Способ некогерентного приема двоичных сигналов

ИС АВТОРСКОМУ СВ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ(71) Таганрогский радиотехнический институт им. В.Д.1 алмыкова (53) 621.394.62(088.8)(56) 1, финк Л.М. Теория передачи дискретных сообщений. М., "Советское радио", 1971, с. 276-290.2.,Авторское свидетельство СССР 9 437240, кл. Н 04 1 25/08, 1971 (прототип)..(54)(57) СПОСОБ НЕ 1 ОГЕРЕНТНОГО ПРИЕ МА ДВОИЧНЫХ СИГНАЛОВ, основанный на выделении принимаемых сигналов по ожидаемым параметрам манипуляции и регистрации большего по уровню сигнала, о т.,л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения помехоустойчивости при приеме сигналов с изменяющейся длительностью в условиях замираний и при сосредоточечных по спектру помехах, текущие значения каждого из выделенных сигналов уменьшают по уровню на величину К где 0 К 1, от уровня другого уменьшенного сигнала, причем при превышении одного выделенного сигнала другим более, чем в 1/К раз, меньший по уровню сигнал уменьшают до нуля с последующим ограничением спектров обоих сигналов до исходных значений спектров выделенных сигналов, при этом операции уменьшения сигналов по уровню и ограничения спектров Я повторяют до получения заданного отношения сигнал/шум.О Цель изобретения - повышение помехоустойчивости (снижение вероятности ошибочного приема ) при приеме, сигналов с изменяющейся длительностью в условиях замираний и при сосредо точенных по спектру помехах.Поставленная цель достигается тем, что согласно способу некоге-.рентного приема двоичных сигналов, основанному на выделении принимаемых 65 Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано для выделения двоичных сигналов из шумов при работе радиотехнических систем и систем контроля в условияхзамираний и воздействия сосредоточен 5 ных по спектру помех, при которых целесообразен широкополюсный некогерентный прием.Известен способ широкополосного некогерентного приема сигналов с фильтрацией после детектора, согласно которому после выделения принимаемых сигналов по ожидаемым параметрам манипуляции производят сравнение получаемых сигналов в ка налах обработки после фильтрации их огибающих и регистрируют больший по уровню 1 1.Однако помехоустойчивость в данном способе при изменении длительности сигналов в широких пределахнизка.Наиболее близким к изобретению является способ некогерентного приема дискретных сигналов, согласно 25 которому сигналы различных каналов, выделенные по ожидаемым параметрам манипуляции, сравнивают по мощности, после чего формируют единичную сту,пенчатую функцию от их разности и перемножают ее с исходными случайными процессами в каналах, полученные процессы задерживают на интервал корреляции помехи друг относительно другаи повторяют цикл сравнения и перемножения, причем укаэанный цикл повторяется до тех пор, пока не будет достигнута необходимая степень подавления слабого конкурирующего случайного процесса сильным, после чего регистрируют больший по уровнюсигнал ).2 3.Однако при изменении длительности сигналов в широких пределах помехоустойчивость в известном способе также низка. В условиях замираний 45 и при сосредоточенных по спектру помехах полосу приема и обработки сигналов сужают до предельно возможных Значений, рассчитанных на обработку самых коротких сигналов из чис ла ожидаемых, т.е. имеет место малое рассогласование полос пропускания фильтров с длительностью сигналов, при котором известный способ не эффективен. 55 сигналов по ожидаемым параметрамманипуляции и регистрации большегопо уровню сигнала, текущие значениякаждого из выделенных сигналов умень"шают по уровню на величину Н (О(К 4 1)от уровня другого уменьшенного сигнала, причем при превышении одноговыделенного сигнала другим более,чем в 1/К раз, меньший по уровнюсигнал уменьшают до нуля с последующим ограничением спектров обоих сигналов до исходных значений спектроввыделенных сигналов, при этом операции уменьшения сигналов по уровнюи ограничения спектров повторяют дополучения заданного отношения сигнал/шум.На фиг. 1 представлена структурная схема устройства, реализующегопредложенный способ некогерентногоприема двоичных сигналов; на фиг. 2 кривые зависимости вероятности ошибочного приема сигналов частотнойтелеграфии (ЧТ ) при широкополосномнекогерентном приеме по предложенному способу.Способ реализуется следующимобразом.Согласно способу осуществляетсяуменьшение до нуля (полное подавление ) текущих значений реализацийсигналов противоположных каналов,меньших конкурирующих более, чемв 1/К раз, и частичное уменьшение(подавление ) обоих сигналов привсех других соотношениях текущихзначений сигналов, т.е. когда ихсоотношение меньше, чем 1/К, причембольший сигнал уменьшается в менвшей степени (на величину К от уменьшенного меньшего сигнала,аменьший - вбольшей степени (на величину К от уменьшей степени (на величину К от уменьшенного большего сигнала). При равенстве текущих значений сигналових уменьшение (подавление) одинаково.Процедуру уменьшения сигналов1пх(1), выделенных по ожидаемымпараметрам манипуляции можно представить в видех (Ц х (Ц Кх (Ц)1 ф (Ц К 1,х(+ ) = х (С)- К х (Ц 1 х (Ц- К х (Ц ,где х(1) и х 2 (1) - результирующиесигналы после уменьшения и ограничения спектров сигналов х (1) и х (1)соответственно;1 Х (1) ) - единичная ступенчатаяфункция (функция Хевисайда ).Обработкапо предлагаемому способу адекватна умножению каждогоиз сигналов на соответствующий весовой коэффициент, пропорциональныйсоотношению текущих значений сигналов, причем для реализации способане требуется дополнительных априорных сведений и сложных измерений.35 Способ некогерентного приема двоичныхсигналов не противоречит критериюмаксимальной апостериорной вероятности для симметричных сигналов ипозволяет увеличить разность всехих начальных моментов за счет преимущественного уменьшения (подавления ) реализаций текущих значенийсигнаЛов, меньших по уровню. Следуетотметить, что при первом циклеобработки значение параметра К не 10должно превышать величины 0,414,его конкретное значение зависит отстепени рассогласования последетекторной, фильтрации с длительностьЮсигнала и от соотношения мощностей 15сигнала и помехи на входе (Рс /Рщ).При обработке по предлагаемомуспособу полное подавление текущегозначения реализации одного из сигналов осуществляется только в случае, если один сигнал превышаетдругой в 1/К, раз, при реализацииспособа некогерентного приема дискретных сигналов Один из сигналов(меньший ) постоянно исключается 25из обработки. Таким образом, по предложенному способу более полно используются информативные признакисигналов, что и позволяет повыситьпомехоустойчивость.30Для проверки эффективности предложенного способа некогерентногоприемадвоичных сигналов экспериментально получены кривые вероятйости ошибочного приема сигналовЧТ (Фиг.2) для случая Р /Р =4 и ЫТ : 8 (аЕ - полоса пропусканияприемного устройства; Т - длительность элементарного сигнала ) приреализации одного цикла обработки(сплошные линии - кривые 1 и 2) и 40двух циклов обработки (штриховыелинии - кривые 3 и 4). Кривые 1и 3 соответствуют случают широкополосного некогерентного приемас согласованной Фильтрацией огибающей сигнала после детектора, кривые2 и 4 соответствуют случаю широкополосного некогерентного приема (безсогласованной Фильтрации огибающейсигнала после детектора), При реализации двух циклов значение параметраК первого цикла обработки устанавли 1валось постоянным и равным 0,2, а зназначение параметра К второго циклаобработки изменялось в пределах от0 до 1.Рассмотрение кривых 1 и 2 показывает, что при наличии операции после-. детекторной фильтрации, согласованной с длительностью принимаемых сигналов,б 0 применение обработки по предлагаемому способу приводит к увеличению вероятности ошибочного приема при любых ,значениях параметра К (кривая 1 ), при отсутствии операции последетекторной фильтрации, либо при ее значительном рассогласования с длительностью принимаемых сигналов (кривая 2),т,е, при обычном широкополосном приеме, применение обработки по предлагаемому способу снижает вероятностьошибочного приема. Экспериментальныеисследования при других значенияхдТ и соотношения сигнал/шум показали, что представленная на фиг.2 закономерность зависимости вероятности ошибочного приема от значенияпараметра К при одном цикле обработки сохраняется.Рассмотрение кривых 3 и 4 показывает, что при реализации двух цикловобработки по предлагаемому способуобеспечивается инвариантность качест.ва обработки к степени рассогласования последетекторной Фильтрации огибающей сигнала с длительностью егоэлементарного символа. Уже двух циклов обработки достаточно для обеспечения инвариантности к изменению .длительности сигнала в широких пределах.Устройство, реализующее предложенный способ, ( Фиг. 1) содержит последовательно соединенные блок 1 выделения принимаемых сигналов по ожидаемым параметрам манипуляции,блок 2 реализации первого цикла обработки, блок 3 реализации второгоцикла обработки и блок 4 регистрациибольшего по уровню сигнала, блок 2реализации первого цикла обработкивыполнен в виде двух каналов, каждыйиз которых содержит последовательно соединенные блоки 5 и б вычитания и фильтры 7 и 8, причем выходыфильтров 7 и 8 соединены с входамиблока 9 ослабления сигналов по заданному значению параметра К, а еговыходы соединены с вторым ( управляющими ) входами блоков вычитания би 5 соответственно, блок 3 реализации второго цикла обработки выполнен аналогично блоку 2 и включаетв себя блоки вычитания 10 и 11,фильтры 12 и 13 и блок 14 ослабления сигналов по заданному значениюпараметра К.Устройство работает следующимобразом,Сигналы с выхода блока 1 выделенияпринимаемых по ожидаемым параметрамманипуляции подвергаются последовательно двум циклам обработки в блоках2 и 3, после чего в.блоке 4 регистрируется больший по уровню сигнал. Вблоке 2 первого цикла обработки сигналы поступают на блоки 5 и б вычитания, где изтекущих значений сигналов в каждом канале вычитают текущие значения сигналов противоположных каналов, взятые с выходов фильтров 8 и 7 и уменьшенные в К раз58 Тираж 640 .НИИПИ Государственноо делам изобретений13035, Москва, Ж,П писноСССР 1230 ак комитета открытийаушская н 4/5илиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул, Проектная,В (Ос К 11 в блоке 9 ослабления сигналов, причем отрицательные значения разностей текущих значений сигналов приравниваются к нулю, т.е. блоки 5 и 6 вычитания одновременно осуществляют ограничение по минимуму на уровне нулевого значения. В Фильтрах 7 и 8 происходит ограничение спектров сигналов до исходных значений спектров выделенных сигналов на выходе блока .1, С выходов блока 2 фильтров 7 и 8 ) первого цикла обработки сигналы поступают на блоки 10 и 11 вычитания второго цикла обработки, где по аналогии с первым циклом обработки из текущих значений 15 сигналов одного канала вычитают текущие значения сигналов противоположного канала, взятые с выходов фильтров 13 и 12 и уменьшенные в К раз в блоке 14 ослабления сиг 2налов. С выходов блока 2 Ффильтров 12 и 13) второго цикла обработкисигналы поступают на блок регистрации 4. Аналитический анализ и экспериментальные исследования с применением промышленной аппаратуры показали, что реализация двух циклов обработки обеспечивает около 90 возможного снижения вероятности ошибочного приема при обработке сиг. налов с изменяющейся длительностью. Установка значений К = 0,2 и К = = 0,8 обеспечивает качество приема близкое к реализуемому приемом с фильтрацией огибающей сигнала после детектора, согласованной с длительностью элементарного сигнала. Реализация третьего циклаобработки приводит к дальнейшему повышению помехоустойчивости, однако зто повышение незначительно.