Устройство для статистического обнаружения дискретных сигналов в каналах связи с межсимвольной интерференцией Советский патент 1993 года по МПК H03M13/02 H04L1/20 

Изобретение относится к технике электросвязи и может использоваться в системах передачи данных, контроля и управления, являясь усовершенствованием известного устройства по авт. св. № 985958.

Цель изобретения-повышение помехоустойчивости устройства при действии нестационарных помех.

На фиг. 1 показана схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - схема анализатора помех.

Устройство для статистического обнаружения дискретных сигналов в каналах связи с межсимвольной интерференцией содержит приемник 1 непрерывных сигналов, сумматор 2, решающий блок 3, регенератор сигналов 4, формирователь гипотетических сигналов 5, сумматор 6 по модулю т, умножитель 7 на коэффициенты шумовых остатков, суммирующий блок 8, блок 9 задержки, детектор 10 качества, формирователь 11 последовательности стираний, блок 12 совпадения, накопитель 13, управляемый тактовый генератор 14, блок 15 записи и считывания, анализатор 16 помех.

Выход приемника непрерывных сигналов 1 соединен через детектор качества 10 со вторым входом формирователя последовательности стираний 11 и через регенератор m сигналов 4 с первым входом формирователя гипотетических сигналов 5, выходы которого соединены с входами сумматора 6 по модулю т, выходы которого через умножитель 7 на коэффициенты шумовых остатков соединены со входами сум- мирующего блока 8, выход которого соединен со вторым входом сумматора 2, первый вход которого через блок 9 задержки подсоединен к выходу приемника 1 непрерывных сигналов. Выход решающего блока 3 соединен со входом блока записи и считывания 15, первый выход которого сое00

О

о

х|

ч

ю

динен со вторым входом формирователя 5 гипотетических сигналов. Выход управляемого тактового генератора 14 соединен со вторым входом решающего блока 3, объединенным с первым входом формирователя 11 последовательности стираний, соответствующий выход которого соединен с первым входом блока 12 совпадения, второй вход которого подключен ко второму выходу блока 15 записи и считывания. Выход блока 12 совпадения соединен с первым входом накопителя 13, второй вход которого соединен с выходом детектора качества и со вторым входом формирователя 11 последовательности стираний, выходы которого подключены к соответствующим входам сумматора 6 по модулю т. Вход анализатора 16 помех соединен с выходом блока 9 задержки, а выход анализатора 16 помех подключен управляющим входом детектора качества 10 и решающего блока 3, первый вход которого соединен с выходом сумматора 8. Выход накопителя 13 подключен к входу управляемого тактового генератора 14. Вход приемника 1 непрерывных сигналов является входом устройства, а выход решающего блока 3 является выходом устройства.

Анализатор 16 помех содержит усилитель 17 с регулируемым коэффициентом усиления, усилитель 18с постоянным коэффициентом усиления, компаратор 19, ключ 20, сумматор 21, блок 22 сравнения.

Вход усилителя 17 с регулируемым коэффициентом усиления соединен с входом усилителя 18с постоянным коэффициентом усиления и является входом анализатора 16 помех. Выход усилителя 17с регулируемым коэффициентом усиления подключен к вторым входам сумматора 21 и блока 22 сравнения и входу компаратора 19, выход которого подключен к второму управляющему входу ключа 20.

Выход усилителя 18 с постоянным коэффициентом усиления подключен к первому входу ключа 20, выход которого подключен к первому входу сумматора 21, выход которого соединен с первым входом блока 2 сравнения, выход которого подключен к второму управляющему входу усилителя 17 с регулируемым коэффициентом усиления и является выходом анализатора 16 помех.

Сущность работы элементов, содержащихся в анализаторе помех 16, заключается в следующем.

Введенные элементы реализуют процедуру обучения с выравненными ошибками, которая описывается следующим математическим выражением:

V(n + 1) V(n)+ /JnQ(n),

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

Y(n), VT(n)Y (n) П

где Q(n) {

-Y(n), VT(n)Y(n)n

и сходимость которой к минимуму вероятности ошибки доказана.

Указанное математическое выражение реализуется следующими техническими устройствами:

У(п + 1), V(n) - коэффициенты усиления усилителя 17с регулируемым коэффициентом усиления, выполненного по стандартной схеме:

РП - характеризует шаг, с которым данная процедура сходится к минимуму вероятности ошибки и реализуется, например, коэффициентом усиления усилителя 18 с постоянным коэффициентом усиления, выставляемом вручную или автоматически в зависимости от характера нестационарной помехи в канале связи, причем, для большей точности работы устройства РП« V(n);

Y (n) - образцы канальных сигнало в, искаженные помехой и поступающие на выход приемника 1;

П - величина порога компаратора 19.

По указанному алгоритму, в зависимости от уровня помех в канале связи на выходе анализатора помех 16 вырабатывается сигнал, уровень которого пропорционален помехе, действующей в данный момент времени в канале связи. Этот сигнал регулирует порог решающего блока 3 и детектора качества 10, что увеличивает вероятность принятия этими блоками правильного решения. Следовательно, так как при принятии решения учитывается мгновенная помеха, то при посимвольном приеме это позволило повысить вероятность принятия правильного решения о принимаемом символе и его качестве, тем самым повысить помехоустойчивость всего устройства в целом.

Компаратор 19 выполнен по стандартной схеме и производит сравнение информационного сигнала с опорным сигналом, величины которого подбирается один раз, например при подаче эталонного информационного сигнала, не искаженного помехой.. При этом опорный сигнал выбирается таким, чтобы управляющие воздействия с выхода блока 22 сравнения были минимальными.

Ключ 20 пропускает сигнал с выхода усилителя 18 с постоянным коэффициентом усиления либо инверсно, либо неинверсно, в зависимости от управляющего воздействия с выхода компаратора 19. При этом если сигнал на выходе компаратора 19 больше опорного, то сигнал с выхода усилителя 18с постоянным коэффициентом усиления через ключ 20 пропускает инверсно и наоборот. Техническая реализация ключа 20 известна. Он может быть выполнен в виде двух совмещенных ключей на транзисторах с различным типом проводимости. При этом управляющем воздействии один ключ закрыт, другой открыт, соответственно ключи пропускают сигнал с различным знаком. Блок 22 сравнения сравнивает сигнал V Y с выхода усилителя 17 с регулируемым коэффициентом усиления с сигналом V Y ±p У с выхода сумматора 21 и вырабатывает при неравенстве сигналов управляющий сигнал, пропорциональный разности сравниваемых сигналов.

Устройство работает следующим образом.

Принятые колебания с выхода приемника 1 непрерывных сигналов поступают на входы детектора 10 качества и регенератора 4 m-ичных сигналов. С выхода детектора 10 качества сигналы записываются в накопитель 13 и формирователь 11 последовательности стираний, а с выхода регенератора 4 m-ичных сигналов в формирователь гипотетических сигналов 5. Скорость записи в формирователи 5 и 11, строящихся на основе сдвигающих регистров длин соответственно п и разрядов, равна скорости

манипуляции V.

С выхода формирователя 5 гипотетических сигналов сигналы поступают на первую группу из L входов сумматора 6 по

модулю m на другую группу из вхо

дов которого поступают сигналы с выходов формирователя 11 последовательности стираний, при этом скорость изменения состояний на выходах формирователя 5 всегда равна, в то время как скорость изменения состояний на выходах формирователя 11 зависит от числа ©сигналов стираний, записанных в формирователь 11 последовательности стираний, накопитель 13. Сигналы с выхода накопителя 13 являются управляющими для управляемого тактового генератора 14, который изменяет скорость состояний на выходах формирователя 11 последовательности стираний по

закону Vm , что за время приема одного символа на выходе сумматора 6 по модулю m позволяет получить набор комбинаций символов с учетом.возможных ошибок на интервале памяти канала, Каждая из полученных на выходе блока 6 сумматоров по

G

модулю m комбинация из набора m возможных проходит через умножитель 7 на

коэффициенты шумовых остатков, определяемых для данного канала предварительно. Результат умножения для каждой комбинации с выхода умножителя 7 на ко- эффициенты шумовых остатков складывается на суммирующем блоке 8, а затем поступает на второй (вычитающий) вход сумматора 2, на первый (суммирующий) вход которого через блок 9 задержки с выхода

приемника 1 непрерывных сигналов поступает сигнал обрабатываемого символа. Этот же сигнал поступает на вход анализатора 16 помех, где поступает на входы умножителей 17, 18. С выхода усилителя 17 с регулируемым коэффициентом усиления усиленный в V раз аналоговый сигнал поступает на вход компаратора 19, где производится сравнение полученного произведения V(n) Y (п) с порогом П, уровень которого выставляется

при подстройке устройства путем подачи на вход устройства известных сигналов без помехи и регулировки порога П по максимуму вероятности правильного принятия решения решающим блоком 3. По результатам

сравнения компаратор 19 управляет ключом 20, разрешая прохождение сигнала ±рп Y (п) с выхода усилителя 18 с постоянным коэффициентом усиления/пропорциональный коэффициенту усиления этого

усилителя на предыдущем шаге. Этот

сигнал и сигнал с выхода сумматора V(n)

Y(n) ±pn Y (n) поступают соответственно

на первый и второй входы блока 22 сравнения, на выходе которого формируется сигнал с приращением пропорциональным величине ±рп Y (n) , т. е. пропорциональный изменению помехи на входе устройства. Сигнал с выхода блока 22 сравнения регулирует коэффициент усиления усилителя 17 с регулируемым коэффициентом .усиления и подстраивает ширину зоны стираний детектора качества 10 и порог решающего блока 3 по управляющему входу. Набор комбинаций символов с учетом возможности ошибок на интервале памяти канала на входе решающего блока 3 вызывает появление количества оценок обрабатываемого сигнала, равное m на каждый приемный символ. При этом оценки формируются следующим образом:

Каждая из полученных на выходе сумматора 6 по модулю m комбинаций из набора 0

m возможных проходит через умножитель 7 на коэффициенты шумовых остатков, определяемых для данного канала предварительно. Результат умножения для каждой комбинации с выхода сумматора б по модулю m складывается на суммирующем блоке 8, а затем поступает на вычитающий вход сумматора 2, на суммирующий вход которого через блок 9 задержки с выхода приемника 1 непрерывных сигналов поступает сигнал обрабатываемого символа.., .

Решающий блок 3 каждый раз по совокупности m оценок принимает информацию об символе, который с помощью блока 15 записи и считывания записывается в Цр- разряд формирователя 5 гипотетических сигналов и в виде сигнала считывания поступает на один из выходов блока 12 совпадения, при наличии

символа стирания в -FJ- разряде формирователя 11 последовательности стираний. В этом случае на выходе блока 12 совпадения.появляется сигнал, который поступает на вычитающий вход накопителя 13, что в отсутствии по суммирующему входу сигнала приведет к уменьшению содержимого на единицу и в итоге уменьшает скорость вычислений, а при наличии сигнала сохранит ее прежней.

Таким образом, в предлагаемом устройстве повышается помехоустойчивость за счет увеличения вероятности принятия правильного решения решающим блоком 3 при воздействии на сигнал нестационарных помех, что достигается автоматическим регулированием порога решающего блока 3 по указанному выше алгоритму. Регулирование ширины зоны стирания в детекторе качества 10 позволяет повысить помехоустойчивость при воздействии комплекса помех, так как благодаря оптимизации ширины зоны стирания детектора качества 10 удается сформировать последовательность стираний точнее отражающую реальные ошибки на интервале памяти канала. Это позволяет сформировать более точные оценки влияния помех на обрабатываемый символ и в конечном счете, повышает вероятность правильного приема, так как оценки учитываются решающим блоком при вынесений решения о принимаемом символе сигнала.

Технико-экономическая эффективность от внедрения предлагаемого устройства заключается в повышении помехоустойчивости при действии в канале связи наряду с межсимвольными других помех, имеющих нестационарный характер за счет увеличения вероятности принятия правильного решения решающим блоком и детектором качества. Оптимизируя ширину зоны стираний последнего, добиваемся увеличения ве- роятности правильного стирания и уменьшаем вероятность необнаруженной

ошибки, что увеличивает вероятность правильного приема информации в целом. Регулируя величину порога порогового блока в зависимости от интенсивности и характера не только межсимвольных, но и других нестационарных помех, удается также повысить вероятность принятия правильного решения решающим блоком, а следовательно, и помехоустойчивость устройства в целом.

Формула изобретения

1. Устройство для статистического обнаружения дискретных сигналов в каналах связи с межсимвольной интерференцией по

авт. св. № 985958, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что. с целью повышения помехоустойчивости при действии нестационарных помех, введен анализатор помех, выход которого подключен к управляющим входам решающего блока и детектора качества, а вход анализатора помех соединен с выходом блока задержки.

2. Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ е е- с я тем, что анализатор помех выполнен в

виде усилителя с регулируемым коэффициентом, усиления, усилителя с постоянным коэффициентом усиления, сумматора, компаратора, ключа и блока сравнения, выход которого является выходом анализатора помех и подключен к первому входу усилителя с регулируемым коэффициентом усиления, второй вход которого является входом анализатора помех и объединен с входом усилителя с постоянным коэффициентом

усиления, выход которого подключен к первому входу ключа, выход которого подключен к первому входу сумматора, выход которого соединен с первым входом блока сравнения, второй вход соединен с выходом

усилителя с регулируемым коэффициентом усиления и объединен с вторым входом блока сравнения и через компаратор с вторым входом ключа.

Фиг.Z

Изобретение касается устройства для статистического обнаружения дискретных сигналов в каналах связи с межсимвольной , интерференцией, относится к технике электросвязи и может использоваться в системах передачи контроля и управления и является усовершенствованием устройства по авт. св. N 985958. Цель изобретения - повышение помехоустойчивости устройства при действии нестационарных помех. Цель достигается введением в устройство анализатора помех и соответствующих связей, что позволяет учитывать интенсивность и характер нестационарных помех при регулировке ширины зоны стирания детектора качества и уровня порога решающего блока. 1 з. п. ф-лы, 2 ил.