Устройство для адаптивного приема дискретных сигналов

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК 9) (111 д) Н 04 Ь 25/4 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 1:" ц 1юД Ф 12 Лопатинжавина,электротехничесим. проф.М.А.Бонч,8) М. ЯупсЬгопоцз извозоп оп а РЬд 11 рз Те 1 есошЧ. ЗЗ,В 2, 1975. идетельство СССР Ь 25/40, 1977ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТ(21) 3523252/18-09 (22) 21. 12. 82 (46) 30.03.84. Бюл (72) К.ф,Астапкови Б.П.Калмыков и С,И (71) Ленинградский кий институт связи Бруевича(53) 621.394.63(08 (56) 1, Ггз.раас 1. шойешз Еог ЙаСа сг ягоцр Ьапд сдгсцдй шцпдсагьоп Кечеы,(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АДАПТИВНОГОПРИЕМА ДИСКРЕТНЫХ СИГНАЛОВ, содержащее демодулятор, управляющий входкоторого подключен к выходу блокаподстройки опорного колебания, а выход - к входу фильтра нижних частот,выход которого соединен с входомстробирующего блока, управляющийвход которого соединен с выходом блока подстройки фазы момента стробирования, выход стробирующего блока соединен с входом адаптивного корректора, управляющий вход которого соединен с первым входом блока подстройки опорного колебания и выходом бло- ка вычисления ошибки, выход адаптивного корректора соединен с входом решающего блока и первым входом блока вычисления ошибки, второй вход которого соединен с выходом решающего блока, при этом управляющий выход адаптивного корректора подключен к входу блока подстройки фазы момента стробирования, о т л и ч а ю щ е е - с я тем что, с .целью повьппения помехоустойчивости, в него введены авто. матический регулятор уровня, вычислительный блок и дополнительный решающий блок, при этом выход адаптив- фпф е ного корректора соединен с входом вычислительного блока, выходы которо го соединены с соответствующими входами дополнительного решающего блока, управляющий выход которого соединен с управляющим входом вычислительного блока, причем вход демодулятора соединен с выходом автоматического регулятора уровня, вход которого является входом устройства, а выход дополнительного решающего блока соединен с входом декодера, выход которого является выходом устройства, выход стробирующего блока соединен свторым входом блока подстройки опорного колебания.1 О Для достижения поставленной цели в устройство для адаптивного приема дискретных сигналов, содержащее демодулятор, управляющий вход которого подключен к выходу блока подстрой Изобретение относится к электросвязи и может использоваться для передачи данных по широкополосному ка калу первичной группы.Известно устройство, содержащее автоматический регулятор уровня, демодулятор, фильтр нижних частот, стробирующее устройство, поэлементную решающую схему, блок подстройки :фазы момента стробирования, блок подстройки опорного колебания, блок выделения пилот-сигнала, блок преобразования дуобинарного сигнала в биполярный 1 .Однако отсутствие адаптивной кор 15 рекции приводит к ухудшению помехоустойчивости при неидеальных характеристиках канала связи.Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является 20 устройство для адаптивного приема дискретных сигналов, содержащее демодулятор, управляющий вход которого подключен к выходу блока подстрой. ки опорного колебания, а выход - к 25 входу фильтра нижних частот, выход которого соединен с входом стробирую. щего блока, управляющий вход которого соединен с выходом блока подстройки фазы момента стробирования, выход 30 стробирующего блока соединен с входом адаптивного корректора, управляющий вход которого соединен с первым входом блока подстройки опорного колебания и выходом блока вычисления ошибки, выход адаптивного корректора соединен с входом решающего блока и первым входом блока вычисления ошибки, второй вход которого соединен с выходом решающего блока, при 40 этом управляющий выход адаптивного корректора подключен к входу блока подстройки фазы момента стробирования 2 .В известном устройстве наличие в 45 канале амплитудно-частотных искажений приводит к потере помехоустойчивости при линейном методе обработки принятого сигнала и поэлементном правиле вынесения решения о принятом 50 символе.Цель изобретения - повышение помехоустойчивости. ки опорного колебания, а выход - квходу фильтра нижних частот, выходкоторого соединен с входом стробирующего блока, управляющий входкоторого соединен с выходом блокаподстройки фазы момента стробирования, выход стробирующего блока соединен с входом адаптивного корректора, управляющий вход которого соединен с первым входом блока подстройки опорного колебания и выходомблока вычисления ошибки, выход адаптивного корректора соединен с входом решающего блока и первым входомблока вычисления ошибки, второй входкоторого соединен с выходом решающего блока, при этом управляющий выход адаптивного корректора подключенк входу блока подстройки Фазы момента стробирования, введены автоматический регулятор уровня, вычислительный блок и дополнительный решающий блок, при этом выход адаптивного корректора соединЕн с входом вычислительного блока, выходы которогосоединены с соответствующими входамидополнительного решающего блока, управляющий выход которого соединенс управляющим входом вычислительного блока, причем вход демодуляторасоединен с выходом автоматическогорегулятора уровня, вход которого является входом устройства, а выходдополнительного решающего блока соединен с входом декодера, выход которого является выходом устройства, авыход стробирующего блока соединенс вторым входом блока подстройкиопорного колебания,На чертеже изображена структурнаяэлектрическая схема предлагаемогоустройства.Устройство для адаптивного приема/дискретных сигналов содержит автоматический регулятор 1 уровня, демодулятор 2, фильтр 3 нижних частот,стробирующий блок 4, адаптивный корректор 5, решающий блок 6, вычислительный блок 7, дополнительный решающий блок 8, декодер 9, блок 10вычисления ошибки, блок 11 подстройки фазы момента стробирования.Устройство работает следующимобразом.Принятый сигнал поступает на вход автоматического регулятора 1 уровня. Затем сигнал демодулируется и фильтруется. Необходимое для демодуляции1083396 3опорное колебание вырабатывается в блоке 12.Блок 12 подстройки опорного колебания содержит генератор опорного колебания, линии задержки на 1 и 2 единичных интервала Т, умножители и сумматоры. Синхроинформация для подстройки фазы опорного колебания выделяется непосредственно из рабочего сигнала данных, и в соответствии с. 1 О выражениемл лЧй Чп-( Рц .21-( н) элгде ( - оценка фазы опорного коле 1бания на и -м шаге подстройки;сигнал ошибки, вычисляемыйкак разностьмежду откорректированным сигналом иэталоном; 2031 - отсчет отфильтрованного после демодуляции сигнала;1 - малое вещественное число, используется для подстройки фазы опорного колебания. Данное выражение 25 является модификацией оценки фазы по критерию максимального правдоподобия. Использование отфильтрованного после демодуляции сигнала для подстройки опорного колебания позво- ЗО ляет компенсировать не только расхождение фаз и частот несущего и опорного колебаний, но и: качание фазы несущего колебания.После фильтрации принятый сигнал стробируется в стробирующем блоке 4. Выбором фазы момента стробирования управляет блок 11 подстройки фазы момента стробирования, который содержит генератор тактового колебания,40 линии задержки сигналов, соответствующих значениям коэффициентов усиле. ния по 1 и -1 отводам линии задержки адаптивного корректора, на единичный интервал Т, умножитель и сум маторы. Постройка фазы момента стробирования осуществляется с композицией отсчетов импульсной характеристики адаптивного корректора, что позволяет гарантировать сходимость сов О местной оценки усиления регуляторов отводов гармонического корректора и фазы момента стробирования. Данная операция описывается выражениемл лЛ Л 1 1, - "и- Р". С,п- С-,п-55лгде ь - оценка фазы момента строби-рования, вычисляемая на И-м шаге подстройки;С С. - значения коэффициентов усиления регуляторов в отводах линии задержки адаптивного корректора, ближайщих к центральному;- малое вещественное число.Далее сигнал подвергается коррекции в адаптивном корректоре 5, который является адаптивным нерекурсивным фильтром, настраиваемым по крите; рию минимума среднеквадратической ошибки. Он реализован на линии задержки с отводами, расположенными через единичный интервал равный Т. Регуляторы адаптивного корректора выполняются на умножителях, Коэффициент усиления-го регулятора определяется произведением выборки принятого сигнала, поступающего с отвода линии задержки, и сигнала ошибки, общего для всех регуляторов. Операция настройки коэффициентов определяется выражением С:С Фмгде С - коэффициент усиления-го1 11регулятора на 1 -м шагеподстройки;- сигнал ошибки на управляющем входе адаптивногокорректора на 1 -м шагеподстройки;Х;- отсчет сигнала на 1 -м от 1воде линии задержки адаптивного корректора на й -мшаге подстройки;с - малое вещественное число. Сигналы с выходов регуляторов адаптивного корректора 5 объединяются в сумматоре и поступают для дальюнейшей обработки в решающий блок 6, который является поэлементным решающим блоком, откорректированный сигнал сравнивается с эталонными значениями и наиболее близкий эталонный сигнал поступает на выход решающего блока 6. Этот процесс эквивалентен сопоставлению каждому принятому сигналу соответствующего переданного символа, поскольку на передающей стороне имеется однозначное соответ.ствие передаваемого сигнала информационному символу. С входа и выхода решающего блока 6 сигналы поступают в блок 10 вычис- ления ошибки, в котором осуществля-.ется вычисление сигнала ошибки, необходимого для подстройки фазы опорного колебания и регуляторов адаптив ного корректора 5. Ошибка вычисляется как разность между сигналами на 5 входе и выходе решающего блока 6, таким образом, блок 10 представляет собой сумматор, вычисляющий эту разность, Адаптивная подстройка позволяет оперативно отслеживать изменение частотньо характеристик канала, частоты и фазы несущего колебания.Для реализации помехоустойчивости, близкой к потенциальной целесо-образно ввести в состав.предлагаемого устройства систему вынесения реше. ния о принятой последовательности символов в целом по критерию максимального правдоподобия, которая состоит из вычислительного блока 7 и 20 дополнительного решающего блока 8, который является решающим блоком, выносящим решение в целом. Поскольку сигнал на выходе дополнительного решающего блока 8 появляется со значи тельной задержкой, его нецелесообразно испольэовать для управления адаптивным корректором 5 и блоком 12 подстройки опорного колебания, так как при этом невозможно оперативно 30 отслеживать изменение частотных характеристик канала, частоты и фазы несущего колебания, а также дрожание фазы несущего колебания. В то время как поэлементно вынесенное решение о принятом символе содержит достаточ ную статистику для подстройки адаптивных систем устройства даже при весьма значительных линейных искажениях в канале связи. Так, удовлетво рительная подстройка адаптивного кор. ректора 5 и фазы опорного колебания возможна при вероятности ошибки при поэлементном вынесении решения поряд ка (1 - 1,5) 1045Рекуррентная нелинейная процедура вынесения решения в целом о после. довательности принятых символов по критерию максимального правдоподобия базируется на представлении системы передачи сигнала данных в виде системы с конечным числом состояний, характеризуемых векторами Зп на И-м шаге (единичном интервале). В качестве вектора состояний целесообразно выбрать следующий вектор: где1 - символ транспонирования;, та- отсчет информационногосигнала, разрешенного кпередаче, причем в данномслучае можно принять ап= +11- число ненулевых отсчетовимпульсной характеристикисквозного тракта передачисигнала данных, при использовании биполярногопреобразования сигналаданных на передаче=2.Переход системы из состоянияб.И- в бд характеризуется целевой функциейнфи=ь 1 Фиф и-лфс-дгде Е - отсчет сигнала на выходеадаптивного корректора 5, В соответствии с принципом оптимальности, начиная с 3 для И = 11 2 , М решается функциональное ураннение видагде 3 п - оценка целевой функции 3Идля каждого из четырех возможных векторов состояния. Выражение (6) является модификацией алгоритма Витерби применительно к испульсной характеристике биполярного преобразователя.Такой граф переходов называется . выжившим. Определив последовательность состояний О , через которые11проходит выживший граф, нетрудно определить переданную последовательность сигналов.В вычислительном блоке 7 в соответствии с алгоритмом (6) осуществляетсявычисление оценок целевой функции 3 (6, ) для каждого из возможных переходов и выбор наиболее вероятного из жх.Уравнение (6) предписывает для 61, = ОП= 1 вычисление.н.оИ- =11+"о,=-41 ( -2 Рдлятся =ав = -1 вычисление.42 РДля выполнения этих операций в состав вычислительного блока 7 входят схемы вычисления оценок целевой функции. Основу этих схем составляют квадраторы, накапливающие суммато ры и регистры для хранения значений целевой функции, вычисленных для дан ного пути на предыдущем такте. Вычисленные значения целевых функций сравниваются в схеме сравнения. Ре" 10 зультат сравнения передается в допол. нительный решающий блок 8. В построителе графа этого блока определенному виду переходов на каждом единичном интервале сопоставляется определенная 15 кодовая комбинация, записываемая затем в линию задержки дополнительного решающего. блока 8. Дешифратор графа этой схемы, анализируя последовательность таких кодовых комбинаций,поступающих с выходов линии задержки,определяет выживший путь и выдает на вход дополнительного решающего блока 8 соответствующую последовательность информационных символов. 25 В декодере 9 осуществляются необходимые операции по снятию относительности с информационных символов, введенной биполярным преобразователем в тракт на передающей стороне для предотвращения размножения ошибок свойственного биполярному преобразованию сигнала. Как видно из схемы, декодер 9 в случае биполярного преобразования 8 порядка состоит из линии задержки на 4 единичных интервала и сумматора по модулю два. Таким образом, применение в предлагаемомустройстве адаптивной обработки сигнала передачи данных рекуррентной нелинейной операции вынесения решения в целом о принятой .последовательностй символов по критерию максимального правдоподобия, а также использование отфильтрованного после демодуляции сигнала для подстройки опорного колебания позволя.ет существенно увеличить помехоустойчивость аппаратуры.