Устройство для приема дискретных сигналов

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРИЕМА ДИСКРЕТНЫХ СИГНАЛОВ, содержащее пороговый блок, детектор и полосовой фильтр, вход которого является входом устройства, а выход подключен к входу детектора, причем выход порогового блока является выходом устройства, отличающееся тем, что, с целью повьшения помехоустойчивости приема, введены экстраполятор помехи, предсказатель погрешности экстраполяции, сумматор и сглаживающий фильтр, вход которого соединен с выходом детектора, а выход к объединенным первым входам предсказателя погрешности экстраполяции , экстраполятора помехи и сумматора , второй вход которого соединен с выходом экстраполятора помехи, а выход подключен к первому входу I порогового блока, второй вход порогового блока соединен с выходом (Л предсказателя погрешности экстрапо .ляции, а вторые входы экстраполятора помехи и предсказателя погрешности экстраполяции объединены и подключены к синхронизирующей шине.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

09) (11) А заи Н 04 27 14

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ и АВ GPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3562689/18-09 (22) 03.03.83 (46) 07.08.84. Бюл. У 29 (72) Л.Г. Журавин, С.А. Ботов, Е.И. Семенов и B.À. Трошкин (71) Ленинградский ордена Ленина электротехнический институт им. В.И. Ульянова (Ленина) (53) 62!.396.394 (088.8) (56) 1. Репин В.Г. и др. Статистический синтез при априорной неопределенности и адаптации информационных систем. М., "Советское радио", 1977, с. 284, рис. 12.7.

2. Филиппов Л.И. Теория передачи дискретных сигналов. М., "Высшая школа", 1981. с, 125-126 (прототип) . (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРИЕМА ДИСКРЕТНЫХ СИГНАЛОВ, содержащее пороговый блок, детектор и полосовой фильтр, вход которого является входом устройства, а выход подключен к входу детектора, причем выход порогового блока является выходом устройства, отличающееся тем, что, с целью повышения помехоустойчивости приема, введены экстраполятор помехи, предсказатель погрешности экстраполяции, сумматор и сглаживающий фильтр, вход которого соединен с выходом детектора, а выход к объединенным первым входам предсказателя погрешности экстраполяции, экстраполятора помехи и сумматора, второй вход которого соединен с выходом экстраполятора помехи, а выход подключен к первому входу порогового блока, второй вход порогового блока соединен с выходом предсказателя погрешности экстрапо.ляции, а вторые входы экстраполятора помехи и предсказателя погрешности экстраполяции объединены и подключены к синхронизирующей шине.

1107323

Изобретение относится к электросвязи и может быть использовано для приема двоичных сигналов в цифровых системах передачи, системах телеизмерений и т.д. в условиях действия шумов в каналах связи. б

Известен обнаружитель сигнала с неизвестной амплитудой в и уме не-., известной интенсивности, содержащий последовательно соединенные блок умножения, интегратор, квадратор, сумматор, блок деления и блок сравнения, а также генератор сигнала, квадратор и интегратор 51 J.

Недостатком устройства является сложность, так как для формирования порогового уровня в блоке сравнения необходим статистический анализатор.

Наиболее близким техническим реше. нием к предлагаемому является устройство для приема дискретных сигналов, содержащее последовательно соединенные полосовой фильтр, детектор, интегратор и пороговое устройство, выход которого является выходом уст- ройства, а вход полосового фильтра соединен с входом устройства 2 .

Работа этого устройства основана на сравнении сигнала на выходе интегратора в момент, соответствующий окончанию дискретного сигнала, с оптимальным порогом Vqp определяемым при единичной базе сигнала (произведении занимаемой сигналом полосы частот на его длительность ) из со35 отношения где и Д 2 — дисперсия помехи и

1 40 сигнала соответственно в месте приема (на входе устройства) .

Естественно, для определения

V()pg необходимо измерение значений

Р и Q на входе приемного уст45 ройства Г21.

Недостатком известного устройства является низкая помехоустойчивость.

Цель изобретения — повышение помехоустойчивости приема.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для приема дискретных сигналов, содержащее пороговый блок, детектор и полосовой фильтр, вход которого является входом устройства, а выход подключен к входу детектора, причем выход порогового блока является выходом устройства, введены экстраполятор помехи, предсказатель погрешности экстраполяции, сумматор и сглаживающий фильтр, вход которого соединен с выходом детектора, а выход подключен к объединенным первым входам предсказателя погрешности экстраполяции, экстраполятора помехи и сумматора, второй вход которого соединен с выходом экстраполятора помехи, а выход подключен к первому входу порогового блока, второй вход порогового блока соединен с выходом предсказателя погрешности экстраполяции, а вторые входы экстраполятора помехи и предсказателя погрешности экстраполяции объединены и подключены к синхронизирующеи шине.

За счет введения новых блоков и связей из входной смеси полезного сигнала с помехой вычитается экстраполированная помеха, а раэностный сигнал сравнивается с оценкой погрешности экстраполяции помехи, в результате чего формируется двоичный сигнал.

На фиг.1 приведена структурная схема устройства, на фиг.2 — пример реализации экстраполятора поме>л и предсказателя погрешности экстраполяции.

Устройство для приема дискретных сигналов содержит пороговый блок i детектор 2 и полосовой фильтр 3, вход которого является вхоДом устройства, а выход подключен к входу детектора 2, причем выход порогового блока является выходом устройства, а также содержит экстраполятор 4 помехи, предсказатель 5 погрешности экстраполяции, сумматор 6 и сглаживающий фильтр 7, вход которого соединен с выходом детектора 2, а выход подключен к объединенным первым входам предсказателя 5 погрешности экстраполяции, экстраполятора 4 помехи и сумматора 6, второй вход которого соединен с выходом экстраполятора 4 помехи, а выход подключен к первому входу порогового блока 1, второй вход порогового блока 1 соединен с выходом предсказателя 5 погрешности экстраполяции, а вторые входы экстраполятора 4 помехи и предсказателя 5 погрешности экстраполяции объединены и подключены к синхронизирующей шине.

1107323

Полосовой фильтр 3 предназначен для выделения полезного радиосигнала в заданной полосе частот канала связи. Если частотное разделение не применяется при использовании в 5 качестве рабочих сигналов видеоим- ° пульсов, полосовой фильтр 3 отсутствует.

Детектор 2 предназначен для получения видеоимпульсов и в зависимости от вида модуляции, может представлять собой линейный, амплитудный, частотный или фазовый дискриминатор.

Если рабочими сигналами служат видеоимпульсы, то детектор 2 отсутствует.

Сглаживающий фильтр 7 служит для выделения полезного видеосигнала из э смеси с помехой, образованной как за счет шумов линии связи,так и за счет детектора (несущее колебание

20 и более высокие частоты) . Экстраполятор 4 помехи служит для экстраполяции сигнала помехи на интервал существования информационного сигна25 ла, В частности, он может быть построен на основе экстраполяционного ряда Тейлора

Структурная схема блоков 4 и 5 для n=1 представлена на фиг.2 и

30 содержит два блока 8 дифференцирования, интегратор 9 двукратный интегратор 10, две ячейки 11 памяти, сумматоры 12 и 13, ключ 14, пиковый детектор l5 и функциональный генератор 16, реализующий зависимость

M (максимального значения модуля

2-ой производной помехи) служит пи,2

40 ковый детектор 15, на вход которого продифференцированная дважды помеха поступает через ключ 14.

Устройство для приема дискретных сигналов работает следующим образом.

На вход полосового фильтра 3 поступают радиоимпульсы, подвергнутые амплитудной, частотной или фаэовой модуляции таким образом, что на каж50 дом тактовом интервале модулируемый параметр не меняется (при передаче логического нуля) или скачкообразно меняется в большую или меньшую сторону (при передаче логического сигнала "i" или " 1" т.е. применяется

55 линейная импульсная АИМ, ЧИМ, ФИМ с промежуточным нулевым значением между рабочими интервалами или относительная (разностная)АИМ, ЧИМ, с помощью и дифференцирующих блоков, и+1 ячеек памяти, и 1-кратных интеграторов, i = 1,2,...n и сумматора. Установка начальных условий производится синхроимпульсом на входе управления. Сумматор 6 служит для вычитания из смеси сигнала с шумом экстраполяционного значения сигнала шума, т.е. на выходе сумматора 6 образуется значение информационного сигнала с точностью до погрешности экстраполяции помехи.

Пороговый блок 1 формирует на

11 tl своем выходе логический сигнал 1 если сигнал на первом е г о входе (или модуль сигнала для некоторых видов модуляции) больше, ч ем сигнал на втором входе, в противном случае на выходе блока 1 формируется л о гич еский " 0 " . Дл я видов модуляции с и ассив н ой паузой возможно т р ехп о зиционн ое кодирование 0, + 1, тогда к одир уется тр ехп о зи цион ный логический си гнал или д ву хр а з р ядный дв оичный к од (00, 0 1, 1 0 ) в зависимости от величины модуля и полярности напряжения на первом входе .

Предсказатель погрешности экстраполяции 5 служит для формирования напряжения, соответствующего максимальной погрешности экстраполяции помехи. В частности, если экстраполятор 4 помехи реализуется на основе ряда (1), то источниками погрешности являются аппаратурные неидеальности элементов экстраполятора 4 помехи и методическая погрешность за счет усечения (1). В этом случае максимальная погрешность экстраполяции помехи может быть оценена соотношением, учитывающим максимальные аддитивные погрешности, приведенные к входам интеграторов, и первый отброшенный член ряда (1) с(мачта Ьъ . М,1 „ (2)

1,-о где M .; — максимальное значение

«,0 tl модуля (и+1)-ой производной помехи на участке, предшествующем участку экстраполирования. л

, ф 5 Для оценки величины

1!07323

10 с шумом.

БНИИПИ

Тираж 635

Заказ 5778/44

Подписное

ФИМ при активном нуле (без нулевых промежуточных значений модулируемого параметра).

После детектирования и сглаживания фильтром 7 на выходе последнего 5 в, конце каждого такта передачи данных имеет сглаженную помеху, которую можно весьма точно экстра|полировать на начало следующего

1 тактового интервала. Для этого в последний момент предыдущего интервала передачи дискретных данных синхроимпульсом запускается блок 4 экстраполяции помехи. Кроме того> предсказатель 5 погрешности экстрапо-15 ляции начинает формировать величину погрешности, с которой осуществляется экстраполяция помехи. На выходе сумматора б образуется оценка полезного сигнала, свободная от помехи с 20 точностью до погрешности экстраполяции. Если оценка сигнала превышает погрешность экстраполяции помехи, то это означает наличие полезного сигнала . При этом срабатывает 2S пороговый блок 1 и на выход всего устройства поступает сигнал "1" или

"ф1", в зависимости от вида модуляции. Если же полезного сигнала нет, то на первом входе порогового блока Зо действует разность между реальной помехой в начале очередного такта и ее предсказанной реализацией.Так как экстраполятор 4 помехи формирует оценку сверху, то срабатывания порогового блока 1 не произойдет и на выходе последнего останется логический сигнал "0".

Расчет эффективности устройства, выполненный для случая экстраполяции шума полиномом первого порядка и распределения помехи по нормальному закону, выглядит так: у 1 05 03

1 @ 0 009 0,2 0,44

Р» 0,38 0,45 0,48 где — уровень сигнала на отдельном интервале, Р „ и Р— вероятность, ошибки приема для предлагаемого и известного устройств соответственно, Таким образом устройство для приема дискретных сигналов позволяет повысить помехоустойчивость приема двоичных сигналов за счет экстраполяции помехи н вычитания ее предсказанного значения из смеси сигнала

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проехтная, 4