Устройство для приема двоичных сигналов

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 119 (1 1)4 Н 04 1, 27/ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ фильтр 1 нижних частот, блок 2 синхронизации, два перемножителя 3, 4, два интегратора 5, 6, формирователь 7 опорных сигналов, три сумматора 8-10, блок 11 задержки, два блока 12, 13 нелинейной обработки, решающий блок 14, Блоки 12, 13 состоят из у-ля с регулируемым коэф,усиления, ограничителя и инвертора. Введенные новые связи обеспечивают вы 33онный институ ожки(54) УСТРОЙСТВСИГНАЛОВ НЫХ ЛРИЕ исление лог ероятностей принимаемых кого шума и техник ситсяормаци а именнием которые эате сения решени по тения -ержит сигнала, что алгоритм обр тр-в иа.Ф ГОСУДАРСТ 8 ЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ М ОТНРЦТИЯМПРИ ГКНТ СССР ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(57) Изобретение отн передачи и приема ин но к устр-вам приема помех в приемнике. Ц ,упрощение устр"ва, У рифмов апостериорных сигналов Б,(С) и 8 (й), а фоне белого гауссовснеполосных помех 8, используются для вынео номере принятого реализует оптимальный ботки сигналов. 2 ил.1506577Изобретение относится к техникепередачи и приема информации, д именно к устройствам приема с подавлениемпомех в приемнике,Цель изобретения - упрдщение устройства.Нд фиг, 1 изображена структурнаяэлектрическая схема предложенногоустройства; на фиг. 2 - схема блока Онелинейной обработки.Устройство содержит фильтр 1 нижних частот, блок 2 синхронизации,первый 3 и второй 4 перемножители,первый 5, второй б,интеграторы, формирователь 7 опорных сигналов, первый8, второй 9, третий 10 сумматоры,блок 11 задержки, второй 12, первый13 блоки нелинейной обработки, решающий блок 14, блоки 12 и 13 состоят 20иэ усилителя 15 с регулируемым коэффициентом усиления, ограничителя 16и инвертора 17.Блоки 12 и 13 представляют собойустройство с передаточной характеристикой вида у (х) = 1 п сЬ (х - Д ) -и сЬ (к+а),отклика Фильтра д(Е) : г,Т- Б (-,) г ( 1 - ) дЦлительность сигналов г, ( с) равна1Т + Тц если Тд длительность импульс - ного отклика фильтра 1. При воздействии на фильтр 1 последовательности сигналов Б,(с) выходной сигнал пред 1стдвляет собой суперпозицию сигналов г;(с).Если длительность отклика Г(С), практически определяемая Т 1,и, не превышает длительности входных сигналов Т, перекрываются (интерферируют) только два соседних сигнала г (1).1Таким образом в результате интерференции на выходе фильтра появляется последовательность иэ 2 = 4 сигналов в зависимости от пары соседних сигналов.При Т + Тдп с 2 Т последовательность информационных сигналов Б;(Т),1,2 превращается на выходе фильтра 1 нижних частот в последовательности сигналов Бф., 3 = 1, 2 3 4, причем существует следующая связь:где х - входное воздействие; Ос - постоянная величина, представляет собой независимое напряжение, равное по величине разности между энергиями Б ф,(с) и Б ф (г).Устройство работае следующим образом.Входной сигнал устройства для приема двоичных сигналов40у = Б.(т) + п(Е) +(с)представляет собой смесь информационных противоположных сигналов Б(С),1,2, длительность которых равна 45 Т белого гауссового шума п(с) внеполосной помехи(с). Перемножители 3 и 4 с интеграторами 5 и 6 образуют два коррелятора, Форма передаточной характеристики фильтра 1 нижних частот такова, что спектральная плотность мощности смеси шума и помехи на выходе фильтра равномерна, Информационные сигналы, прошедшие через фильтр 1 нижних частот, изменяют свою форму и растягиваются по длительности, Вид сигнала на выходе фильтра 1 нижних частот определяется сверткой сигнала Б,(Т) и импульсно 1 о Б (т) = г,(т) + г,( + Т);Б, (с) = г (т) + г,( + Т);фз1 1Бф (е) г (т) + г,(с + Т)Опорные сигналы Боп, и Боп("1 поступающие на вторые входы пЕремножителей 4 и 3 с выходов формирователя 7 опорных сигналов, имеют дли,тельность.Т и синхронизированы с началом отклика фильтра 1 нижних частот на входной сигнал Б;(С)Бф (С)+Бф (Е) О сс Т О; сТ, есО;Бф(с) Бф(с); Ое с Т; О; с)Т, ес О.Сигналы Бф.(с) образуются в реэультате интерференции в фильтре 1 нижних частот соседних по времени выходных сигналов г.(с) и г (С+Т).1Последовательность сигналов Бф.(С),/1, 2, 3, 4, на выходе фильтра 1 нижних частот нельзя считать последовательнотью статистически независимых сигналов, как это обычно предполагается относительно послеловд)ь дС - - - вероятность наличия най.о ДЕ = Езф 1- Е сф - разность энергийСИГНЛЛОН Б.ф ( С) И Б ф ( С) аМожно показать, что величина2 а используемая при вынесениирешения об информационном символе,есть величина, определяемая первымитремя слагаемыми, а величина 2 ц)впоследними тремя слагаемыми ьна пос 4 р ледующем такте работы,В силу равновероятного закона появления +1 и -1 во входной информационной последовательности можнопоказать, что Р к+2= Рк,2 (-1) = 0,5 = е= еак1 соткуда следует, что а +, = О.Работу по приведенному алгоритму Реализует устройство, приведенное на фиг. 1, Сигналы снимаются с первого и второго выходов формирователя 7 опорных сигналов, Величина,Ь снимается с четвертого выхода формирователя 7 Опорных сигналов и подается на вторые нходы блоков 12 и 13 нелинейной обработки, Вычисленные н корреляторах значения корреляции ныходного сигнала фильтра 1 нижних 5тел) ности информационных сигналов Б 1, 1 = 1, 2, поэтому априорные вероятности Ропр появления на ныходе фильтра 1 нижних частот сигнала Бф (с), 3 = 1, 2, 3, 4, нельзя считать одинаковыми даже если сигналы в последовательности информационных сигналов Б (с),= 1, 2, поступающих на вход фильтра 1 нижних частот, янляются статистически независимыми и ранновероятными, Кроме того, последовательность сигналов Бф ,ф)1, 2, 3, 4, на выходе фильтра 1 нижних частот образуют простую однородную цепь Маркова первого порядка,Цля к-го сигнала на выходе фильт, а справедливы следующие соотношения (фиг 4):а к-м интервале в принимаемой смеси сигнала Б ф. = 1,4;И - спектральная плотность смеси шум+помеха в полосе фильтра . Р(Б= 11) - веротность того, что в к-й интервал времени (Т = кт) передавался сигнал соответствующий + 4 соответственно.Величина Р(Б= 11), вычисленная на к-м такте работы, используется для вычисления Р(Б= т 1) на последующем (с+1)-м такте работы,При синтезе алгоритма работы приемника, минимизирующего полную вероятность ошибки, правило вынесения решения об информационном символе заключается в сравненйи разности логарифмов апостериорных вероятностей этого символа с порогом, а именно: 1 пР(Б=1) -1 пР(Б=-1) /с 0" (2)Б =аопст с 1 ПастБ= -1,Для упрощения дальнейших выкладокцелесообразно сделать замену: 776Р(Б -1) еаа Р(Б 1) Подстанляя в систему (1) алгоритм работы приемника (2) и воспользовавшись алгебраическим тождеством а ь а+Ь а-Ь1 п(е +е ) = --- 1 п 2 + 1 п сЬ2Ь получают следующие алгоритмы работыоптимального посимвольного приемногоустроцства: 1/Ь) а 1 п сЬ Т/Ь) -+ 2 а ,) /2-очастот и опорных сигналов, пропорциональные логарифму функции правдоподобия суммы сигналов Бф,(Г) и Бр (г), также Б, (г.) и Йр (г.), получаемые с выходов первого и второго корреляторов, поступают на сумматоры 8 и 9. На второй вход сумматора 8 поступает сигнал пропорциональной разности логарифмов априорных вероятностей сигналов, соответствующих передаче +1 и 1 гсоответственно, имеющийся на выходе блока 11 задержки, обеспечивающего задержку на время Т. Величины, вычисленные н сумматоре 8 и блоке 12 нелинейной обработки, поступают на вход сумматора 10, на выходе которого получается разность величин Ч,и Ч пропорциональная разности логарифмов апостериорных вероятностей сигналов Б,(Т) и Б (с), поступаю-щих на вход фильтра 1 нижних частот до момента времени С0Ч1 п(Р(Бр (1 + Р(Бф (1 +ф 2 фзЧ 1 п(Р(Б, (с + Р(Бр (й ++ п оор БПоложительный (отрицательный) знак разности Ч, - Чопределяется с помощью решающего блока и соответствует тому случаю, когда логарифм апостериорной вероятности сигнала Б(й) больше (меньше) логарифма апостериорной вероятности сигнала Б (с)Таким образом, введенные связи обеспечивают вычисление логарифмов апостериорных вероятностей сигналов Б,(1) и Б (с), принимаемых на фоне белого гауссовского шума, и внеполосных помех Б(Т), которые затем используются для вынесения решения о номере принятого сигнала, что реализует оптимальный алгоритм обработки сигналов. Формула изобретения Устройство для приема двоичныхсигналов, содержащее фильтр нижнихчастот, выход которого соединен свходом блока синхронизации и первымивходами первого и второго перемножителец, вьжоды которых соединены спервыми входами соответственно первого и нторого интеграторов, вторыевходы которых соединены сфпервым выходом формирователя опорных сигналов,вторые входы первого и второго пере 15 множителей соответственно соединеныс вторым и третьим ньжодами формирователя опорных сигналов, вход которого соединен с выходом блока синхронизации, выход первого интегратора2 О соединен с первым входом первого сумматора, второй вход которого соединенс выходом блока задержки, выход первого сумматора - с первым входом первого блока нелинейной обработки, вы 25 ход второго интегратора - с первымвходом второго сумматора, а такжетретий сумМатор, второй блок нелинейной обработки и решающий блок,о т л и ч а ю щ е е с я тем, что,30 с целью упрощения устройства, выходвторого интегратора соединен с первым входом второго блока нелинейнойобработки, второй вход которого ивторой вход первого блока нелинейнойобработки соединены с четвертым выходом формирователя опорного сигнала, выход второго блока нелинейнойобработки соединен с первым вхЬдомтретьего сумматора, второй вход и40 выход которого соединены соответственно с вьюодом первого сумматора ивходом решающего блока, выход первого блока нелинейной обработки соединен с вторым нходом второго суммато 45 ра, выход которого соединен с входомблока задержки,1506577 Фиа я Составитель Н,Лазареваедактор А,Шандор Техред М,Ходаннч Корректор С.ЧеРни ирал 626 Подлисно ГКНТ СССР изводственно-издательский комбинат "Патент", г, Уигород, ул. Гагарина, 101 Заказ 5449/57 НИИПИ Государ Гвенного комитета по изобретениям и открытия 113035, Москва, Ж, Раушская наб д. 4/5