Устройство адаптивного приема многопозиционных дискретных сигналов

, 1478342 04 В 1 САНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ДЕТЕЛЬСТ К АВТОРСКОМ 3 24-0 вышение по стижения ц азживи Ечца 11 гас 1 опЬаппе 1, ОЕЕЕ1 оп гЬеогу,ототип). НОГО ПРИЕМАТНЫХ СИГНАЛОВтся к областиретения - поданнои поссигнала, о симального авдоподо тавленна я, ч цель тигается ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(54) УСТРОЙСТВО АДАПТИВ МНОГОПОЯИИОННЫХ ДИСКРЕ (57) Изобретение относи электросвязи. Цель изоб коммутатор сальный фил блок 3, бло сор 5, блок тов, блок 7 Я управлени 91-9 н В ус цированная элементного ехоустоичивости. Для доли в устр-во содержащее 1 и адаптивный трансверьтр 2, введены решающий к 4 регистров, мультиплек 6 подстройки коэффициенсравнения сигналов, блок я и вычислительные блоки тр-ве реализована модифирекурентная процедура по- вынесения решения о пере едовательности элементов кованная на правиле макром Изобретение относится к электросвязи и может использоваться в системах передачи данных по каналам смежсимвольной интерференцией.Цель изобретения - повышение помехоустойчивости.На Фиг. 1 изображена структурнаяэлектрическая схема устройства адаптивного приема многопозиционных дискретных сигналов; на Фиг. 2-5 - решающийблок, вычислительный блок,блок сравнения сигналов и блок управления соответственно,Устройство адаптивного приема многопозиционных дискретных сигналов содержит коммутатор 1, адаптивный трансверсальный Фильтр 2, а также решающий блок 3, блок 4 регистров,мультиплексор 5, блок 6 подстройки 20коэффициентов, блок 7 сравнения сигналов, блок 8 управления и вычислительные блоки 9-9.Решающий блок 3 (Фиг. 2) содержитпервый коммутатор 10, регистры 11, - 2511 сдвига, источники 12,-12 эталонных элементов сигнала и второй коммутатор 13,Вычислительный блок 9 (фиг. 3) содержит линию 14 задержки, умножители З 015-15 ь, первый сумматор 16, блоки17-17 вычитания, квадраторы 18, -18, вторые сумматоры 19 -19 и согласующие блоки 20-20Блок 7 сравнения сигналов (фиг. 4)35содержит цифровые компараторы 2121 ди мультиплексор 22,Блок 8 управления (фиг. 5) содержит счетчик 23 по модулю МИ,тактовый генератор 24, счетчик 25 по 40модулю И, делитель 26 на М х И, двоичный 1 разрядный счетчик 27, регистр 28 сдвига и дешифратор 29.Устройство работает следующим образом, ф 5Для достижения поставленной целив предлагаемом устройстве реализована модифицированная рекуррентнаяпроцедура поэлементного вынесениярешения о переданной последователь 50ности элементов сигнала, основаннаяна правиле максимального правдоподобия, В общем случае, оценка последовательности по этому правилу базируется на представлении системы пере вдачи в виде системы с конечным числомсостояний, Каждое состояние на 1 с-мшаге обработки характеризуется векто 2Д= (а, с 1 , д), (1)ягде с 1,лс 1 эталонные значения элементов передаваемого сигнала, взятого иэ алфавита объемом М;- число ненулевых отсчетов импульсной характеристики тракта передачи.Общее число состояний системы равно М . Переход системы из состояния Ь , в состояние б характеризуется целевой функцией Т (Ь,) = Т (6,) + й (6 Р), (2) где Рк - вектор управления, задающийоптимальную стратегию поиска,Последовательность переходов системы из состояния в состояние образует граф с числом путей М , причем метрика каждого из них определя"ется выражением (2), Выбор продолжений для каждого пути осуществляетсяна основе минимизации целевой функции (2). Переданная последовательность элементов сигнала определяется последовательностью состоянийвектора (1), через которые проходитпуть в графе с минимальной метрикой,Реализованная в устройстве модиФикация описанной процедуры заключается в том, что на каждом шагеобработки отслеживается только И (с Мнаиболее вероятных путей с наименьшими метриками, что значительноупрощает процедуру вынесения решенийпри сохранении высокой помехоустойчивости. В качестве целевой функциивыбрана метрика пути,. характеризуемая выражением Р, а,. ) + Т". (3)=о1, 2, , Х.;отсчет сигнала на выходе адаптивного трансверсального фильтра 2 на 1-ом шаге обра.ботки; коэффициенты, задающие импульсную характеристикусквозного тракта передачи в отсчетные моменты времени1 дТ, учитывающие канал и адаптивный трансверсальный Фильтр 2, 1= 1;ДТ - длительность элемента сигна - предварительные решения, характеризующие состояние (1), в котором закончился щ-й путь.Вычислительные блоки 9 обеспечивают хранение предварительных решений, соответствующих отслеживаемомупути, вычисление сигналов ошибки,их выдачу в блок.4 регистров а такжевычисление метрик М возможных продолжений пути и их выдачу на соответствующую группу информационных входовблока 7 сравнения сигналов, Последнийсовместно с блоком 8 управления осуществляет сравнение и выбор И наименьших метрик, Блок 8 управленияпо результатам сравнения осуществляет выдачу управляющих сигналов, Всоответствии с управляющими сигналами производится: выдача текущего решения и сортировка предварительныхрешений в решающем блоке 3 с последующей записью предварительных решений в И вычислительных блоков 9 в порядке возрастания метрик: с помощью коммутатора 1 - выбор соответствующих отсортированным предварительным решениям метрик и их запись в И вычислительных блоков 9; выдача сигнала ошибки из блока регистров 4 с помощью мультиплексора 5. 35Сигнал ошибки с выхода мультиплексора 5 используется.для подстройки коэффициентов в адаптивном трансверсальном фильтре 2, а также поступает на вход блока 6 подстройки коэф фициентов, который осуществляет адаптивную подстройку коэффициентов, соответствующих ртсчетам импульсной характеристики сквозного тракта передачи. 45На Е-м шаге обработки в момент времени С к = 1 йТ, где дТ - длительность элемента сигнала, отсчет принимаемого сигнала поступает на сиг.Нальный вход адаптивного трансвер сального фильтра 2, С выхода адаптивного трансверсального фильтра 2 ,частично откорректированный сигнал ттоступает на первые одиночные входы вычислительных блоков 9,-9 каждый 55 из которых обеспечивает хранение предварительных решений, вынесенных за предыдущие п шагов обработки в виде и-мерного вектора пт" = (Л ,ь тт к-тэтт к-) (4) гдещ=1, 2,, М 3та)Й- предварительное решение, хранящееся в щ-м вычислительномблоке 9, вынесенное на(К-и)-ом шаге обработки;и - величина задержки, выбираемая из условия и ъ Ь + 1.В вычислительных блоках 9 -9 произ 1 й водится дальнейшая компенсация искажений частично откорректированного сигнала с выхода адаптивного трансверсального фильтра 2 путем вычитаний из него предсказанных значений мешающих воздействий в соответствии с выражением"к(щ) = 2 к. - 2 к = к , /,тт ;, (5)й 1 где щ = 1, 2, , Уьл7.- предсказанное значение метпающего воздействия; коэффициенты, характеризующие импульсную характеристикусквозного тракта передачиканал - адаптивный трансверсальный фильтр 2;- предварительные решения, являющиеся элементами щ-го вектора (4) .С первых выходов решающего блока 3 на вторые групповые входы вьтчислительных блоков 9-9поступает М эталонных значений сигнала, которые используются для вычисления сигналов ошибки в соответствии с выражениемек(щ 1) = ук (щ) - танк(е), (6) гдетп=1, 2 И;.1 = 1, 2 М)лЙ к уу1 л (в 1Й - эталонные значения элементов сигнала. М сигналов ошибки (6) с вторых групповых выходов каждого вычислительного блока 9 поступают на соответствующие входы блока 4 регистров.В соответствии с выражением (3) в каждом из М вычислительных блоков 9 производится вычисление М метрик с использованием сигналов ошибки (6) по правилу Тк(тп, 1) = ек (щ, 1) + Т, (тп), (7)пути и полученная на предыдущем шаге обработки,Обработка сигналов в решающем блоке 3 (фиг . 2) производится по управляющим сигналам на его первом, втором и третьем входах. С началомтекущего шага обработки векторы предварительных решений (4), хранимые в вычислительных блоках 9, через входы-выходы и.первый коммутатор 10 переписыйаются в соответствующие регистры 11 сдвига, При этом управляющие 1 О сигналы (нулевые коды) на третьеми втором входах решающего блока 3обеспечивают проключение входов навыходы первого коммутатора 10. Далеепроизводится сдвиг информации в регистрах 11 -11 сдвига на один элемент "вправо". При этом освобождаются первые ячейки регистров для записи в них текущих решений дг, а решения, хранимые в последних ячейкахвсех регистров 11 сдвига, кроме первого, теряются. На выход решающегоблока 3 поступает задержанное на ишагов обработки решение, соответствующее наименьшей метрике предыдущего шага. При записи текущих решенийв первые ячейки регистров 11 сдвигавыбор источника 12 эталонного элемента сигнала, подключенного к соот 15 20 25 30 ветствующему входу второго коммутатора 13, осуществляется спомощью управляющего сигнала на первом входерешающего блока 3, Выбор выхода второго коммутатора 13, подключенногок соответствующему регистру 11 сдви 35 га, осуществляется с помощью управляющего сигнала на втором входе реша ющего блока 3, Перепись предварительных решений в обратном порядке изрегистров 11 сдвига в И вычислительных блоков с одновременной их сортировкой в порядке возрастания метрикосуществляется с помощью первогокоммутатора 10, по мере поступленияуправляющих сигналов на входы решающего блока 3. При этом первый коммутатор 10 по управляющему сигналуна втором входе решающего блока 3 50 проключает выход регистра 11 сдвига,соответствующего текущей .найценнойметрике, на вход очередного вычислительного блока 9 по управляющему сиг калу на третьем входе решающего блока, В результате, в конце каждого акта обработки И вычислительных блоков 9 содержат предварительные реше 5 147834Т(т) - метрика, соответствующая гп-му 2 6ния и соответствующие им метрики,отсортированные в порядке возрастания,В первом вычислительном блоке 9(фиг, 3) сигналы, поступающие черезвход - выход блока, задерживаютсяв линии 14 задержки и с ее отводовпоступают на входы умножителей 15 иобразуют также третью группу выходов блока, соединенных с вторымивходами блока 6 подстройки коэффициентов. Эта группа выходов отсутствует в других вычислительных блоках,9. Работа вычислительных блоков9, -9происходит в соответствии свыражением (7) .На вторые входы умножителей 15поступают сигналы с выходов блока 6подстройки коэффициентов. Сигналыс выходов умножителей 15 после суммирования в первом сумматоре 16 поступают на блок 17 вычитания, другойвход которого является первым одиночным входом вычислительного блока9, Сигнал с выхода блока вычитанияпоступает на общий вход других блоков 17 -17вычитания, на индивидуальные входы которых поступают сигналы с первых выходов решающего блока 3. Результаты вычитания после обработки в квадраторах18 поступают в вторые сумматоры 19,вторые входы которых через соответствующий согласующий блок 20 , соединены с вторым одиночным входом вычислительного блока 9.Вычисленные метрики поступают через согласующие блоки 20,-20 на соответствующие групповые входы коммутатора 1 и блока 7 сравнения сигналов, которые совместно с блоком 8управления осуществляют сравнениеЮМ вычисленных в блоках 9 метрики выбирают из них М наименьших, Происходит это следующим образом. Наиндивидуальные входы цифровых компараторов 21 блока 7 сравнения сигналов (фиг. 4) подаются сигналы с вычислительных блоков 9-9 , а на общийвход - ступенчато нарастающий цифровой код (начиная с нулевого состояния), поступающий из блока 8 управления. На каждой ступеньке мультиплексор 22 опрашивает выходы всехцифровых компараторов 21 и, еслихотя бы на одном из них входные сигналы совпадут, то на выходе мультиплексора 22 или, что то же, на выходе блока 7 сравнения сигналов поя.вится импульс, поступающий на вхсд блока 8 управления. Этот импульс (фиг. 5) поступает на вход тактового генератора 24 и счетчик 25 по модулю М, подсчитывающий количество отоб 5 раженных метрик. При выборе И наименьших метрик он вырабатывает на верхнем по схеме выходе импульс, воздействующий на тактовый генератор 24, 0 который, в свою очередь, вырабатывает импульс сброса на счетчик 23 по модулю М к И и на двоичный 1-разрядный счетчик 27Тактовые импульсы с другого выхода генератора 24 поступают на тактовый вход счетчика 23 по модулю МИ и через делитель 26 на МкБ, на тактовый вход двоичного 1-разрядного счет-. чика 27, образуя на выходах упомяну тых счетчиков цифровые коды, поступающие на блок 7 сравнения сигналов, При этом за счет делителя 26 на МИ одно изменение кода на выходе. двоичного 1-разрядного счетчика 27 25 (что соответствует одной ступеньке в блоке 7 сравнения сигналов) вызывает изменение цифрового кода на выходе счетчика 23 по модулю МхИ от О до МЮ . Этот код управляет мультиплексором 22 (Фиг. 4), опрашивающем выходы цифровых компараторов 21 и одновременно поступает на вход дешифратора 29 (Фиг. 5), где он определяет один из МлИ информационных входов блока 7 сравнения сигналов. При поступлении импульса на вход тактового генератора 24, последний задерживает выдачу тактовых импульсов и вырабатывает импульс разрешения на дешифратор 29, который по цифровому коду на выходах счетчика 23 по модулю ММ вырабатывает пять управляющих сигналов, При этом код на первый выход блока 8 управления проходит через регистр 28 сдвига, не изменяемый до следующей первой выбранной метрики, Этот код определяет номер входа из МЯ входов блока 7 сравнения сигналов с первой найденной метрикой и поступает также на 50 мультиплексор 5, осуществляющий выбор соответствующего выхода блока регистров 4, содержащего сигналы ошибки. Благодаря этому обеспечивается выдача сигнала ошибки е, соответст вующей наименьшей из метрик.Код на втором выхсде блока 8 управления определяет номер одного из ГИ входов коммутаторас текущейнайденной метрикой из множества Инаименьших метрик,Код на третьем выходе блока 8 управления определяет очередной номернайденной метрики из И, с помощьюкоторого выбирается один из И выходов коммутаторадля подачи в соответствующий из вычислительных блоков9-9 н метрики пути или последующегошага обработки по выражению (7), Накаждом шаге обработки передаетсяИ метрик путей в соответствующиевычислительные блоки 9 в порядке ихвозражения.Код на четвертом выходе блока 8управления определяет номер эталонлного элемента сигнала дв группевходов с метрикой, соответствующейвторому выходу этого блока.Код на пятом выходе блока 8 управления указывает на группу информационных входов блока 7 сравнения сигналов для отобранной метрики.Сигнал ошибки с выхода мультиплексора 5 поступает на управляющийвход адаптивного трансверсальногофильтра 2 и на вход блока подстройкикоэффициентов. Подстройка коэффициентов адаптивного трансверсальногофильтра 2 выполняется аналогичноизвестному, Подстройка коэффициентовдля вычислительных блоков 9 осуществляется в соответствии с выражениемгде р,- коэффициент, соответствующий 1-му отсчету импульсной характеристики сквозного тракта передачи;е, - сигнал ошибки на 1-м шагеобработки;Л (предварительное решение,задержанное на Ь- х ) шаговобработки , содержащееся впервом вычислит ельн ом блоке 9р - шаг подстройки.Подстройка коэффициентов в соответствии с выражением (8) осуществляется в блоке 6 подстройки коэффициентов. При этом на группу из 1, входов блока 6 подстройки коэффициентов поступают предварительные решения с,, дс. третьей группылвыходов первого вычислительного блока 9 так как в этом блоке хранятся решения, соответствунщие наименьшейМоделирование на ЭВМ показало, что использование предлагаемого устройства, даже при небольшом числе вычислительных блоков (3-8), позволяет уменьшить более чем на порядок вероятность ошибки по отношению к известному при одном и том же отношении.сигнал/шум. 25 ЭО Формула изобретения Устройство адаптивного приема многопозиционных дискретных сигналов, содержащее коммутатор и адаптивный трансверсальный фильтр, сигнальный вход которого является входом устройства, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения помехоустойчиврсти, введены решающий блок, блок регистров, мультиплексор, блок подстройки коэффициентов, блок сравнения сигналов, блок управления и И метрике. Подстроенные коэффициентыР; с группы . выходов блока подстройки 9 поступают на первые групповые входы И вычислительных блоков 9.5В соответствии с управляющими сигналами на 2-м - 5-м выходах блока 8 управления осуществляется сортировка предварительных решений в решающем блоке 3, а также с помощью коммутатора 1 соответствующих им метрик. ри этом номер входа коммутатора 1 с очередной наименьшей .метрикой задается управляющим сигналом на первом входе, а номер выхода - управляющим сигналом на втором входе коммутатора 1. В результате в конце текущего шага обработки в 1, 2, И-м вычислительных блоках 9 метрики 2 О располагаются в порядке их возрастания,вычислительных блоков, первые групповые входы которых соединены с выходами блока подстройки коэффициентов,первый вход которого подключен к выходу мультиплексора и управляющемувходу адаптивного трансверсальногофильтра, выход которого соединен спервыми одиночными входами вычислительных блоков, вторые одиночные вхо"ды которых подключены к соответствующим выходам коммутатора, И групповых входов которого и Я групповыхвходов блока сравнения сигналов соединены с первыми групповыми выходамисоответствующих вычислительных блоков, вторые групповые выходы которыхсоединены с соответствующими входамиблока регистров, выходы которогоподключены к первым входам мультиплексора, второй вход которого соединен с первым выходом блока управления,вход, второй и третий выходы которого подключены соответственно к выходу блока сравнения сигналов и первому и второму одиночным входам коммутатора, причем вторые групповыевходы вычислительных блоков соединеныс первыми выходами решающего блока,четвертый, пятый, шестой и седьмойвыходы блока управления соединенысоответственно с первым и вторым входами решающего блока и первым и вторым одиночными входами блока сравнения сигналов, а Я входов-выходов решающего блока подключены к входамвыходам соответствующих вычислительных блоков, при этом вторые входыблока подстройки коэффициентов соедииены с третьим групповым выходом соответствующего вычислительного блока, третий выход блока управленияподключен к третьему входу решающегоблока, второй выход которого является выходом устройства.14 78342 Корректор Н, Корол Заказ 237 ч/55 Тираж 627. П ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и одписноеоткрытиям при ГКНТ113035., Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 изводственно-издательский комбинат Патент, г. Ужгород, ул. Гагарина, 10 Соста Редактор П, Лазаренко Техре