Адаптивное фильтрующее устройство

СОЮЗ СОЕЕТСНИКСО.1 ИАЛИСТИЧЕСН ХРЕСПУБЛИХ ЗН 210 ИОАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ У 41электротехническийплод, ,А,Бонч, А М(а рено(57) Изобрететехнике. Цельточности филь е относится к радио зобретения - повыше ации, Устройство со ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ХОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТХРЫТ(22) 07,01.87 (46) 07,11.88. Бюл (71) Ленинградский институт связи им,Бруевича(72) А.Б.Волчкови С.А.Курицын (53) 621,396.96(08 (56) Авторское свиИф 926762, кл, Н 03 (54) АДАПТИВНОЕ Ф НИЯОИИ 1436271 А 1 дерыгг фильтр Калмана 1, формирователь (Ф) 2 коэффициента усиления,блок 3 вычитания, идентификатор 4,блоки 5 и 6 задеркки Ф 7 и 8 коэффициента нелинейности второго и третьего порядков, компенсатор 9 помех,решающий блок 10 и имитатор 11 помехЦель достигается путем осуществлениякомпенсации влияния помех нелинейности ла передаваемый сигнал в условияхаприорной неопределенности параметров канала связи с помощью введенныхФ 7 и 8, компенсатора 9 и имитатора1. Устройство по пп, 2 и 3 формулыотличается выполнением компенсатора9 и имитатора 11, 2 з.п. ф-лы, 1 ил.1436271 0000 1000 0 000010 Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано для Фильтрации радиосигналов с многопоэиционной модуляциейа5Цель изобретения - повьппение точности фильтрации.На чертеже представлена электрическая структурная схема адаптивного Фильтрующего устройства. 10Адаптивное фильтрующее устройство содержит фильтр Калмана 1, Формирователь 2 коэффициентов усиления, блок 3 вычитания, идентификатор 4, первый и второй блоки 5 и 6 задержки, фор мирователь 7 коэффициентов нелинейности второго порядка, Формирователь 8 коэффициентов нелинейности третьего порядка, компенсатор 9 помех, решающий блок 10, имитатор 11 помех. 20Компенсатор 9 помех содержит пер- вью, третий, второй и четвертый умно- жители 12 - 15 и блок 16 вычитания.Имитатор 11 помех содержит первый, третий, второй и четвертый умножите ли 17 - 20 и сумматор 21.Устрдйство работает следующим образом.Дискретный сигнал у(з.), поступающий на вход фильтра Калмана 1, свя зан с вектором состояний Н(з.)1 з(з)Ь (3,)Ь, (з) следу,ющим соотношением у(з.) = С (з.)Х(з.) + п, (1) где С(з.) = Гс з(1)с,(з.Я - вектор параметров каналасвязи, элементы которогочисленно равны отсчетамизпзульсной характеристики канала связи;п(з.) - аддитивная помеха; Х =х 4) ь ее ххд(з.) - нелинейнаявектор-функция, компоненты которой связаны с ком 45понентами вектора состояния нелинейным преобра- зованием х= 1 з (х) + А 1 з + В 1 з(д)где А и В - коэффициенты нелинейности канала связи второго и третьего порядков соответственно.В Фильтре Калмана 1 формируется оценка вектора Х(х) в соответствии с известным алгоритмом Фильтрации 2л лХ(з) = РХ(з. - 1) + К(з.) у(з) - С(з)ХИ - 1)3, (3) где Х(з.) =х,(з)х,(з.) 3 - оценка вектора Х(з.) для-го момента времени; С(з) = Гс,(х)см(з.) 3 - . оценкавектора параметров канала связи;К(з.) = Ь (з)1 с (з)з - векторкоэфйициентов усиленияфильтра Калмана 1; Р - матрица сдвига размером МхМ; С (з)ГХ(з. - 1) = ы (з.) - предсказываемое наблюдение,Неизвестными в уравнении (3) оценивания являются вектор параметровканала С и вектор коэййициентов усиления. Кроме того, дискретный сигналв канале связи подвергается нелинейным искажениям и коэфйициенты нелинейности второго и третьего порядковнеизвестны.Для уменьшения влияния нелинейности амплитудной характеристики канала связи на вынесение решения опринятом сигнале в адаптивное йильтрующее устройство имеется компенсатор 9 помех, работа которого описывается выражениемЬ,(з.) = х,(з.) - А(з.)х,(т)- В(з.)х (з.), (4)лгде Ь(з.) - оценка последнего компонента вектоза состояния:А - оценка коэффициента нелинейности второго порядка;В(з.) - оценка коэффициента нелинейности третьего порядка,Согласно приведенному выражениюкомпенсатор помех реализован на первом и третьем умножителях 12 и 13,вычисляющих соответственно квадрати куб оценки последнего компонентавектора Х(з.), втором умножителе 14,вычисляющем произведение квадратаоценки последнего компонента вектораХ(з.) на оценку коэфйициента нелинейлности второго порядка А(д) четвертомумножителе 15, вычисляющем произве"дение куба оценки последнего компонентавектора Х(з) на оценку коэффициента не(8) 3 14362 линейности третьего порядка В(з.), и блоке 16 вычитания, вычитающем из оценки последнего компонента вектора Х(х) результаты произведений второго и четвертого умножителей 145 и 15.Оценка последнего компонента веклтора состояния Ьм(1) поступает на решающий блок 10, где вырабатываются 10 регенерированные элементы вектора состояния Ь , Сигнал с выхода компенсатора 9 помех сравнивается в решающем блоке 10 с эталонными значениями и наиболее близкое эталонное 15 значение сигнала подается на выход решающего блока 10,Учитывая, что в линейной части предлагаемого устройства обрабатываются сигналы с нелинейными искажениями для повышения точности фильтрации при использовании в вычислени,ях регенерированного вектора состояния необходимо и его подвергнуть нелинейным искажениям на основе извест ных оценок коэффициентов нелинейности, для чего в адаптивном фильтрующем устройстве имеется имитатор 11 помех, работающий согласнохм(") 1 м + А(1) 1 зм(1) + + В(х)Ь (з.), (5) Для определения вектора параметров канала С(1) служит идентификатор 4, осуществляющий идентификацию 35 параметров канала. На вход первогоблока 5 задержки поступает входной сигнал, а на вход второго блока 6 задержки поступают регенерированные элементы вектора состояний Х(х), про шедшие через имитатор 11 помех, В каждый х-й момент времени на отводахвторого блока 6 задержки находится вектор Х(1 - М + 1), отличающийся от переданного тем, что в некоторых слу чаях может иметь место ошибочное решение, т.,е, оценка сигнала может отличаться от его истинного значения. Если вероятность ошибки Рош 0,01, ложные решения практически не ска- . 50 зываются на процесс идентификации и поэтому на управляющих выходах идентификатора 4 вырабатывается оценка вектора параметров канала связи в соответствии с выражением С(1+ 1) =, С(1) + (,Х(з.-М+1) у(з.-М+1) - С (з.) Х(1-М+1), (6)71агде , - постоянный коэффициент,определяющий шаг подстройки;,у(з.-М+1)-Й (1)Х(1-М+1) - сигнал ошибки идентикации,Вектор коэффициентов усиленияК(1) в устройстве определяется адаптивно с использованием ошибки фильтрации последнего компонента вектораХ(з.), Сигнал ошибки Ем формируется в блоке 3 вычитания и определяется разноСтью между последней компонентой регенерированного вектораХ(1), поступающей с выхода имитатора 11 помех, и последней компонентоййвектора Х(д), поступающей с выходафильтра.Калмана 1,(з ) хм(1) хм(з)Работа формирователя 2 коэффициентов усиления фильтра 1(алмана 1 описывается векторным разностным урав- нением где Е(х) - вектор, элементы которого равны сигналам с отводов линии задержки вычислителя;, - постоянный множитель, определяющий шаг подстройки.Для оценки коэффициентов нелинейности второго и третьего порядков используется стохастический аналог градиентного метода минимизации функции.Выражение для вычисления коэффициента нелинейности второго порядка имеет вид:А(з. + 1) = А(д) +рЬ,(ь) Ем(1),(9) где р - постоянный множитель, опреАделяющий шаг подстройки.Выражение для вычисления коэффициента нелинейности третьего порядка в формирователе 8 имеет видИ л - ЭВ(з. + 1) = В + р Ьм(1) Е (з.),(1 О) где р - постоянный множитель; опре 8деляющий шаг подстройки,Таким образом, адаптивное фильтрующее устройство позволяет компенсировать влияние помех нелинейности на передаваемый сигнал в условиях апри14362 орной неопределенности параметровканала связи. Заказ 5659/56 Тираж 929 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная 4 Формула и з о б р е т е н и я5 1. Адаптивное фильтрующее устройство, содержащее формирователь коэф 1 фициентов усиления, фильтр Калмана,последовательно соединенные первыйблок задержки, вход которого соединенс сигнальным входом Фильтра.Калманаи является входом адаптивного фильтрующего устройства, и идентификатор,выходы которого соединены с первьпчиуправляющими входами фильтра Калмана,вторые управляющие входы которогосоединены с выходами формирователякоэффициентов усиления, первый вхОдкоторого соединен с первым выходомфильтра Калмана, блок вычитания,первый вход которого соединен с вторым выходом фильтра Калмана, а выходсоединен с вторым входом Формирователя коэффициентов усиления, второйблок задержки, входкоторого соеди"нен с вторым входом блока вычитания,а выходы - с управляющими входамиидентификатора, а также решающийблок, выход которого является выходом адаптивного Фильтрующего устройства, о т л и ч а ю щ е е с я тем,что, с целью повьппения точностифильтрации, введены компенсатор помещ, первый вход. которого соединенс вторым выходом фильтра Калмана, апервый выход - с входом решающегоблока, имитатор помех, первый входкоторого соединен с выходом решающего блока, а выход - с входом второго блока задержки, формирователькоэффициентов нелинейности второгопорядка, первый вход которого соеди.нен с вторым выходом имитатора помех, а выход соединен с вторыми входами компенсатора помех и имитаторапомех, а также формирователь коэффициентов нелинейности третьего порядка, первый вход которого соединен стретьим выходом имитатора помех, втослСоставитель Э.Редактор Н, Рогулич Техред М.Дидь 71 6рой вход объединен с вторым входом Формирователя коэффициентов второго порядка и соединен с выходом блока вычитания, а выход соединен с тре-. тьими входами компенсатора помех и имитатора помех.2, Устройство по и. 1, о т л и - ч а ю щ е е с я тем, что компенсатор помех выполнен в виде последовательно соединенных первого умножителя, второго умножителя, второй вход которого является вторымдвходом компенсатора помех, последовательно соединенных третьего умножителя и четвертого умножителя, второй вход которого является третьим входом компенсатора помех, а также блока вычитания, вход вычитаемого которого объединен с первым и вторым входами первого умножителя, с первым входом третьего умножителя и является первым входом компенсатора помех, первый и второй входы вычитателя соединены с выходами соответственно второго и четвертого умпожителя, а выход является выходом компенсатора помех, при этом второй вход, третьего умножителя соединен с выходом первого умножителя. 3, Устройство по и, 1, о т л и -ч а ю щ е е с я тем, что имитатор помех выполнен в виде последовательно соединенных первого умножителя, второго умножителя, второй вход которого является вторым входом имитатора помех, и сумматора, выход которого является выходом имитатора помех, последовательно соединенных третьего умножителя, первый вход которого соединен с входом первого умножите" ля, и четвертого умножителя, второй вход которого является третьим вхо-дом имитатора помех, а выход соеди" нен с вторым входом сумматора, третий вход которого объединен с первым и вторым входами первого умножителя, с вторым входом третьего умножителя и является первым входом имитатора помех.1Борисов1 к Корректор Л, Патай