генератора 2 в момент d, и поступает

5 на разрешающий вход блока 8. При поступлении разрешающего импульса блок 8 в момент d+1 выдает на свои выходы в параллельном коде сумму копий сигналов, для которых в момент d отклики на выходах

0 соответствующих их сумматоров 5 превысили значение Unop. Сумма копий в параллельном коде поступает на компенсационные входы линии 3 задержки, где вычитается из ТГС.

5 Предполагается, что устройство согласовано с первым i 1 сигналом. Точность приема определяется значением случайной составляющей отклика на выходе сумматора 5-1 в момент 0-t + N: чем меньше средне0

квадратичное значение этой величины

(среднеквадратичное по множеству опытов), тем выше точность. Указанная случайная составляющая будет равна сумме откликов сигналов, для которых сигна- 5 лов, для которых & 6i и которые не были вычтены из ТГС (либо по причине того, что отклик на выходе сумматора 5-i в момент $i+ N не превысил значения Unop, либо потому, что в момент &, + N на блок 8 не

поступил разрешающий импульс с блока 9), а также инверсий сигналов, которые были ошибочно введены в ТГС до момента 01+N (па причине того, что отклики на выходах сумматоров 5, соответствующих этим сигналам, в моменты d Ј N превысили значение Unop и в эти же моменты на блок 8 поступил разрешающий импульс с блока 9). При достаточно большом значении интервала времени Т2-Т1 и правильно выбранном значении Unop можно добиться практического отсутствия к моменту #i + N не вычтенных из ТГС сигналов с ф $1 и ошибочно введенных в ТГС инверсий сигналов. Тогда, если выбрать ортогональное множество сигналов, рассматриваемая случайная составляющая будет практически равна сумме откликов сигналов, для которых .

Формула изобретения

Согласованный фильтр, содержащий последовательно соединенные генератор тактовых импульсов и импульсный модулятор, информационный зход которого является входом согласованного фильтра,

линию задержки, тактовый вход которой соединен с выходом генератора тактовых импульсов, N умножителей, m сумматоров и N m фазовращателей, причем информаци5 онный вход линии задержки подключен к выходу импульсного модулятора, каждый из N входов m сумматоров через соответствующие ему последовательно соединенные фазовращатель и умножитель подключен к

0 соответствующему выходу линии задержки, а выход первого из m сумматоров является выходом согласованного фильтра, отличающийся тем, что, с целью повышения отношения сигнал/шум, в него введены m

5 пороговых блоков и блок формирования копий сигналов, каждый из m информационных входов которого через одноименный пороговый блок подключен к выходу одноименного сумматора, a N/2 выходов под0 ключены к одноименным информационным входам линии задержки, а также блок обнаружения границ сигналов, тактовый вход которого подключен к выходу генератора тактовых импульсов, информационный вход

5 подключен к (Ы-1)-му выходу линии задержки, а выход - к разрешающему входу блока формирования копий сигналов.

ФигМ

I

/77 /

Использование: радиотехника и электросвязь - в асинхронно-адресных системах передачи информации. Сущность изобретения: устройство для приема псевдослучайных сигналов содержит импульсный модулятор, генератор тактовых импульсов, линию задержки, N умножителей, m сумматоров, N m фазовращателей, m пороговых блоков, блок формирования копий сигналов, блок обнаружения границ сигналов. 8 ил.

25

Т

X gtez У

Фи2.7

15

фиг.&