Адаптивное устройство разделения неортогональных сигналов двоичной фазовой манипуляции Советский патент 1993 года по МПК H04L27/22 

Фиг.2

Изобретение относится к радиотехнике, в частности к радиоприемным устройствам1, применяемым на линиях многоканальной цифровой связи, и является усовершенствованием известного устройства, описанного в авт.св. № 1450131.

Известно адаптивное устройство разделения неортогональиых сигналов двоичной фазовой манипуляции, содержащее (см,фиг. 1): перемножите/м1-3, блоки 4, 5 формирования опорных-колебаний, фильтры 6-8 нижних частот управляемые усилители-ограничители 9, 10, вычитающие блоки 11,12, решающие устройства 13, 14.

Принцип работы устройства по авт.св. № 1450131 поясним на примере. Смесь двух взаимно неортогональных сигналов, поступая на вход устройства, разделяется на отдельные сигналы путем деманипулиро- вания их в первом 1 и втором 2 перемножителях опорными колебаниями Si(t) и S2(t) соответственно. Одновременно определяется коэффициент взаимной корреляции сигналов третьим перемножителем 3 и третьим фильтром нижних частот ФНЧ 8 и, учитывая вес каждого сигнала в разделяемой смеси, при помощи управляемых усилителей-ограничителей 9, 10 производится компенсация вычитающими блоками 11, 12 продуктов неортогональности в ветвях.

Недостатки адаптивного устройства разделения неортогональных сигналов двоичной фазовой манипуляции:

отсутствие компенсации взаимного влияния сигналов на входах блоков 4,5 формирования опорных колебаний, что неизбежно снижает качестволформирования копий несущих колебаний Si(t) и §2(t);

отсутствие процедур снятия информационной манипуляции на входе блоков 4, 5 формирования опорных колебаний, что также неизбежно приводит к ухудшению качества фильтрации Si(t) и $2(т) по сравнению с достижимым, вследствие того, что полосы, вышеуказанных блоков 4, 5 (определяемые скоростями манипуляции сигналов) оказываются широкими.

Все перечисленные недостатки ухудшают точность оценки опорных колебаний S i(t) и Sa(t) и, следовательно, снижают помехоустойчивость при сильной неортогональности разделяемых сигналов.

Цель изобретения - повышение помехоустойчивости за счет улучшения качества формирования опорных колебаний.

Поставленная цель достигается тем, что в адаптивном устройстве разделения неортогональных сигналов двоичной фазовой манипуляции. Выход первого вычитающего блока соединен с вторым входом первого

формирователя опорного колебаний, выход второго вычитающего блока соединен с вторым входом второго формирователя опорных колебаний, третий вход которого

соединен с вторым выходом первого формирователя опорных колебаний, третий вход которого соединен с вторым выходом второго формирователя опорных колебаний. При этом каждый формирователь опорных коле0 баний выполнен в виде последовательно соединенных ограничителя, первого перемножителя, полосового фильтра и второго перемножителя, а также вычитателя, выход которого соединен с вторым входом

5 первого перемнржителя. причем первый вход вычитателя является первым входом формирователя опорных колебаний, вторым входом которого является вход ограничителя, выход которого соединен с вторым

0 входом второго перемножителя, выход которого является вторым выходом формирователя опорных колебаний, первым выходом которого является выход полосового фильтра, а третьим входом формировате5 ля опорных колебаний является второй вход вычитателя.

Сопоставление с совершенствуемым устройством показывает, что в данном устройстве появились новые блоки, составляю0 щие формирователи опорных колебаний: третий и четвертый вычитающие блоки, четвертый, пятый, шестой и седьмой перемножители, первый и второй полосовые фильтры, первый и второй ограничители, со5 единенные определенным образом. Следовательно, устройство удовлетворяет критерию новизна.

Сравнение предлагаемого устройства с аналогами показывает, что введенные бло0 ки широко известны. Однако при их введении в указанной взаимосвязи с элементами схемы совершенствуемого устройства они проявляют новые свойства, что приводит к улучшению качества формирования опор5 ных колебаний Si(t) и $2(t), а следовательно, и к повышению помехоустойчивости приема . некогерентных сигналов с двоичной фазовой манипуляцией. Это позволяет сделать вывод о соответствии данного технического

0 решения критерию существенные отличия.

На фиг. 1 представлена структурная схема совершенствуемого адаптивного устройства разделения неортогональных сигналов

5 двоичной фазовой манипуляции; на фиг. 2 - структурная схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит первый 1, второй 2, третий 3, четвертый 4, пятый 5, шестой 19, седьмой 20 перемножители, первый 6, второй 7 и третий 8 ФНЧ. первый 9 и второй 10 управляемые усилители-ограничители, первый 11, второй 12, третий 15 и четвертый 16 вычитающие блоки, первое 13 и второе 14 решающие устройства, первый 17 и второй 18 полосовые фильтры, первый 21 и второй 22 ограничители.

Адаптивное устройство разделения неортогональных сигналов двоичной фазовой манипуляции работает следующим образом. Пусть на его входе присутствует смесь сигналов и шума вида:

y(t) -НУ rlSi(t) + (-1) r2S2(t) + n(t), (1) где n(t)- БГШ, со спектральной плотностью мощности N0;

Si(t) Si(tin - 0); S2(t) S2(tir2 0) - несущие взаимно неортогональные колебания;

П, Г2 0, 1 - двоичные синхронные по тактам информационной манипуляции дискретные параметры первого и второго разделяемых сигналов.

Первоначально рассмотрим работы совокупности блоков устройства, обеспечивающих формирование оценок Si(t) и S2(t) когерентных колебаний Si(t) и $2(t).

Для удобства изложения предположим, что мягкие оценки п и Г2 дискретных информационных параметров п и п сигналов (формируемые на выходе ограничителей 21

и 22 в виде ai(-1)п и 02(-1) Ч 0 а 1, О GUI 1), имеются. Кроме того, предположим, что на выходе второго полосового фильтра формирована оценка опорного колебания $2(t). Тогда на выходе седьмого перемножителя 20 присутствует оценка

сигнала в виде оь(-1) 82(1). Следовательно, на выходе третьего вычитающего блока 15

у(г)-а2(-1)Лг282(т) (;-1)г151(т) +

+Н) (t) - оаН) (t) + n(t) (2a) В случае достаточно мощного второго

сигнала можно положить «з 1, т.е. S2(t)

Si(t). Тогда „-- .

y(t) - 02(-1) (t) (-1) r1Si(t) +

-КН -НПЭД + пф(26)

16 tk-1, 1,2,3...

Отсюда следует, что ошибка компенсации второго сигнала на входе тракта формирования оценки Si(t) опорного колебания Si(t) первого сигнала определяется в основном ошибкой оценки Г2 дискретного параметра пг второго сигнала -тем меньшей, чем больше его мощность.

В четвертом перемножителе 4 осуществляется снятие информационной манипуляции с первого сигнала:Л

уМ- oa(-1)Ar2S2(t) спН)

H)r1+r1Si(t) + uS12 + n1(t)(3) tG tk-i;tk

Здесь также используется предположение ой - 1, S2(t) 2 S2(t), а также предполо- 5 жение«1 1 (справедливое также при условии Н2Л Р r/N0 1), и обозначение А $2

A ai(-1)1 A S2(t) «i(-1) - (-1) (t). Необходимо отметить, что при невыполQ нении условий П21, h22 1 процесс снятия информационной манипуляции в четвертом перемножителе 4 приобретает более мягкий характер. Собственно, и при hi2, h22 1 мягкая деманипуляция также имеет

5 место в канале - ведь в данном устройстве применяется так называемая текущая обратная связь.

Далее в первом полосовом фильтре 17 выделяется формируемое опорное колебаQ ние первого Сигнала Si(t), которое поступает на шестой перемножитель 19, в котором на него накладывается информационная манипуляция,-и сигнал вида

ai((t)

5 поступает на инвертирующий вход четвертого вычитающего блока 16.

Далее в тракте формирования опорного колебания второго сигнала, симметричном такому же тракту первого сигнала, рассмот0 ренному выше, аналогичным образом формируете опорное колебание второго сигнала S2(t), предположение о существовании которого было выдвинуто в начале рассмотрения.7

5 Рассмотрим работу всего устройства при разделении взаимно неортогональных

сигналов (-1) r1Si(t) и (-1) (t).

Смесь сигналов (1) деманипулируется в первом 1 и втором 2 перемножителях сфор0 мированными опорными колебаниями Si(t) и S2(t) соответственно. Первый 6 и второй 7 полосовые фильтры отфильтровывают от информационных параметров п и Г2 соответственно первого и второго Сигналов по5 бочные составляющее, w на их выходе формируется напряжение, пропорциональное соответственно

Bi (-1)r1h2i +( + ni

.В2 - (-1) h22 + (-1) MRi2 + nz,(4)

где h2i - JL- / S2i(t)dt- h22 - No tk-1

2 tk 2 «т-;- / 82 (t)dt - отношения энергии

14 ° tk-1

сигналов и спектральной плотности мощности Б ГШ;

9 tk

Rw-тг-- / Si(t)S2(t),n2 - ™° tk-1

отношение взаимной энергии сигналов к спектральной плотности мощности БГШ;

щ, П2 - шумовые случайные составляю щие напряжения на выходе первого и второго ФНЧ соответственно;

р- нормированный к единице коэффициент взаимной корреляции сигналов.

Одновременно опорные колебания разделяемых сигналов перемножаются в третьем перемножителе (3) и интегрируются в третьем ФНЧ с коэффициентом пропорцио- нальнрсти.2/Мо. Таким образом, на его выходе формируется напряжение Ri2, которое поступает в управляющие величиной порогов ограничения входы первого (9) и второго (10) усилителей-ограничителей.

Пусть, например, мощность второго сигнала больше мощности первого, т.е. h22 hi2. Тогда напряжение на выходе второго усилителя-ограничителя 10.

В|с2 Rl2Slgn{B2} + -

H i2Sign{(-1)r2h22} + n2

H)r2Ri2 n2®

так как ; ;. .:- ;.,;.,. , -. - - . ..

VH)) rlRi2/.

Поэтому напряжение на выходе первого вычитающего блока 11 .

Bi1 61 - Bk2(-1) Mhi2 + (-1) Ri + + п2 - (-1) ЧН12 - п2 (-1) Mhi2 + ni - п2,

.-.,. -: (6), ,-,---v;---. :;/

т.е. происходит компенсация более Сильного сигнала для выделения более слабого. При этом сам второй сигнал, как более сильный, не изменяет своего знака при прохождении через второе вычитающий блок 12. Аналогично проявляется компенсация при

..; г лС С : У;;- ;:;;; : ::,ч:;,... .v

Р ешающйе устройства 13 и 14 принимают решение в зависимости от полярности Поступающих на них сигналов в соответствии с Правилом, описываемым функцией Хе- висайда:

Г0,

rect(x)4 1(x) {

lt,,

т.е. на выходах первого 13 и второго 14 решающих устройств формируются значения соответственно первого и второго сигналов.

Таким образом, введение в совершенствуемое устройство по авт.св. № 1450131 цепей взаимной компенсации сигналов на входе блоков 4 и 5 формирования опорных колебаний, а также снятие манипуляции на входах этих блоков соответственно приводит к повышению качества фильтрации

опорных колебаний Si{t) и 82(1) сигналов. Такое повышение качества фильтрации обусловлено как процедурой взаимной компенсации сигналов, непосредственно происходящей в третьем 15 и четвертом 16

вычитающих блоках, так и процедурой дема- нипуляции фильтруемых опорных колебаний сигналов, позволяющих предельно сузить полосы пропускания трактов формирования опорных колебаний сигналов.

. Формул а из об ретенйя

Адаптивное устройство разделения неортргональных сигналов двоичной фазовой манипуляции по авт.св. № 1450131, о т- л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения помехоустЬйчивости за счет улучшения качества формирования опорных колебаний, выход первого вычитающего блока соединен с вторым входом первого формирователя опорных колебаний, выход

второго вычитающего блока соединен с вторым входом второго формирователя опорных колебаний, третий вход которого соединён с вторым выходом первого формирователя опорных колебаний, третий вход

которого соединен с вторым выходом второго формирователя опорных колебаний, при этом каждый формирователь опорных колебаний выполнен в виде последовательно со- единенных ограничителя, первого

перемножителя, полосового фильтра и второго перемножителя, а также вычитателя, выход которого соединен с вторым входом первого перемножителя, причем первый вход вычитателя является первым входом

формирователя опорных колебаний, вторым входом которого является вход ограничителя, выход которого соединен с вторым входом второго перемножителя, выход которого является вторым выходом формирователя опорных колебаний, первым выходом которого является выход полосового фильтра, а третьим входом формирователя опорных колебаний является второй вход вычитателя..,

(Риг.1

Адаптивное устройство содержит семь перемножителей 1-5, 19, 20, три фильтра 6-8 нижних частот, два управляемых усилителя-ограничителя 9, 10, четыре вычитающих блока 11, 12, 15, 16, два решающих устройства 13, 14, два полосовых фильтра 17, 18, два ограничителя 21,22.1-6-11- 13, 11-21-4-17-3-8-9-12-22-5-18-3, 22- 20-15-4, 21-19-16-5, 2-7-12-14, 18-20, 18-2. 17-1, 17-19, 6-9, 8-10-11, 7-10. 2 ил.