Устройство непараметрическойОбРАбОТКи СигНАлОВ Советский патент 1981 года по МПК G01S7/30 H04B3/50 

Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться в системах передачи сигналов с обратной связью. Известно устройство непараиетрической обработки, содержшчее блок вычисления вероятности, последовательно включенные первый согл ованный Фильтр, первый детектор и многоотводную линию задержки, М выходов которой соединены с соответствующими М входами первого и второго вычислителей ранга сигнала, последовательно включенные генератор ожидаемого сигнала, сумматор и второй детектор и последовательно включенные блок вычитания, рециркуляционный нако питель, перемножитель и блок принятия решения, при этом выход первого согласованного Лильтра соединен со вторым входом сумматора, выход второго детек тора соединен с (+l)-ым входом второ го вычислителя ранга сигнала, выход которого через блок вычисления вероят ности соединен со вторым входом перемножителя, а выход первого вычислителя ранга сигнала соединен с лервым входом блока вычитания Cll . Такое устройство решает частную задачу различения сигналов - обнаружение сигнала определенного вида на гьоне помехи. Для вынесения решения о наличии или отсутствии сигнала в устройстве формируется непараметрическая статистика п п m , . .r.ci:Hil - J, 1 u Jl -S где I 1, n; j 1, m; x.V учитывающая соотношения (ранги) исследуемой выборки X относительно помеховой у. Применение такой статистики позволяет стабилизировать вероятность ошибки 1-го рода (ложного обнаружения) независимо от вида и параметров распределения помехи. Обеспечение расчетного уровня вероятности сшибки П-го рода 1пропуска сигнала) при изменении помеховой обстановки достигается применением последовательной процедуры анализа. & сочетании с параметрической адаптацией . Однако известное устройство работоспособно лишь при условии, что вое (или почти все) отсчеты действительно помеховые, т. е. обнаружитель нормально работает лишь при большой асимметрии информационного канала, когда вероятность наличия сигнала в какомлибо элементе -разрешения намного меньше вероятности его отсутствия.

При симметричном канале, характерном для системы связи, задача обнаружения ссягнала (передача с пассивной паузой) или различения сигналов, (передача с активной паузой) указанным устройством решена быть не может..

Цель изобретения увеличение помехоустойчивости приема бинарных сигналов независимо от вида и параметров функции распределения помехи.

Указанная цель достигается тем, что в устройство непараметрической обработки сигналов, содержащее блок вычисления вероятности, последовательно включенные первый согласованный фильтр, первый детектор и многоотводную линию задержки, М выходов которой соединены с соответствующими М входами первого и второго вычислителей ранга сигнала, последовательно включенные генератор ожидаемого сигнала, сумматор и второй детектор и последовательно включенные блок вычитания, рециркуляционный накопитель, перемножитель и блок принятия решения, при этом выход первого согласованного фильтра соединен с (М+1)-ым входом второго вычислителя ранга сигнала, выход которого через блок вычисления вероятности соединен со вторым входом перемножителя, а выход первого вьчислителя ранга сигнала соединен с первьлм входом блбка вычитания, введены второй согласованный АиЛьтр, третий детектор и элемент постоянной памяти, при этом выход второго согласованного фильтра через третий детектор coefr динен с (М-4-1)-ым входом первого вычислителя ранга сигнала, а выход элемента постоянной памяти - со вторым входом блока вычитания, блок вычисления вероятности содержит последовательно включенные первый блок вычитания, блок деления на п, сумматор и блок памяти, выход которого соединен с первыми входами первого и второго блоков вычитания и вторым входом сумматора, при этом входом и выходом блока вычисления вероятности являются соответственно второй вход первого блока вычитания и выход второго блока вычитания.

На фиг. 1 представлена структурная электрическая схема устройства; на фиг. 2 - то же, блока вычисления вероятности.

Устройство содержит блок 1 вычисления вероятности, первый согласованный фильтр 2, первый детектор 3, многоотводную линию 4 задержки, первый и второй вычислители 5 и б ранга сигнала, генератор 7 ожидаемого сигнала, сумматор 8, второй детектор 9, блок вычитания 10, рециркуляционный накопитель 11, перемножитель 12, блок 13 принятия решения, второй согласованный фильтр 14, третий детектор 15 элемент 16 постоянной памяти, а блок 1 вычисления вероятности содержит

первый блок 17 вычитания, блок 18 деления на п, сумматор 19, блок 20 памяти и второй блок 21 вычитания.

Устройство непараметрической обработки сигналов работает следующим образом.

Устройство имеет два входа. Ка один вход - вход второго согласованйого фильтра 14 - поступает смесь одного из передаваемых бинарных сигналов и помехи, на другой вход - вход первого согласованного фильтра 2 поступает сигнал помехи, извлекаемый из соседнего с основным (частотным, пространственным или временным) канала. Амплитудно-частотные характеристики согласованных фильтров 2 и 14 идентичны и определяются амплитудно-частотной характеристикой сигнала.

После детектирования в первом детекторе 3 отс эти помехи поступают на многоотводную линию 4 задержки, отводы в которой выбраны так, чтобы отсчеты помехи, снимаемые с соседних элементов многоотводной линии 4 задержки, были независимы. Отсчеты помехи с выхода согласованного фильтра 2 поступают также на сумматор 8, где складываются с отсчетами ожидаемого сигнала, снимаемыми с выхода генератора 7 ожидаемого сигнала. Отсчеты ожидаемого сигнала представлены в виде напряжения, которое характеризует величину ожидаемого сигнала при передаче с пассивной паузой и величину как первого, так и второго сигналов при передаче с активной паузой. Продетектированная во втором детекторе 9 смес ожидаемого сигнала с помехой подается на (М+1)-ый вход второго вычислителя 6 ранга сигнала, в котором вычисляются значения рангов ожидаемого сигнала г относительно m отсчетов помехи. в блоке 1 вычисления вероятности вычисляется оценка среднего значения ранга г ожидаемого сигнала за все предыдущие отсчеты,которая является оценкой Р вероятности превышения смеси сигнала с помехой.

. С выхода второго согласованного фильтра 14 смесь сигнала с помехой, продетектированная в третьем детекторе 15, поступает на вход вычисле-. ния первого вычислителя 5 ранга сигнала, в котором вычисляется значение ранга г п-ного отсчета исследуемого сигнала относительно m отсчетов помехи. В блоке 10 вычитания образуется разность значений ранга г и величины Щ- , снимаемой с выхода элемента 16 постоянной памяти.Величина S , г далее подается в рециркуляционный накопитель 11, где складывается.с суммой ранее записанных величин Sy, за (п-1) отсчет сигнала. Из рециркуляционного накопителя 11 сумма & S ; поступает на перемножитель 12,второй вход которого соединен с выходом блока 1 вычисле ния вероятности. На выходе перемножителя 12 получается величина ,5jD(r.-) Величина Х,, является информационным аналогом отношения правдоподобия случайной величины S - . г, где со ответствующий неизвестный параметр заменен его оценкой |3. в соответствии с процедурой последовательного анализа Яц сравнивается с двумя порогами, установленными по заданным вероятностям ошибок I и It рода в блоке 13 принятия решения. Если решение о виде передаваемого сигнала не принято, то передача сигнала повторяется. После принятия решения система переходит к передаче следующего сигнала. Таким образом, с помощью оценки производится адаптация последователь ной процедуры (вычисление отношения правдоподобия соответствунйцего текущим условиям), что и обеспечивает за данные вероятности ошибок независимо от изменений помеховой обстановки. На вход первого блока 17 вычитани (фиг. 2) поступает ранг г ожидаемо го сигнала с выхода вычислителя 5 ранга сигнала. На второй вход первог блока 17 вычитания подается среднее значение ранга г предыдущего (л- 1)-го отсчета времени. Среднее значение ранга сигнала Т вычисляется по рекуррентному правилу и равно г(г5 ) + Среднее значение ранга г„. преды дущих (п-1)-ых отсчетов сигнала хранится в блоке 20 памяти. Во втором блоке 21 вычитания осулцествляется вы читание из г постоянного числа 0,5 и, таким образом, на выходе блока 1 вычисления вероятности появляется величина г -0,5. Предлагаемое устройство позволяет увеличить помехоустойчивость приема бинарных сигналов в условиях воздействия широкого класса помех и априор ного незнания вида функции распределения помех. Это устройство может быть использовано в системах свя зи с обратным каналом, по которому передается информация о результатах приема сигнала. Формула-изобретения 1.Устройство непараметрической . . обработки сигналов, содержащее блок вычисления вероятности, последовательно включенные первый согласованный фильтр, первый детектор и многоотводную ЛИНИЮ задержки, М выходов которой соединены с соответствующими М . входами первого и второго вычислителей ранга сигнала, последовательна включенные генератор ожидаемого сигнала, сумматор и второй детектор и последовательно включенные блок вычи- , тания, рециркуляционный накопитель, перемножитель и блок принятия решения, при этом выход первого согласованного фильтра соединен со вторь1м входом сумматора, выход второго детектора соединен с (М+1)-ым входЪм втдрого вычислителя ранга сигнала, выход которого через блок вычисления вероятности соединен со вторым входом перемь.ожителя, а выход первого вычислителя ранга сигнала соединен с первым входом блока вычитания, отличающееся тем, что, с целью увеличения помехоустойчивости приема бинарных сигналов независимо от вида и параметров функции распределения помехи, введены вторрй согласованный лильтр, третий детектор и элемент постоянной пеъмяти, при этом выход второго согласованного фильтра через третий детектор соединен с (м+1)-ым входом первого вычислителя ранга сигнала, а выход элемента постоянной памяти соединен со вторым входом блока вычитания. 2.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что блок вычисления вероятности содержит последовательно включенные первый блок вычитания, блок деления на п, сумматор и блок памяти, выход которого соединен с первыми входами первого и второго блоков вычитания и вторым вхо-. дом сумматора, дрй этом входом и выходом блока вычисления вероятности являются соответственно второй вход первого блока вычитания и выход второго блока вычитания. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 566218, кл. G 01 S 7/30, 1977 (прототип).