Адаптивное устройство передачи и приема информации

(19) 5)5 Н 04 В 1/ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН 8 ГОСУДАРСТВЕН.ЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Ленинградский электротехнический институт связи им. профессора М.А. БончБруевича(56) Авторское свидетельство СССРМ 1314466, кл, Н 04 В 1/62, 1985.(54) АДАПТИВНОЕ УСТРОЙСТВО ПЕРЕДАЧИ И ПРИЕМА ИНФОРМАЦИИ(57) Изобретение относится к электросвязии позволяет повысить помехоустойчивостьпри быстрых изменениях параметров помехи и при наличии искажений в информационном канале связи за счет того, чтоадаптируется предыскажающий фильтр передатчика под реальные условия в канале. Это позволяет согласовать параметры сигнала с частотными характеристиками линейного тракта. Цель достигается тем, что вводится регулируемый усилитель 2, решающий блок 5, вычитатель 6, блок 7 настройки корректирующего фильтра, блок 8 вычисления импульсной характеристики канала, демультиплексор 9, блок 10 вычисления градиента и блок 12 подстройки предыскажающего фильтра, По алгоритму работы устройства на первом этапе проиСходит идентификация импульсного отклика канала, а на втором - непосредственно настройка предыскажающего фильтра 1 через дополнительный канал 11 связи с помощью вектора градиента, вычисленного в прием- Я нике. 2 з.п. ф-лы, 5 ил.Изобретение относится к электросвязии может использоваться для передачи данных по каналам связи с меняющимисяпараметрами и (или) при наличии нестационарной помехи.Цель изобретения - повышение помехоустойчивости при быстрых измененияхпараметров помехи и при наличии искажений в информационном канале связи.На фиг,1 изображена структурная эйекгрическая схема предлагаемого адаптивного устройства; на фиг.2 - схема блокавычисления градиента; на фиг.3 - схема блока вычисления импульсной характеристикиканала; на фиг.4 - схема блока настройкикорректирующего фильтра; на фиг.5 - схема блока подстройки предыскажающего фильтра,Адаптивное устройство содержит предыскажающий фильтр 1, регулируемый усилитель2, информационный канал Зсвязи, корректирующий фильтр 4, решающий блок 5, вычитатель 6,блок 7 настройки корректирующего фильтра,блок 8 вычисления импульсной характеристикиканала, демультиплексор 9, блок 10 вычисленияградиента, дополнительный канал 11 связи, блок12 подстройки предыскажающего фильтра.Блок 10 содержит первый, второй перестраиваемые фильтры 13, 14, первую линию15 задержки, п ум,",ожителей 16 сумматоров17, и элементов памяти 18, вторую линию 19задержки, дополнительный умножитель 20;блок 21 памяти,Блок 8 содержит умножители 22, сумматор 23, вычитатель 24, блок 25 памяти, умножитель 26, элементы памяти 27, сумматоры28, умножители 29, линию 30 задержки,блок 31 анализа.Блок 7 содержит линию 32 задержки,умножители 33, сумматоры 34, элементы памяти 35.Блок 12 содержит сумматоры 36 и элементы памяти 37.Адаптивное устройство работает следующим образом.Данное устройство реализует градиентный метод оптимизации коэффициентовпредыскажающего фильтра и работает в соответствии с алгоритмомА(+1) = А +4 л (А, (1)где А(1) - вектор регулируемых коэффициентов;л 1(А(1) - вектор градиента целевой функции 11в точке А;с - шаг подстройки коэффициентовпредыскажающего фильтра.Работа устройства разбивается на дваэтапа, На первом происходит настройкакорректирующего фильтра 4 и вычислениеимпульсной характеристики канала, для 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 этого при первоначальном включении устройства демультиплексор 9 подключает выход решающего блока 5 к второму входу блока 8,На первом этапе устройство работает следующим образом,Входной сигнал х(1) в виде отсчетов подается на вход предыскажающего фильтра 1, где происходит формирование сигнала Уо:М) = А Х (2) где А(1) - вектор регулируемых коэффициентов предыскажающего фильтра 1;Х(1) - вектор отсчетов входного сигнала.Затем сигнал с выхода предыскажающего фильтра 1 у(1) поступает на вход регулируемого усилителя 2, здесь происходит усиление или ослабление сигнала у(1) с тем, чтобы выходной сигнал передатчика у имел постоянную среднюю мощность, независимо от значения вектора параметра А(1):у = КуФ), (3) где К - коэффициент регулируемого усилителя.После этого выходной сигнал передатчика у(1) подается на вход информационного канала 3, на выходе которого наблюдается при этом сигнал в(1)аК) = ВтУО)+ п, (4) где В - вектор отсчетов импульсной характеристики информационного канала 3;У(1) - вектор отсчетов канального сигнала;и(1) - отсчет шума, действующего в информационном канале 3.Посовокупности наблюденийв(1) в корректирующем фильтре 4 выносится решвние о перетданном сигнале х(1);х = С ЧЧ(1) (5) где х(1) - оценка переданного сигнала;С(1) - вектор регулируемых коэффициентов корректирующего фильтра 4;ЧЧ(1) вектор отсчетов сигнала наблюдения,Оценка х в решающем блоке 5 сравнивается с эталонами и выносится решение о переданном сигнале х, Если вероятность ошибки мала, то можно считать, чтохЩ = х(1)Тогда на выходе вычитателя 6 формируется сигнал ошибки оцгенивания;е(1) = х(1) - С (1) ЧЧ(1) (6) По сигналу ошибки ф), который подается на второй вход блока 7, и по сигналу наблюдения в, поступающего с выхода информационного канала 3 на первый вход блока 7, происходит настройка регулируемых коэффициентов С корректирующего фильтра 4, Таким образом на векторном выходе блока7 возникает вектор коэффициентов С(1+1).При этом алгоритм настройки зависит отреализации блока 7,Одновременно с этим сигнал решениях(1) с выхода решающего блока 5 подаетсяна вход демультиплексора 9, с первого выхода которого х(1) поступает на второй входблока 8, где происходит идентификация параметров информационного канала 3, Напервый вход блока 8 подается сигнал наблюдения и с выхода информационногоканала 3. Вектор оценок В импульсной характеристики канала формируется на векторном выходе блока 8.Поскольку на первый вход блока 10 сигнал х(1) не подается, то на векторном выходеблока 10 вектор градиента принимает нулевое значение, тем самым не происходитподстройка предыскэжающего фильтра 1через обратный канал 11.Первый этап работы устройства заканчивается, когда на управляющем выходеблока 8 возникает сигнал окончания идентификации параметров В информационногоканала 2, который переключает демультиплексор 9, тем самым подключая выход решающего блока 5 и первый вход блока 10. Блок8 в этот момент отключается.На втором этапе работы устройствапроисходит одновременная настройкарегулируемых коэффициентов предыскажающего фильтра 1 на передаче икорректирующего фильтра 4 на приеме,Настройка корректирующего фильтра 4осуществляется так же, как и на первомэтапе, Выходной сигнал х подается напредыскэжающий фильтр 1, здесь формируется сигнал уо(1), который через регулируемый усилитель 2 подается на входинформационного канала 3, нэ выходе кото рогс наблюдается сигнал в(1). В корректирующем фильтре 4 происходит оцениваниелпереданного сигнала, по оценке хЩ в решающем блоке 5 выносится решение х 0). Оценка х с выхода корректирующего фильтра 4подается на первый вход вычитателя б, решение х с выхода решающего блока 5 поступает на второй вход вычитателя б, приэтом на выходе вычитателя б возникает сигнал ошибки ц 1), который подается одновременно на второй вход блока 7 и на второйвход блока 10. В блоке 7 по сигналу г исигналу наблюдения й, подаваемому свыхода информационного канала 3 на первый вход блока 7, осуществляется вычисление коэффициентов С(1+1) коррктирующегофильтра 4, при этом вектор С(+1) формируется на векторном выходе блока 7, Одновременно с вычислением С(1+1) в блоке 10 по сигналам: решения х на первом входе,ошибки оценивания 6 на втором входе,вектору оценок В параметров информационного канала 3 на первом векторном входе,5 вектору регулируемых коэффициентов С(1)нэ втором векторном входе осуществляетсявычисление вектора градиента выбраннойцелевой функции адаптации, Причем векторградиента л 1 А(1) формируется на вектор 10 ном выходе блока 10,В зависимости от пропускной способности имеющегося в наличии обратногоканала 11 вектор градиента гг А(1 передается через М тактов работы устройства на15 передающую сторону, где подается в блок12 подстройки предыскажающего фильтра,в котором н зависимости от реализациипроисходит изменение вектора регулируемых параметров А( предыскажающего20 фильтра 1,В связи с тем, что на выходе передатчика средняя мощность сигнала должна всегда соответствовать номинальномузначению,на выходе предыскажающего25 фильтра 1 включен регулируемый усилитель2, который поддерживает неизменнымсреднюю мощность сигнала у независимоот характеристики предыскажающего фильтра 1. Если выбрать в качестве целевой фун 30 кции оптимизации функцию минимумамощности сигнала ошибки оценивания 61)(1) =Е 2= х(1) - х(1, (7)где- знак статического усреднения, тоблок 10 работает следующим образом, Сиг 35 нал решения х подается на первый входблока 10, которым является вход перестраиваемого фильтра 13, на выходе фильтра 13формируатгя гигнэлг)т ) 8)40 который подается на вход перестраиваемого фильтра 14, таким образом на его выходевозникает сигналд = В (1) С = В Х С(1), (9)где Х - матрица решений с выхода реша 45 ющего блока 5.Сигнал с выхода перестраиваемогофильтра 14 поступает в линию 15 задержки,на выходах которой формируется вектор60):50 6(1) - д(1), д(Ю+1)3Одновременно с этим на второй входблока 10 поступает сигнал ошибки оценивания ц) с выхода вычитателя б, Этот сигналподается нэ вход линии 19 задержки, с вы 55 хода которой снимается сигнал ф - 1), задержанной на К тактов, которыйумножается в дополнительном умножителе20 на малое число у, хранящееся в блоке 21.Результат умножения с выхода дополни 1672576тельного умножителя 20 поступае на вгорые входы умножителей 16.1 - 16,М, на первые входы которых подается вектор сигнал0, на выходах умножителей 16,1-16.чформируется вектор Р;Р = у (-1)Щ, (1 О)который затем складывается в сумматорах17,1-17,М с вектором Я), хранящимся вэлементах памяти 18,1-18.И, а результат записываетгя обратно в элементы памяти18,1 - 18,й;5 Я( 1)+ Р) (11)Таким образом, на выходах элементовпамяти 18.1 - 18,Й через М тактов формируется вектор градиент целевой функциимЯА(Н =,) Я) = Муф-К) О)С), (12)-где ф) - матрица, столбцами кот.ро 1 являются векторы Ч), Й- ), здесь Ч - В Х,Очевидно, что еы раженне ,12) дляР 1 А1 является ни чем ин,:.м . к производной целевой функции (7) по вектору и:.оаметров предыскажающего фильтра "4), Вуравнении (12) произведение уМ г:г;едставляет собой шаг адаптации, аналоги 1 ной р вуравнении (1),При реализации число ч (число отводовлинии 15 задержки размер групп умножителей, сумматоров и элементов памяти) равноразмеру вектора регулируемых параметровпредыскажающего фильтра 1, Величина задержки К во второй линии задержки определяется из суммы тактов в характеристикахпервого В и второго С) перестраиваемыхфильтров 13, 14, а также в характеристикеА предыскажающего фильтра 1, которыесоответствуют преддействию в этих фильтрах.Формула изобретения1. Адаптивное устройство передачи иприема информации, содержащее предыскажающий фильтр, информационный канал связи, корректирующий фильтр,дополнительный канал связи, выход информационного канала связи соединен с входом корректирующего фильтра, а входпредыскажающего фильтра является входом адаптивноге устройства. о т л и ч в ющ е е с я тем, что, с целью повышенияпомехоустойчивости при быстрых изменениях параметров помехи и при наличии искажений в информационном канале связи,введены регулируемый усилитель, решающий блок, вычитатель, блок настройки корректирующего фильтра, блок вычисленияимпульсной характеристики канала, демультиплексор, блок вычисления градиентаи блок подстройки предыскажающего фильтра, при этом выход предыскажающего40 45 50 55 2. Устройство по п.1, отл ич а ю щеес я тем, что блок вычисления градиента содержит первый и второй перестраиваемые фильтры, первую линию задержки, и умножителей, и сумматоров, и элементов памяти, вторую линию задержки, дополнительный умнсжитель, блок памяти, причем первым входом блока вычисления градиента является вход первого перестраиваемого фильтра, выход которого соединен с входом второго перестраиваемого фильтра, выход которого подключен к входу первой линии задержки, выходы которой соединены с первыми входами и умножителей, выходы которых соединены с первыми входами и сумматоров, выходы которых подключены к входам и элементов памяти, выходы которых являются выходом блока вычисления градиента и соединены с вторыми входами и сумматоров, вторым входом блока вычисления градиента является вход второй линии задержки, выфильтра соединен с входом регулируемого усилителя, выход которого соединен с входом информационного канала связи, выход которого соединен с первым входом блока 5 настройки корректирующего фильтра и первым входом блока вычисления импульсной характеристики канала, выход корректирующего фильтра соединен с входом решающего блока и с первым входом вычитателя, 10 выход решающего блока является выходомадаптивного устройства и соединен с вторым входом вычитателя и входом демультип.- лексора, первый выход которого соединен с вторым входом блока вычисления импульсной 15 характеристики канала, управляющий выходкоторого соединен с управляющим входом демультиплексора, второй выход которого соединен с первым входом блока вычисления градиента, при этом векторный выход 20 блока вычисления импульсной характеристики канала соединен с первым векторным входом блока вычисления градиента, векторный выход блока настройки корректирующего фильтра соединен с векторным 25 управляющим входом корректирующегофильтра и с вторым векторным входом блока вычисления градиента, выход вычитателя соединен с вторым входом блока настройки корректирующего фильтра и с вторым вхо дом блока вычисления градиента, причемвекторный выход блока вычисления градиента соединен с входом дополнительного канала связи, векторный выход которого подключен к векторному входу блока под стройки предыскажающего фильтра, выходкоторого соединен с управляющим входом предыскажающего фильтоа.1672576 10 Фиг 2 ход которой соединен с первым входом дополнительного умножителя, выход которого соединен с вторыми входами и умножителей, выход блока памяти соединен с вторым входом дополнительного умножителя, причем первым векторным входом блока вычисления градиента является векторный управляющий вход первого перестраивасмого фильтра, вторым векторным входом блока вычисления градиента является век торный управляющий вход второго пере-страиваемого фильтра,1672576 ВыхОдФСоставитель Н, Лазарева едактор О, Стенина Техред М,Моргентал Корректор М. По каэ 2847 Тираж 377 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКН113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5оизводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарин