Двумерный адаптивный фильтр калмана

Сфюз СоветскихСециалис тическиРеспублик ц 964980(61) Дополнительное к авт. свид-вуи (22) Заявлено 18.07.80 (2 ) 2962725/18-09 И М. Кп. Н 03 Н 21/00 с присоединением заявки М 9 Государственный комитет СССР но делам изобретений и открытий(531 УДК 621. 396. .96(088.8) Опубликовано 07.1032. Бюллетень Мо 37 Дата опубликования описания 07.10 В 2) ДВУМЕР ов усилерного кан я к области ть использоприемниках огопозицион- итудно-фазое относит и может б скорости гналов с ли же амп 20 ены енинградский электро им профе МА Б Изобретени сэлектросвязи ывано в высоко ыхдискретных синой Фазовой и лвой модуляцией.Известен двумерный адаптивный фильтр, содержащий фильтры,Калмана синфаэного и квадратурного каналов, первые входы которых подключены к соответствующим входным шинам, первые группы управляющих входов - к ссютветствующимодним управляющим выходам идентиФикатора, вторые группы управляющих входов - к выходам соответствующих блоков коэффициентов усиления, выходы - через решающий блок к входам идентификато ра, а управляющие выходы - к входам ссответствующих весовых блоков, управляющие входы которых соедин с другими управляющими выходами идентификатора, при этом второй вход фильтра Калмана синфазного канала соединен с выходом весового блока квадратурного канала, второй вход фильтра Калмана квадратурногО канала соединен с выходом весового блока синфазного канала, а выходы сумматора подключены к управляющим входам блоков коэффициентния синфазного и квадрату алов 1.Однако процесс вычисления коэффициентов усиления Калмана оказывается чрезвычайно сложньм, что,в свою очередь, оказывает влияниена точность фильтрации,Целью изобретения является повышение точности фильтрации.Поставленная цель достигаетсятем, что в двумерном адаптивномфильтре Калмана,содержащем фильтрыКалмана синфазного и квадратурногоканалов, первые входы которых под-.ключены к соответствующим входньмшинам, первые группы управляющихвходов - к соответствующим однимуправляющим выходам идентификатора,вторые группы управляющих входовк выходам соответствующих блоковкоэффициентов усиления, выходычерез решающий блок к входам идентификатора, а управляющие выходы -к входам соответствующих весовыхблоков, управляющие вхрды которыхсоединены с другими управляющимивыходами идентификатора, при этомвторой вход фильтра Калмана синфазного канала соединен с выходом ве10 тов усиления Калмана, выходы которогосоединены с входами сумматора, выхо 15 50 55 катора 4 соответствуют оптимальным значениям весовых блоков 5 и 6, а60 .также весовых блоков, входящих в сового блока квадратурного канала,второй вход фильтра Калмана квадратурного соединен с выходом весового блока синфазного канала, а выходысумматора подключены к управляющимвходам блоков коэффициентов усиления синфазного и квадратурного каналов, в каждый канал введены линиязадержки, включенная между первымвходом филЬтра Калмана и дополнительным управляющим. входом идентификатора, и вычислитель коэффициен-. ды которого подключены к дополнительным управляющим входам фильтров Калмана синфазного и квадратурного каналов, при этом дополнительный выход фильтра Калмана соединен с первым входом вычислителя коэффициентов усиления Калмана своего канала и с входом блока коэффициентов усиления другого канала, а первый и второйвыходы сигналов ошибки решающего блока подключены соответственно к вторым и третьим входам вычислителей коэффициентов усиления Калмана синфазного и квадратурного каналов,Начертеже представлена структурная электрическая схема двумерного адаптивного фильтра Калмана.Двумерный адаптивный фильтр Калмана содержит фильтры Калмана 1 и 2 соответственно синфазного и квадратурного каналов, решающий блок 3, идентификатор 4, весовые блоки 5 и 6 соответственно синфазного и квадратурного каналов, блоки 7 и 8 коэффициентов усиления соответственносинфазного и квадратурного каналов,сумматор 9, линии задержки 10 и 11и вычислители 12 и 13 коэффициентовусиления Калмана соответственносинфазного и квадратурного каналов,Вход фильтра 1 синфазного каналаподключен к первой входной шине ичерез линию задержки 10 к первомувходу идентификатора 4. Аналогичновход фильтра 2 квадратурного каналаподключен к второй входиой шине ичерез линию задержки 11 к второму входу идентификатора 4. Выходы фильтров 1 и 2 синфазного и квадратурногоканалов подключены к выходным шинами через решающий блок 3 - к третьему и четвертому входам идентификатора4. Выход фильтра 1 синфазного канала соединен с первым входом вычислителя коэффициентов усиления 12 ис входом олока, коэффициентов усиления 8, а выход фильтра 2 квадратурного канала - с первым входом вычислителя коэффициентов усиления 13и с входом блока коэффициентов усиления 7. Первый выход сигналов ошибок решающего блока 3 подключен квторому входу. вычислителя коэффициентов усиления 12 синфазного канала и к выходу вычислителя коэффициентов усиления 13 квадратурного канала, а второй выход сигналов ошибок решающего блока 3 подключен к входублока 12 и ко входу блока 13, Управляющие входы первой группы фильтров 1 и 2 соответственно синфазного иквадратурного каналов соединены суправляющими выходами идентификатора4, Управляющие выходы вычислителей коэффициентов усиления 12 и 13 соответственно синфазного и квадратур ного каналов через сумматор 9 подключены к вторым группам соответствующих управляющих входов фильтров 1 и 2 соответственно синфаэного и квадратурного каналов, Дополнитель"ные управляющие выходы сумматора 9 через блоки коэффициентов усиления 7 и 8 подключены к, управляющим входам фильтров 1 и 2 соответственносинфазного и квадратурного каналов.Выходы Фильтров 1 и 2 соответственно синфазного и квадратурного касоеднены с входами весовыхблоков 5 и 6, управляющие входы которых подключены к управляющим выходам идентификатора 4. Выход весо-,вого блока 5 соединен с вторым входом фильтра 2, а выход весового бло"ка 6 - с вторым входом фильтра 1.Устройство работает следующимобразом,Дискретный двумерньй сигнал ввиде двух составляющих У(1)Ус(ОЗз поступает на входы фильтров 1 и 2соответственно синфазного и квадратурного каналов, На выходах этихфильтров 1 и 2 с задержкой на М тактовых интерваловформируются40 оценки переданных символов 1 зм(О,Х см(1) в соответствии с известнымалгоритмом Взаимные влияния междусимволами Х ( О, Х м ( О устраняются с помощью весовых блоков 5 и 645 и блоков 7 и 8.В решающем блоке 3 выносится решение о принятых сигналах, послечего разрешенные символы поступаютна входы идентификатора 4.Идентификатор 4 выполненпогизвестной схеме в виде классическогодвумерного адаптивно-нерекурсивногоФильтра. Эталонным сигналом дляидентификатора является входнойсигнал Фильтра 1 или 2, задержанныйна Мтактовых интервалов с помощью линий задержки 10 и 11, Установившиеся значения параметров идентифифильтры 1 и 2.Управление коэффициентами усиления Калмана блоков 7 и 8 осуществляется с помощью вычислителей коэфФициентов усиления 12 и 13,964980 формула изобретения Заказ 7688/469 Подписное ЭНИИП Тираж щефилиал ПППг. ужгород Патентф,ул. Проектная,Использование ошибки фйльтрации для модификации коэффициентов усиле- ния Калмана дает возможность отслеживать медленные изменения параметров канала связи и дисперсии помех.Применение двумерных адаптивных фильтров Калмана в технике передачи данных обеспечивает снижение вероятности ошибки на приеме более чем на два порядка пО сравнению с трансверсальными фильтрами. Двумерный адаптивный фильтр Калмана, содержащий фильтры Калмана синфазного и квадратурного каналов, первые входы которых подключены к 1 соответствующим входным шинам, первые группы управляющих входов к соответствующим одним управляющим выходам идентификатора, вторые группы управляющих входов - к выходам соответствующих блоков коэффициентов усиления, выходы - через решающий блок к входам идентификатора, а управляющие выходы - к входам сост" ветствующих весовых блоков, управляющие входы которых соединены с другими управляющими выходами идентификатора, при этом второй вход фильтра Калмана синфазного канала :соединен с выходом весового блока квадратурного канала, второй вход фильтра Калмана квадратурного канала"соединен с выходом весового блокасинфазного канала, а выходы сумматора подключены к управляющим входам блоков коэффициентов усиления5 синфазного и квадратурного каналов,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что,с целью повышения точности фильтрации, в каждый канал введены линиязадержки, включенная между первью10 входом фильтра Калмана и дополнительньи управляющим входом идентификатора, и вычислитель коэффициентов усиления Калмана, выходы которогосоединены с входами сумматора, вы 15 ходы которого подключены к дополнительньм управляющим входам фильтровКалмана синфазного и квадратурногоканалов, при этом дополнительныйвыход фильтра Калмана соединен с2 О ипервьм входом вычислителя коэффициентов усиления Калмана своего каналаи с входом блока коэффициентов усиления другого канала, а первый и,второй выходы сигналов "ошибки решаю 25 щгщего блока подключены соответственнок вторым и третьим входам вычислителей коэффициентов усиления Калманасинфазного и квадратурного каналов.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Авторское свидетельство СССРпо заявке Р 2739492, кл,Н 03 Н 21/00,1979 (прототип),г