Способ некогерентного приема дискретных сигналов Советский патент 1980 года по МПК H04B7/00 H04L25/08 

(54) СПОСОБ НЕКОГЕРЕНТНОГО ПРИЕМА ДИСКРЕТНЫХ

t

Изобретение относится к рсщиотехнике. Способ может быть использован для различения дискретных сигналов в шумах в условиях работы радиотехнических систем, при которых 5 целесообразен широкополосный некогерентный прием.

По основному авт.св. № 437240 известен способ некогерентного приема дискретных сигналов, по которому 10 сравнивают процессы в каналах, после сравнения мощностей случайных процессов формируют единичную ступенчатую функцию от: их разности, перемножают ее с исходными случайными процессами 5 в каждом из каналов, задерживает полученные после перемножения процессы на интервал корреляции помехи и вновь сравнивают мощности полученных случайных процессов, причем ука- 20 ванный цикл повторяют до тех пор, пока не букет достигнута необходимая степень подавления слабого конкурирующего случайного процесса сильным И 2

Однако известный способ характеризуется большой вероятностью ошибки за один цикл преобразования.

Цель изобретения - снижение вероятности ошибки.30 СИГНАЛОВ

Для этого по способу некогерент ного приема дискретных сигналов после формирования единичной ступенчатой функции формируют из нее монотонко возрастающую передаточную функцию, скорость возрастания которой определяется характером изменения разности мощностей случайных процессов, и передаточную функцию дополнения монотонно возрастающей функции к единичной ступенчатой функции, затем осуществляют перемножение с большим по мощности случайным процессом монотонно возрастающей передаточной функции, а с меньшим по мощности случайным процессом передаточной функции дополнения к единичной ступенчатой функции.

На фиг. 1 т 2 изображены графики, поясняющие суть предложенного способа; на фиг. 3 показана структурная электрическая схема устройства, позволяющего осуществить предложенный способ.

Сутъ предложенного способа заключается в следующем.

В предложенном способе подавление слабой реализации сильной осуществляется не мгновенно, а за время, соизмв римое с интервалом корреляции поме- хи t)t , со скоростью, зависящей от относительной разности g(t) сравниваемых исходных процессов tt) иХ(Ъ): X,(t)-)C2t4 Л)2 г(л( x,et)ti(t).Ct) Характер преобразования процессов определяется правилами, в соответствии с которыми протекают переходные процессы при подавлении и восстановлении сравниваемых процессов. Для наглядного описания правил на фиг.1 показаны реализации сравниваемых процессов до и после преобразования, одна ) из которых монотонно воз растает, а другая x,j(t монотонно убывает и при ) и (t) они пересекаются. Реализации преобразованных процессов ((.) и г( показаны штриховыми линиями. На кнтервале времени от О до t, itt)X2(t) , процесс (t) подавлен и равен нулю. По прошествии момента t Vi(t)X2(t) начинается операция подавления процесса (t и восстановления процесса х ,(и по правилу .(1) xVct),,g(4V.,(i-At), (2) (t)--X,Ct).l-Z,t,g(t),K,(t-ut)), S- . -1 I йт.; rflev;(t-At): у --гзначение коэффициx(t, лг) gf,3 передачи перв го процесса в момент времени t-it, г т й. ),-,(t-At)J - передаточная функц первого процесса, существующая при X(t) x(t) и моно тонно возрастающая в пределах 04Z,i,gf(t), K(t-At)41 В данном случае эта функция возра тает от О до 1 за время переходного процесса , . В случае обратного хода процессов при котором У (t) убывает, а Xi(t) возрастает, правило их перезапирания аналогично выражениям (2), (3): )4,tt)1.2,t,(t),)(,(t-ui)}, X,WZ,i,(t},K(t-ul) x-4i-ut) rneHnrt-Ai) значение коэ it.v t-t-&t)i фициента пер дачи второго процесса в м мент времени -t-At, t-О; 7,() ередаточная ги I& г J функция второго процесса, существующая при yi.) и монотонно возрастающая в пределах ,t,gf{t),Ka(t-ut)l 5) Сравнивая предлагаемый алгоритм бработки случайных процессов (2), (3), (4), (5) с прототипом, можно указать на из общие и отличительные ерты. Общим является наличие операии перемножения на функции, зависяей от разности случайных процессов, ричем в результате этой операции лабая реализация обращается в ноль. Отличительные признаки предлагаеого алгоритма состоят в следующем. После совпадения процессов момент времени t-t, (фиг. 1) слабый процесс подавливается до нуля не мгновенно, а за время переходного процесса t , соизмеримое с интервалом корреляции помехи. Длительность переходного процесса tn определяется скоростью изменения передаточных функций сравниваемых процессов, которая зависит от относительной разности этих процессов . При увеличении относительной разности процессов скорость изменения передаточных функций увелич41вается, стремясь к максимальной величине, а при уменьшении уменьшается, стремясь к минимальной величине. Зависимость передаточных функций 2, и Zij от времени относительной разности процессов ft) и значений K,(-t-At), ) С учетом ограничений (3), (5) описывается выражениямиZ,(t)--K,(t-At),g(t),)(,t)X,(t)i (б) Z,j(t) K(t-At)- At-V/,,)j,x,t)iXj(t), где . ijgWJjVjfgft). - скорости возрастания .) и ZjttfeooTBeTCTвенно. На основании проведенных исследований и моделирования предлагаемого способа обработки дискретных сигналов на ЭЦВМ конкретизирована зависимостьcvCK l 4bxpC-Cb-g) . (7) где C-i - постоянный коэффициент, определяющий максимальную скорость возрастания передаточной функции при , Сл, - постоянный коэффициент, определяющий минимальную скорость возрастания передаточной функции при g - О ; Ст, - постоянный коэффициент, опре деляющий влияние относительной разности процессов на скорость возрастания передаточной функции. При С, О скорость изменения перед точной функции бесконечна и алгоритм взаимного преобразования процессов (2), (3), (4), (5) переходит в алгоритм прототипа, который следовательно, является частным случаем алгоритма (2), (3), (4), (5). Близкими к оптимальным являются следующие значения коэффициентов: ,5; Сз--, С учетом этих условий формула (7) принимает вид ,b expC-g) (8 Тогда выражения для передаточных функций в алгоритме (2),(3),(4),(5) имеют вид 2,fcif(t),Vi,(t-At) li,(t-At) ( г yi(t)-4ili) ll-2. , lt,W,li4(t-ui)K,() Из выражения (9) видно, что для осуществления взаимного преобразования случайных процессов необходимо знать лишь полосу пропускания линейной части приемника uf-1/t и других априорных данных не требуется. . На фИг. 2 показаны реализации тех же процессов, подвергнутые преобразо ванию по предлагаемому алгоритму В результате использования этой обработки устранено влияние кратковреманных (меньше интервала корреляции помехи) превышений процесса с шумом над процессом с сигналом и вместе с тем сохранена форма процесса с сигналом, т.е. его спектр мало изменился. Устройство, реализующее предложенный способ (фиг. 3), содержит блок 1 вычитания процесса iW процесса 1t.t) блоки 2 и 3 вычисления относительной разности процессов которые совместно с коммутатором 4 выполняют операцию в соответствии с формулой (1), усилитель-ограничитель 5, формирующий единичную ступен чатую функцию от разностного процесса, которая принимает значения +0,5 и -0,5, фильтр 6 нижних частот или интегратор, формирующий из ступенчатой функции управляюсцее напряжение, которое плавно изменяется в пределах от -0,5 до +0,5. Постоянная времени фильтра 6 регулируется напряжением с выхода коммутатора 4, за счет чего обеспечивается влияние относительной разности исходных процессов на скорость изменения управляющего напряжения в соответствии с формулой (8). Устройство содержит также перемножители 7, 8 и инвертор 9, на вход которого поступает управляющее напряжение ) с выхода фильтра б, на одном из выходов формируется напряжение L4tt)0i5l , а па другом напряжение -4(t)-o,5. Если y( , то верхний канал открыт, а нижний закрыт; если , то оба канала открыты наполовину, если y(t)-0,5, то верхний канал закрыт, а нижний открыт. Для проверки эффективности предложенного способа применялось моделирование случайных процессов на ЭЦВМ и их обработка в соответствии с алгоритмом (2), (3), (4), (5). Моделировались процессы, представляющие собой огибающие на выходах, разделительных фильтров частотного дискриминатора. Плотность распределения вероятности одного из этих процессов (с сигналом) подчиняется закону Раиса ,..р(-|).:„()., о) а другого (без сигнала) подчиняется закону Рэлея ) . (11) где А - амплитуда сигнала, to - эффективное значение шума на входе дискриминатора. Указанные процессы представлены числовыми значениями, взятыми через 0, . Объем статистики каждого процесса составил 20000 чисел. Критерием эффективности предложенного способа является величина вероятности ошибки при определении процесса с сигналом по взятым отсчетам. В соответствии с этим критерием вычислялись вероятности ошибки при обработке одних и тех же процессов без взаимного преобразования и после первого цикла взаимного преобразования процессов по предложенному алгоритму. Полученные результаты приведены в таблице, где a A/Ti3 - отношение амплитуды сигнала к эффективному значению шума на выходе; - отношение мощности сигнала к мощности шума на входе;Ррщ ,Р |вероятности ошибочного определения процесса с сигналом без взаимного преобразования и после первого цикла взаимного преобразования процессов по предложенному ашгоритму соответ- ственно. Из таблицы видно, что выигрыш по вероятности ошибки возрастает с увеличением отношения сигнал/шум на входе. Формула изобретения Способ некогерентного приема дискретных сигналов по авт.св .tf4372 отличающийся тем, что, с целью снижения вероятности ошибки после формирования единичной ступенчатой функции формируют из нее монотонно возрастсцощую передаточную функ цию, скорость возрастания которой определяется характером изменения р ности мощностей случайных процессов, и передаточную функцию дополнения монотонно возрастающей функции к единичной ступенчатой функции,затем перемножение осуществляют с большим по мощности случайным процесйом монотонно возрастающей передаточной функции, а с меньшим по мощности случайным процессом передаточной функции дополнения к единичной ступенчатой функции. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 437240, кл. Н 04 L 25/08, 1971 (прототип).

.(i}

z(i)

Л-If )

rrtj