Устройство адаптивного приема дискретных сигналов

СОЮЗ СОВЕТСКИХОИВЛЮЮеснижРЕСПУБЛИН зло Н 04 В 1/10. НИЯ К АВТОРСКОМУ ЕТЕЛЬСТВУ.ЛопатинЛенинградскийнститут связилиния задержки, диненные нерекурильтр, второй бки, первый умножитель, посл ные третий блок блок вынесения ден сое ниях, в него в последовательн сивный адаптив блок вычислени 4 и В.Держави оши рой нен житель и в ничес лектрот м.проф. вательно с.А.Бончвычисления ошибк 8.8)гасСдопчо 1 С о ССС978 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРпо делАм изОБРетенИЙ и откРытий ПИСАНИЕ ИЗОБ Бруевича(56) 1. ЗЕЕЕ Ттап оп Сощщцп 1- саСоп Тесйпо 1 о 8 у ОМ, У 5, 1974, р.р.624-625.2. Авторское свидетельств Р У 832731, кл. Н 04 В 1/10, 1 (прототип).(54)(57) УСТРОЙСТВО АДАПТИВНОГО ПРИЕМА ДИСКРЕТНЫХ СИГНАЛОВ, содержащее декодер и последовательно соединенные автоматический регулятор уровня, фильтр, фаэовращатель, аналого-цифровой преобразователь, адаптивный корректор, блок демодуляции, блок пазлементного вынесения решенйя и первый блок вычисления ошибки, при этом выход фильтра подключен к второму информационному входу аналогоцифрового преобразователя, первый и второй управляющие входы которого соединены с управляющими выходами соответственно блока демодуляции и адаптивного корректора, второй управляющий выход которого подключен к управляющему входу автоматического регулятора уровня, а выход блока демодуляции подключен к второму входу первого блока вычисления ошибки, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения помехоустойчивости приселективных по частоте замира,8011 891 решения в целом, последовательно соединенные детектор качества и третий умножитель, причем выход блока демодуляции подключен к первым входам третьего блока вычисления ошибки и детектора качества непосредственно, а к второму входу второго блока вычисления ошибки - через линию задержки, выход блока поэлементного вынесе-ния решения подключен к информационному входу нерекурсивного адаптивного фильтра и к второму входу детектора качества, выход которого подключен к второму входу первого умножителя, выход которого подключен кЭваФ управляющему входу нерекурсивногоФаей адаптивного фильтра, второй выход которого подключен к второму входуй, третьего блока вычисления ошибки, СФР первый и второй выходы блока вынесе- ОО ния решения в целом подключены соот- Щ ВЕтСтВЕННО К ВХОду дЕКОдЕра И К трЕтЬЕ- Феа му входу третьего блока вычисления ошибки, второй вход и выход третьего умножителя соединены соответственно с выходом первого блоха вычисления ошибки и со вторым входом блока ф демодуляции, второй управляющий выход которого подключен к второму вхо ду второго умножителя, выход которого подключен к управляющему входу адаптивного корректора.1113891 Изобретение относится к электро" связи и может, использоваться в технике передачи данных.Известно устройство адаптивного приема дискретных сигналов, содержа щее блок демодуляции, низкочастотный Фильтр, адаптивный корректор, дополнительную линию задержки, два стробирующих устройства, процессор, осуществляющий рекуррентную нелинейную 10 операцию вынесения решения о принятой последовательности символов в целом по критерию максимального правдоподобия, две линии задержки, сумматор, блок адаптивной индентифи кации импульсной характеристики канала связи, первый, второй, третий и четвертый блоки вычисления ошибки, генератор тактового колебания 1)Недостаток известного устройства 20 состоит в том, что наличие задержки, вызванной вынесением решения в целом о принятой последовательности символов при адаптивной подстройке фазы опорного колебания, коэффициен тов адаптивного корректора и фазы тактового колебания приврдит к потере помехоустойчивости при наличии в канале селективных по частоте замираний, 30Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство адаптивной обработки дискретных сигналов, содержащее декодери последовательно соединенные автома- З 5тический регулятор уровня, Фильтр,фазовращатель, аналого-цифровой преобразователь, адаптивный корректор,.блок демодуляции, блок поэлементноговынесения решения и первый блок вычисления ошибок, при этом выходФильтра подключен к втррому информационному входу аналого-цифровогопреобразователя, первый и второйуправляющие входы которого соедине- . 45ны с управляющими выходами соответственно блока демодуляции и адаптив,ного корректора, второй управляющийвыход которого подключен к управляющему входу автоматического регулятора уровня, а выход блока демодуляцииподключен к второму входу первогоблока вычисления ошибки 21 . Недостатком данного устройства является то, что наличие в канале 55 связи амплйтудно-частотных искажений приводит к потере помехоустойчивости при линейном методе обработки 2принятого сигнала и поэлементном правиле вынесения решения о принятом символе.Цель изобретения - повышение помехоустойчивости приема дискретных сигналов при селективных по частоте замираниях. Для достижения указанной цели в устройство адаптивного приема дискретных сигналов, содержащее декодер и последовательно включенные автоматический регулятор уровня, фильтр, фазовращатель, аналого-цифровой преобразователь, адаптивный корректор, блок демодуляции, блок поэлементного вынесения решения и первый блок вычисления ошибки, при этом выход фильтра подключен к второму информационному входу аналого-цифрового преобразователя, первый и второй управляющие входы которого соединены с управляющими выходами соответственно блока демодуляции и адаптивного корректора, второй управляющий выход которого подключен к управляющему входу автоматического регулятора уровня, а выход блока демодуляции подключен к второму входу первого блока вычисления ошибки, введены линия задержки, последовательно соединенные нерекурсивный адаптивный фильтр, второй блок вычисления ошибки, первый умножитель и второй умно- житель, последовательно соединенные третий блок вычисления ошибки и блок вынесения решения в целом, последоватеяьно соединенные детектор качества и. третий умножитель, причем выход блока демодуляции подключен к первым входам третьего блока вычисления ошибки и детектора качества непосредственно, а к второму входу второго блока вычисления ошибки - через линию задержки, выход блока поэлементного вынесения решения подключен к информационному входу нерекурсивного адаптивного Фильтра и к второму входу детектора качества, выход которого подключен к второму входу первого умножителя, выход которого подключен к управляющему входу нерекурсивного адаптивного фильтра, второй выход которого подключен к второму входу третьего блока вычисления ошибки, первый и второй выходы блока вынесения решения в целом подключены соответственно к входу декодера и к третьему входу третьего блока вы(2) з 111389 числения ошибки, второй вход и выход третьего умножителя соединены соответственно с выходом первого блока вычисления ошибки и со вторым входом блока демодуляции, второй управляющий выход которого подключен к второму входу второго умножителя, выход которого подключен к управляющему входу адаптивного корректора.На чертеже представлена структур ная электрическая схема предложенного устройства.Устройство адаптивного приема дискретных сигналов содержит автоматический регулятор уровня 1, фильтр 2 фазовращатель 3, аналого-цифровой преобразователь 4, адаптивный корректор 5, блок демодуляции 6, блок поэлементного вынесения решения 7, декодер 8, первый блок вычисления 20 ошибки 9, блок вынесения решения в целом 10, нерекурсивный адаптивный фильтр 11, второй блок вычисления ошибки 12, третий блок вычисления ошибки 13, линию задержки 14, детек тор качества 15;. первый умножитель 16, второй умножитель 17 и третий умножитель 18.Устройство работает следующим образом. 30Принятый сигнал поступает на вход автоматического регулятора уровня 1, для управления которым используется значение коэффициента усиления центрального отвода линии задержки адаптивного корректора 5. Это позволяет осуществлять точную регулировку уровня принимаемого сигнала по критерию минимума среднеквадратической ошибки.40Затем принятый сигнал фильтруют. С помощью фазовращателя 3 образуют квддратурный подканал. Сигналы синфазного и квадратурного подканалов стробируют и преобразуют в цифровую 45 форму в аналого-цифровом преобразователе 4, Управляют фазой момента стробирования с учетом импульсной характеристики адаптивного корректооа 5 и знака опорного колебания в соответствии с выражением нЯ(И 1=+Ь,Е К; йеСДън."обц,1 Т+9),(4) где) - фаза момента стробирования в-м тактеф д: - весовой коэффициент;1 4о - коэффициент пропорциональности равный О при Ъ:-1и 1 приЪ:1С - коэффициент усиления Ъ -горегулятора адаптивногокорректора 5;Ы, - циклическая частота опорногоколебания,ф - величина расхождения фаз несущего и опорного колебаний;Т - величина единичного интервала (такта),Далее сигнал подвергается коррекциив адаптивном корректоре 5, которыйпредставляет из себя адаптивный нерекурсивный фильтр, настраиваемый покритерию минимума среднеквадратической ошибки. Он реализован на линиизадержки с отводами, расположеннымичерез интервалы равные Т/2. Регуляторы адаптивного корректора 5 выполненына умножителях. Коэффициент усиления 1,-го.регулятора определяетсяпроизведением выборки принятого сигнала, поступающей с ъ -го отводалинии задержки, и сигнала ошибки,общего для всех регуляторов, и определяется выражением 1 С Р 1=С;1 ФЬ 26 с 1 Х; 1 где С;Я) в . комплексный коэффициентусиления-го регуляторана ь -м такте,Е,(1) - отсчет сигнала ошибки науправляющем входе адаптивного корректора 5,Х,(ц - отсчет сигнала в ь -м отводе линии задержки адаптивного корректора 5 наь -м такте,ь 1 - весовой коэффициент,Сигналы с выходов регуляторов адаптивного корректора 5 объединяютсяв сумматоре и поступают для дальнейшей обработки в блок демодуляции 6качания фазы несущего колебания. В блоке демодуляции 6 осуществляется перенос принятого сигнала в полосу частот эквивалентного низкочастотного канала и компенсируются искажения, обусловленные расхождением частот и фаз несущего и опорного колебаний, а также качанием фазы несущего колебания (фазовым джиттером), Для этого подстраивают фазу опорного колебания, используемого для демодуляции, в соответствии с выражением1113891 е 11 фе 31 "аЫС 1 е (3, (41 комплексный коэффициент усиления 1 -го регулятора нерекурсивного адаптивного Фильтра 11 на-м тактефотсчет сигнала ошибки на управляющем входе адаптивного нерекурсивного Фильтра 11;отсчет сигнала в 1 -м отводе линии задержки не- рекурсивного фильтра 11на 1 -м такте,весовой коэффициент. где Ф -Второй блок вычисления ошибки 12представляет собой сумматор, который, используя задержанный линиейзадержки 14 сигнал с выхода блокадемодуляции 6 и сигнал с выходанерекурсивного адаптивного Фильтра 11,вычисляет сигнал ошибки, необходимый для постройки адаптивного корректора 5 и нерекурсивного адаптивногоФильтра 11.Введение линии задержки 14 в цепьдемодулированного сигнала обусловлено необходимостью выравниваниязадержки сигналов, поданных во второвблок вычисления ошибки 12 из нерекурсивного адаптивного фильтра 11 и блока демодуляции 6. Эта задержка обусловлена задержкой, вносимой схемой нерекурсивного адаптивного фильтра 11Она оценивается как половина интервала времени, на который рассчитана линия задержки некурсивного адаптивного Фильтра 11,пульсной характеристики канала связи. Она осуществляет моделирование импульсной характеристики четырех. полюсника, нули коэффициента передачи которого в частотной области совпадают с нулями коэффициента передачи канала связи, Структура нерекурсивного адаптивного фильтра 11 аналогична структуре адаптивного корректора 5 за исключением того, что отводы линии задержки расположены через определенные интервалы.Коэффициенты усиления в отводах линии задержки нерекурсивного адаптивного фильтра 11 подстраиваются стахостически по критерию минимума средне- квадратической ошибки в соответствии с выражениемзначительных линейных искажениях вканале связи. Удовлетворительная подстройка адаптивного корректора 5,фазы опорного колебания и нерекурсив ного адаптивного фильтра 11 возможна при вероятности ошибки при поэлементом вынесении решения порядка1,5.10" 10Поскольку система вынесения решения о принятой последовательностисимволов в целом по критерию максимального правдоподобия в совокупностис системой адаптивной идентификацииимпульсной характеристики канала связи ориентирована на компенсацию искажений, вносимых нулями коэффициента передачи канала связи, то задачейадаптивного корректора 5 являетсясведение частотной характеристикисквозного тракта передачи к частотнойхарактеристике. нерекурсивного адаптивного фильтра 11. Это достигаетсяподстройкой коэффициентов адаптивногокорректора 5 в соответствии с выражениями (2), (6) и (5).Рекуррентная нелинейная процедура вынесения решения о приятной последовательности символов в целомпо критерию. максимального правдоподобия базируется на представлениисистемы передачи сигнала данных ввиде систем с конечным числом состояний, характеризуемых векторамиЗФна-м такте. В качестве вектора состояния целесообразно. выбратьвекторТ61=О 1 а , (,Цгде д.- отсчет информационного сиг-,ь-ынала, разрешенного к передачес - число ненулевых отсчетовимпульсной характеристикисквозного тракта передачисигнала данных.Число различных векторов состоянияравно р , где А - размерность алфавита информационных символов. Переход системы из состояния 6 , всостояние 3 характеризуется целевой функцией1 фР 1 3.ФфЬфЕа 1-Е 1 (Ь) блока демодуляции 6,Сигнал ошибки из второго блока 1 Овычисления ошибки 12 поступает навход нерекурсивного адаптивногофильтра 11 через первый умножитель 16,с выхода которого он также поступает на первый вход второго умножителя 17. Во втором умножителе 17формируется сигнал ошибки, необходимый для подстройки адаптивногокорректора 5 в соответствии с выражением 20Е ) а Е дб 1 о)Ч,1 ф 131)где ф - оценка фазы несущего колеф бания;- оценка фазы тактового коле3бания,Наличие в канале. связи с селективными по частоте замираниями искажениями, вызванными значительной нерав-номерностью амплитудно-частотной характеристики в рабочей полосе частот, не позволяет при поэлементномправиле вынесения решения о принятом символе реализовать помехоустойчивость, близкую к потенциальной35Для реализации такой помехоустойчивости целесообразно ввести в устройство систему вынесения решения о принятой последовательности символовв целом по критерию максимального 40правдоподобия, которая состоит изтретьего блока вычисления ошибки 113и блока вынесения решения в целом 10. Сигнал на выходе блока вынесе 45 ния решения в целом 10 появляется со значительной задержкой и его нецелесообразно использовать для управления адаптивным корректором 5, бло- . ком демодуляции 6 и нерекурсивным50 адаптивным фильтром 11, так как при этом невозможно оперативно отслеживать изменение частотных характеристик канала, частоты, фазы и дрожания фазы несущего колебания. Поэлементно вынесенное решение о принятом символе содержит достатоЧную статистику для подстройки адаптивных систем устройства даже при весьма Сигнал ошибки для подстройкиадаптивного нерекурсивного фильтра 11формируется в соответствии с выражениемф 1 2- фас е Л)где 3 ц - отсчет сигнала на выходе В соотэетствии с принципом оптимальности, начиная с.3 для1,2,Н решается функциональное уравнение вида12 1113891 Составитель О.АндрушкоТехред М,НадЬ Корректор А Зимокосов Редактор С.Тимохина Тираж 634 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Заказ 6635/45 Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 сравнивается с порогом. В случае, если среднеквадратическая ошибка превышает порог, на выходе схемы сравнения вместо сигнала "1" вырабатывается сигнал "0". Он поступает на входы первого 16 и третьего 18 умножителей, перемножается с сигналами.ошибки и запрещает. подстройку адаптивных систем устройства, Это предотвращает их ошибочную подстройкув случае глубоких замираний сигналав канале связи, которая может привести к размножению ошибок при поэлементном вынесении решения. Подстройка адаптивных систем запрещается до тех пор, пока уровень помех вканале связи не снизится до уровня,обеспечивающего правильную подстройку адаптивного корректора 5,фазы опорного колебания и нерекурсивного адаптивного фильтра 11; вэтом случае сигнал на выходе детекто.И 11ра качества 15 примет значение 1Технико-экономический эффект от 5 использования предлагаемого устройства состоит в увеличении помехоустойчивости при селективных по частоте замираниях за счет рекуррентнойнелинейной операции вынесения решения о последовательности принятыхсимволов в целом по критерию максимального правдоподобия в сочетаниис адаптивной идентификацией импульсной характеристики канала связи ипрекращением процесса адаптации прикоррекции, подстройке фазы опорногоколебания и идентификации импульснойхарактеристики канала связи на времяпревышения среднеквадратической ошибкой порогового значения.