Устройство для статистического обнаружения дискретных сигналов в каналах связи с межсимвольной интерференцией

(51) 5 Н 13 04 1 О 3 БР НИ АВТОРСКОМУ СВ ЕЛЬСТВУ П. Ермолаева о СССР2,Н 041 1 АТИСТИЧЕСКОРЕТНЫХ СИГНАСВЯЗИ С ЕРФЕРЕНЦИ устройства ния дискретн ЕЙ для ых О ГОСУДАРСТВЕННОЕ .ПАТЕНТНОВЕДОМСТВО СССР(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СТГО ОБНАРУЖЕНИЯ ДИСКЛ ОВ В КАНАЛАХМЕЖСИМВОЛЬНОЙ ИНТ(57) Изобретение касаетсястатистического обнаруже Изобретение относится к технике электросвязи и может использоваться в системах передачи данных, контроля и управления, являясь усовершенствованием известного устройства по авт, св. Ъ 985958.Цель изобретения - повышение помехоустойчивости устройства при действии не- стационарных помех,На фиг. 1 показана схема предлагаемого устройСтва; на фиг. 2 - схема анализатора помех.Устройство для статистического обнаружения дискретных сигналов в каналах связи с межсимвольной интерференцией содержит приемник 1 непрерывных сигналов, сумматор 2, решающий блок 3, регенератор сигналов 4, формирователь гипотетических сигналов 5, сумматор 6 по модулю и), умно- житель 7 на коэффициенты "шумовых" остатков, суммирующий блок 8, блок 9 задержки, детектор 10 качества, формиросигналов в каналах связи с межсимвольной, интерференцией, относится к технике электросвязи и может использоваться в системах передачи контроля и управления и является усовершенствованием устройства по авт, св, М 985958. Цель изобретения - повышение помехоустойчивости устройства при действии нестационарных помех. Цель достигается введением в устройство анализатора помех и соответствующих связей, что позволяет учитывать интенсивность и характер нестационарных помех при регулировке ширины зоны стирания детектора качества и уровня порога решающего блока.1 3. и. ф-лы,2 ил,ватель 11 последовательности "стираний", блок 12 совпадения, накопитель 13, управляемый тактовый генератор 14, блок 15 записи и считывания, анализатор 16 помех.Выход приемника непрерывных сигналов 1 соединен через детектор качества 10 со вторым входом формирователя последовательности "стираний" 11 и через регенератор и) сигналов 4 с первым входом формирователя гипотетических сигналов 5, выходы которого соединены с входами сумматора 6 по модулю и), выходы которого через умножитель 7 на коэффициенты "шумовых" остатков соединены со входами суммирующего блока 8, выход которого соединен со вторым входом сумматора 2, первый вход которого через блок 9 задержки подсоединен к выходу приемника 1 непрерывных сигналов, Выход решающего блока 3 соединен со входом блока записи и считывания 15, первый выход которого соединен со вторым входом формирователя 5 гипотетических сигналов, Выход управляемого тактового генератора 14 соединен со вторым входом решающего блока 3, объединенным с первым входом формирователя 11 последовательности "стираний", соответствующий выход которого соединен с первым входом блока 12 совпадения, второй вход которого подключен ко второму выходу блока 15 записи и считывания, Выход блока 12 совпадения соединен с первым входом накопителя 13, второй вход которого соединен с выходом детектора качества и со вторым входол формирователя 11 последовательности "стираний", выходы которого подключены к соответствующим входам сумматора.6 по модулю е, Вход анализатора 16 помех соединен с выходом блока 9 задержки, а выход анализатора 16 помех подключен управляющим входом детектора качества 10 и решающего блока 3, первый вход которого соединен с выходом сумматора 8, Выход накопителя 13 подключен к входу управляемого тактового генератора 14. Вход приемника 1 непрерывных сигналов является входом устройства; а выход решающего блока 3 является выходом устройства.Анализатор 16 помех содержит усилитель 17 с регулируемым коэффициентом усиления, усилитель 18 с постоянным коэффициентом усиления, компаратор 19, ключ 20, сумматор 21, блок 22 сравнения.Вход усилителя 17 с регулируемым коэффициентом усиления соединен с входом усилителя 18 с постоянным коэффициентом усиления и является входом анализатора 16 помех. Выход усилителя 17 с регулируемым коэффициентом усиления подключен к вторым входам сумматора 21 и блока 22 сравнения и входу компаратора 19, выход которого подключен к второму управляющему входу ключа 20,Выход усилителя 18 с постоянным коэффициентом усиления подключен к первому входу ключа 20, выход которого подключен к первому входу сумматора 21, выход которого соединен с первым входом блока 2 сравнения, выход которого подключен к второму управляющему входу усилителя 17 с регулируемым коэффициентом усиления и является выходом анализатора 16 помех.Сущность работы элементов, содержащихся в анализаторе помех 16, заключается в следующем,Введенные элементы реализуют процедуру обучения с выравненными ошибками, которая описывается следующил математическим выражением:Ч(п+1) =Ч(п)+ р.0(п),У(п), Ч(п) У (и)Пгде 0(п) =(-У(п) Ф)(и)Пи сходимость которой к минимуму вероятности ошибки доказана.Укаэанное математическое выражениереализуется следующими техническими устройствами:Ч(п + 1), Ч(п) - коэффициенты усиления "0 усилителя 17 с регулируемым коэффициентом усиления, выполненного по стандартной схеме;р - характеризует шаг, с которымданная процедура сходится к минимуму вероятности ошибки и реализуется, например, коэффициентом усиления усилителя 18 с постоянным коэффициентомусиления, выставляемом вручную или автоматически в зависимости от характера нестационарной помехи в канале связи, причем, для большей точности работы устройства р Ч(п);У (и) - образцы канальных сигналов,искаженные помехой и поступающие на выход приемника 1;П - величина порога компаратора 19.По указанному алгоритму, в зависимости от уровня помех в канале связи на выходе анализатора помех 16 вырабатывается сигнал, уровень которого пропорционален помехе, действующей в данный момент времени в канале связи. Этот сигнал регулирует порог решающего блока 3 и детектора качества 10, что увеличивает вероятность принятия этими блоками правильного решения.35 Следовательно, так как при принятии решения учитывается мгновенная помеха, то при посимвольном приеме это позволило повысить вероятность принятия правильного решения о принимаемом символе и его качестве, тем самым повысить помехоустойчивость всего устройства в целом.Компаратор 19 выполнен по стандартной схеме и производит сравнение информационного сигнала с опорным сигналом, 45 величины которого подбирается один раз,например при подаче эталонного информационного сигнала, не искаженного помехой, При этом опорный сигнал выбирается таким, чтобы управляющие воздействия с вы хода блока 22 сравнения былиминимальными.Ключ 20 пропускает сигнал с выходаусилителя 18 с постоянным коэффициентом усиления либо инверсно, либо неинверсно, в зависимости от управляющего воздействия с выхода компаратора 19. При этом если сигнал на выходе компаратора 19 больше опорного, то сигнал с выхода усилителя 18 с постоянным коэффициентом усиления через ключ 20 пропускает инверсно и наоборот. Техническая реализация ключа 20 известна, Он может быть выполнен в виде двухсовмещенных ключей на транзисторах сразличным типом проводимости, При этомуправляющем воздействии один ключ закрыт, другой открыт, соответственно ключипропускают сигнал с различным знаком.Блок 22 сравнения сравнивает сигнал Ч У свыхода усилителя 17 с регулируемым коэффициентом усиления с сигналом Ч У +р Ус выхода сумматора 21 и вырабатывает принеравенстве сигналов управляющий сигнал, пропорциональный разности сравниваемых сигналов,Устройство работает следующим образом,Принятые колебания с выхода приемника 1 непрерывных сигналов поступают навходы детектора 10 качества и регенератора4 гп-ичных сигналов. С выхода детектора 10качества сигналы записываются в накопитель 13 и формирователь 11 последовательности "стираний", а с выхода регенератора4 в-ичных сигналов в формирователь гипотетических сигналов 5. Скорость записи вформирователи 5 и 11, строящихся на основе сдвигающих регистров длин соответст 1. +1венно и и 2 разрядов, равна скоростиманипуляции Ч,С выхода формирователя 5 гипотетических сигналов сигналы поступают на первую группу извходов сумматора 6 по1 +1модулю в на другую группу из вхоодов которого поступают сигналы с выходовформирователя 11 последовательности. "стираний", при этом скорость изменениясостояний на выходах формирователя 5всегда равна, в то время как скорость изменения состояний на выходах формирователя 11 зависит от числа Осигналов"стираний", записанных в формирователь11 последовательности "стираний", накопитель 13. Сигналы с выхода накопителя 13являются управляющими для управляемоготактового генератора 14, который изменяетскорость состояний на выходах формирователя 11 последовательности "стираний" поОзакону Чв, что за время приема одногосимвола на выходе сумматора 6 по модулюа позволяет получить набор комбинацийсимволов с учетом. возможных ошибок наинтервале памяти канала, Каждая из полученных на выходе блока 6 сумматоров поОмодулю в комбинация из набора п возможных проходит через умножитель 7 на коэффициенты "шумовых" остатков, определяемых для данного канала предварительно. Результат умножения для каждой комбинации с выхода умножителя 7 на ко эффициенты "шумовых" остатков складывается на суммирующем блоке 8, а затем поступает на второй (вычитающий) вход сумматора 2, на первый (суммирующий) вход которого через блок 9 задержки с выхода 10 приемника 1 непрерывных сигналов поступает сигнал обрабатываемого символа. Этот же сигнал поступает на вход анализатора 16 помех, где поступает на входы умножителей 17, 18, С выхода усилителя 17 с регулируе мым коэффициентом усиления усиленный вЧ раз аналоговый сигнал поступает на вход компаратора 19, где производится сравнение полученного произведения Ч(п) У (и) с порогом П, уровень которого выставляется 20 при подстройке устройства путем подачи навход устройства известных сигналов без помехи и регулировки порога П по максимуму вероятности правильного принятия решения решающим блоком 3, По результатам 25 сравнения компаратор 19 управляет ключом20, разрешая пРохождение сигнала .ф.р, У (и) с выхода усилителя 18 с постоянным коэффициентом усиления, пропорциональный коэффициенту усиления этого 30 усилителя на предыдущем шаге. Этотсигнал и сигнал с выхода сумматора Ч(п) У(п) + р У (и) поступают соответственно на первый и второй входы блока 22 сравне, ния, на выходе которого формируется сиг нал с приращением пропорциональнымвеличине +р, У (и), т, е. пропорциональный изменению помехи на входе устройства. Сигнал с выхода блока 22 сравнения регулирует коэффициент усиления усилите ля 17 с регулируемым коэффициентом усиления и подстраивает ширину зоны стираний детектора качества 10 и порог решающего блока 3 по управляющему входу, Набор комбинаций символов с учетом возможности ошибок на интервале памяти канала на входе решающего блока 3 вызывает появление количества оценок обрабатываеОмого сигнала, равное а на каждый при емный символ, При этом оценкиформируются следующим образом:Каждая из полученных на выходе сумматора 6 по модулю а комбинаций из набораО55 щ возможных проходит через умножитель 7 на коэффициенты "шумовых" остатков, определяемых для данного канала предварительно. Результат умножения для каждой комбинации с выхода сумматора 6 по модулю п 1 складывается на суммиру 1 о.10 15 20 25 30 35 40 45 50 щем блоке 8, а затем поступает на вычитающий вход сумматора 2, на суммирующий вход которого через блок 9 задержки с выхода приемника 1 непрерывных сигналов поступает сигнал обрабатываемого символа.Решающий блок 3 каждый раз по совоОкупности щ оценок принимает информацию об 2 символе, который с1 +1помощью блока 15 записи и считывания за(. +1писывается в 2 разряд формирователя 5 гипотетических сигналов и в виде сигнала считывания поступает на один из выходов блока 12 совпадения, при наличии1. +1символа "стирания" в 2 разряде формирователя 11 последовательности "стираний". В этом случае на выходе блока 12 совпадения появляется сигнал, который поступает на вычитающий вход накопителя 13, что в отсутствии по суммирующему входу сигнала приведет к уменьшению содержимого на единицу и в итоге уменьшает скорость вычислений, а при наличии сигнала сохранит ее прежней,Таким образом, в предлагаемом устройстве повышается помехоустойчивость за счетувеличения вероятности принятия правильного решения решающим блоком 3 при воздействии на сигнал нестационарных помех, что достигается автоматическим регулированием порога решающего блока 3 по указанному выше алгоритму. Регулирование ширины зоны стирания в детекторе качества 10 позволяет повысить помехоустойчивость при воздействии комплекса .помех, так как благодаря оптимизации ширины зоны стирания детектора качества 10 удается сформировать последовательность стираний точнее отражающую реальные ошибки на интервале памяти канала. Это позволяет сформировать более точные оценки влияния помех на обрабатываемый символ и в конечном счете, повышает вероятность правильного приема, так как оценки учитываются решающим блоком при вынесении решения о принимаемом символе сигнала,Технико-экономическая эффективность от внедрения предлагаемого устройства заключается в повышении помехоустойчивости при действии в канале связи наряду с межсимвольными других помех, имеющих нестационарный характер за счет увеличения вероятности принятия правильного решения решающим блоком и детектором качества. Оптимизируя ширину зоны стира. ний последнего, добиваемся увеличения вероятности правильного стирания и уменьшаем вероятность необнаруженной ошибки, что увеличивает вероятность правильного приема информации в целом. Регулируявеличину порога порогового блока в зависимости от интенсивности и характера не только межсимвольных, но и других не- стационарных помех, удается также повысить вероятность принятия правильного решения решающим блоком, а следовательно, и помехоустойчивость устрОйства в целом. Формула изобретения 1. Устройство для статистического обнаружения дискретных сигналов в каналах связи с межсимвольной интерференцией по авт. св, М 985958, о т л и ч а ющ е е с я тем, что. с целью повышения помехоустойчивости при действии нестационарных помех, введен анализатор помех, выход которого подключен к управляющим входам решающего блока и детектора качества, а вход анализатора помех соединен с выходом блока задержки2.Устройство по п.1, о тл ича ю щеес я тем, что анализатор помех выполнен в виде усилителя с регулируемым коэффициентом усиления, усилителя с постоянным коэффициентом усиления, сумматора, компаратора, ключа и блока сравнения, выход которого является выходом анализатора помех и подключен к первому входу усилителя с регулируемым коэффициентом усиления, второй вход которого является входом анализатора помех и объединен с входом усилителя с постоянным коэффициентом усиления, выход которого подключен к первому входу ключа, выход которого подключен к первому входу сумматора, выход которого соединен с первым входом блока сравнения, второй вход соединен с выходом усилителя с регулируемым коэффициентом усиления и обьединен с вторым входом блока сравнения и через компаратор с вторым входом ключа,1811007 бьР юг Составитель О.Жуковактор С. Кулакова Техред М.Моргентал Корректор С. Шекм каэ 1452 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 енно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 1 рои