Устройство для измерения частотной характеристики канала связи

 

I. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЧАСТОТНОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ КАНАЛА СВЯЗИ, содержащее п каналов измерения частотной характеристики, синхронизатор , многоканальный параллельный спектроанализатор, выходы каждого канала которого подключены к входам блока оценивания амплитуды и блока оценивания фазы соответствующего канала измерения частотной характеристики , причем блок оценивания амплитуды состоит из источника опорного напряжения, подключенного к первому входу основного перемножителя, а блок оценивания фазы состоит из источника опорного напряжения, подключенного к первому входу основного сумматора, отличающееся тем, что, с целью уменьшения погрешности оценивания частотной характеристики канала связи, в каждый канал измерения частотной характеристики введен блок управления, в блок оценивания амплитуды - входной делитель напряжений и последовательно соединенные первый сумматор, дополнительный перемножитель, второй сумматор, элемент задержки и коммутатор, выход которого подключен к другому входу BTQporo сумматораи к второму входу основного перемножителя, выход которого подключен к одному из входов первого сумматора, другой вход которого соединен с сигнальным входом блока управления, с первым входом входного делителя напряжений « является входом блока оценивания амплитуды , второй вход делителя напряжений соединен с выходом источника опорного напряжения, а выход подключен к сигнальному входу коммутатора, другой вход дополнительного перемножителя соединен с первым выходом блока управления, и в блок оценивания фазы введен входной сумматор и последовател но соединенные первый дополнитель- 1 ный сумматор, перемножитель, второй Н дополнительный сумматор, элемент задержки и коммутатор, выход которого подключен к другому входу второго дополнительного сумматора и к второму СО ЭР входу основного сумматора,, выход ко торого подключен к одному из входов :о сд первого дополнительного сумматора другой вход которого соединен с пер вым входом входного сумматора и явля00 . ется входом блока оценивания фазы, второй вход входного сумматора соединен с выходом источника опорного напряжения, а выход подключай к сигнальному входу коммутатора, причем другой вход перемиожителя соединен с вторым выходом блока управлеиия, тактовый вход которого и управляющие входы KOMMyTiaTopo соединены с соответствуиидим .выходом.синхронизатора .

СОЮЗ CGBETCHHX

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (!9) SU (I I) 4(51) Н 04 В 3 46

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

t г

Ъ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

И АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

;21) 3628632/24-09 (22) 29.07.83 (46) 07.02.85. Бюл. 9 5 (72). В. И. Кленов и В. А. Ефимов (71) Владимирский политехнический институт (53) 621 . 396 .664 (088. 8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

11 985953, кл. Н 04 В 3/46, 1981.

2. Кириллов Н. Е, Помехоустойчивая передача сообщений по линейным каналам со случайно изменяющимися .параметрами. М., "Связь", 1971, с. 152-154 (прототип). (54)(57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

ЧАСТОТНОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ КАНАЛА

СВЯЗИ, содержащее и каналов измерения частотной характеристики, синхронизатор, многоканальный параллельный спектроанализатор, выходы каждого канала которого подключены к входам блока оценивания амплитуды и блока оценивания фазы соответствующего канала измерения частотной характеристики, причем блок оценивания амплитуды состоит из источника опорного напряжения, подключенного к первому входу основного перемножителя, а блок оценивания фазы состоит из источника опорного напряжения, подключенного к первому входу основного сумматора, отличающееся тем, что, с целью уменьшения погрешности оценивания частотной характеристики канала связи, в каждый канал измерения частотной характеристики введен блок управления, в блок оцени-! вания амплитуды - входной делитель напряжений и последовательно соединенные первый сумматор, дополнительный перемножитель, второй сумматор, элемент задержки -и коммутатор, выход кот орого подключен к другому входу второго сумматора-и к второму входу основного перемножителя, выход которого подключен к одному иэ входов первого сумматора, другой вход которого соединен с сигнальным входом блока управления, с первым входом входного делителя .напряжений .и является входом блока оценивания амплитуды, второй вход делителя напряжений соединен с выходом источника опорного напряжения, а выход подключен к сигнальному входу коммутатора, другой

I вход дополнительного перемножителя соединен с первым выходом блока управления, и в блок оценивания фазы введен входной сумматор и последовательС но соединенные первый дополнитель- 1 ный сумматор, перемножитель, второй дополнительный сумматор, элемент задержки и коммутатор, выход которого подключен к другому. входу второго дополнительного сумматора и к второму входу основного сумматора,, выход которого подключен к одному из входов первого дополнительного .сумматора, другой вход которого соединен с первым входом входного сумматора и является входом блока оценивания фазы, второй вход входного сумматора-соединен с выходом источника опорного напряжения,- а выход подключен к сиг- ф нальному входу коммутатора, причем другой вход.перемножителя соединен с вторым выходом блока. управления, тактовый вход. которого .и управляю-щие входы коммутаторов соединены с соответствующим, выходом. синхронизатора.

11

2. Устройство по п. 1, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что блок управления выполнен в виде последовательно соединенных входного измерителя отношения сигнал/шум, нелинейного преобразователя коммутатора, другой вход которого соединен с выхо38953 дом источника опорного напряжения и делителя напряжения, выход которого является вторым выходом блока управления, первым выходом которого является выход коммутатора, управляющий вход которого является тактовым входом блока управления.

Изобретение относится к радиосвязи и может использоваться для повышения помехоустойчивости спектраль-" ных приемников в системах дискретной информации.

Известно устройство для измерения частотной характеристики (ЧХ) канала связи, содержащее входной коррелятор, выход которого подключен к первому входу блока индикации, к входу блока 1 1 синхронизации, выход которого подключен к второму входу блока индикации и через ждущий генератор качающейся частоты к другому входу входного коррелятора, соединенному с выходом опорного генератора, причем между выходом синхронизатора и входами . ждущего генератора качающейся частоты и блока индикации выключен ключ, управляющий вход которого соединен с 0 выходом канала связи через блок выделения пауз (!).

Недостаток устройства — невозможность получения оценок ЧХ канала связи в:реальном масштабе времени при передаче дискретной информации по коротковолновым тропосферным и другим радиоканалам связи с рассеянием.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является устройство для измерения частотной характерис,тики канала связи, содержащее п каналов измерения частотной характерис,тики, синхронизатор, многоканальный

:параллельный спектроаналиэатор, вы,ходы каждого канала которого подключены к входам блока оценивания ампли40 туды и блока оценивания фазы соответствующего канала измерения частотной характеристики, причем блок оценивания амплитуды состоит из источника опорного напряжения, подключенного к первому входу основного перемножителя, а блок оценивания

1 фазы состоит из источника опорного напряжения, подключенного к первому входу основного сумматора (2).

Однако известное устройство обладает относительно высокой погрешностью оценивания частотной характеристики канала связи в условиях ограниченного энергопотенциала системы связи.

Известное устройство реализует алгоритм обратной фильтрации со сглаживанием оценок ЧХ, который позволяет получать оценки, качество которых тем выше, чем больше объем обрабатьг ваемой выборки при условии неизменности в ней полезных сигналов. Параметры реальных радиоканалов (тропосферный, коротковолновый и т.д.) изменяются во времейи случайным образом. При этом результирующая погрешность оценивания включает в себя динамическую погрешность (вследствие изменения параметров канала и ограниченных динамических свойств процесса оценивания) и шумовую погрешность (вследствие аддитивного флуктуационного шума в наблюдаемом сигнале). Влияние ширины полосы фильтра низкой частоты (ФНЧ) известного устройства на составляющие результирующей погрешности противоположно: при увеличении скорости изменения параметров канала с целью уменьшения динамической погрешности следует расширить полосу ФНЧ, однако при этом возрастает шумовая погрешность.

1138953 4 пряжения, а выход подключен к сигнальному входу коммутатора, причем другой вход перемножителя соединен с вторым выходом блока управления, 5 тактовый вход которого и управляющие входы коммутаторов соединены с соответствующим выходом синхронизатора.

При этом блок управления выполнен в виде последовательно соединенных входного измерителя. отношения сиге- нал/шум, нелинейного преобразователя, я коммутатора, другой вход которого соединен с выходом источника опорном го напряжения и делителя напряжения, з 15 выход которого является. вторым выходом блока управления, первым выходом о которого является выход коммутатора, управляющий вход которого является тактовым входом блока управления.

На чертеже представлена структурная электрическая схема устройства с- для измерения частотной характеристики канала связи.

Устройство содержит синхронизатор 1, многоканальный параллельный спектроанализатор 2, каналы 3 измерения 4, каждый из которых состоит р, из блока 4 оценивания амплитуды, блока 5 оценивания фазы и блока 6 упЗо равления д Блок 4 оценивания амплитуды содеров жит источник 7 опорного напряжения, входной делитель 8 напряжений, основной 9 и дополнительный 10 перемно-. жители, первый 11 и второй 12 сумма— торы, коммутатор 13 и элемент 14. заы, держки.

Блок 5 оценивания фазы содержит источник 15 опорного напряжения, входной сумматор 16, основной сумма40 тор 17, перемножитель 18, первый дополнительный 19 и второй дополнительный 20 сумматоры, коммутатор 21 и элемент 22 задержки.

Блок 6 управления содержит. входной измеритель 23 отношения сиг— 45 нал/шум, нелинейный преобразователь .

24, коммутатор 25, источник 26.опорного напряжения и делитель 27 напря жения.

Цель изобретения — уменьшение погрешности оценивания частотной характеристики канала связи.

Поставленная цель достигается тем что в устройство для измерения частотной характеристики канала связи, содержащем и каналов измерения частотной характеристики, синхронизатор многоканальный параллельный спектроанализатор, выходы каждого канала ко торого подключены к входам блока оц нивания амплитуды и блока оценивани фазы соответствующего канала измерения частотной характеристики, приче блок оценивания амплитуды состоит и источника опорного напряжения, подключенного к первому входу основног перемножителя, а блок оценивания фа зы состоит из источника опорного на пряжения; подключенного к первому входу основного сумматора, в каждый канал измерения частотной характери тики введен блок управления, в блок оценивания амплитуды — входной делитель напряжений и последовательно соединенные первый сумматор, допол— нительный перемножитель, второй сум матор, элемент задержки и коммутато выход которого подключен к другому входу второго сумматора и к второму .входу основного перемножителя, выхо которого подключен к одному из вход первого сумматора, другой вход кото рого соединен с сигнальным входом блока управления, с первым входом входного делителя напряжений и являет ся входом блока оценивания амплитуд второй вход делителя напряжений сое динен с выходом источника опорного напряжения, а выход подключен к сиг нальному входу коммутатора, причем вход дополнительного перемножителя соединен с первым выходом блока управления, и в блок оценивания фазы введен входной сумматор и последова тельно соединенные первый дополнител ный сумматор, перемножитель, второй дополнительный сумматор, элемент за держки и коммутатор, выход которого подключен к другому входу второго

50 дополнительного сумматора и к второму входу основного сумматора, выход которого подключен к одному из входов первого дополнительного сумматора, другой вход которого соединен с пер-.

55 вым входом входного сумматора и является входом блока оценивания фазы, второй вход второго сумматора соединен с выходом источника опорного наУстройство работает следующим образом.

На вход синхронизатора 1 подается синхросигнал, а на вход многоканального параллельного спектроана- . лизатора 2 — класаифицированная вы-. борка сигнала, прошедшего радиоканал связи. В многоканальном параллельном

1138953 спектроанализаторе 2 происходит разделение спектра в каждой элементарной посылки на частотные составляющие, на которых определяются значения, амплитудного и фазового спектра при-. нимаемого сигнала. Число каналов анализа спектра и их центральные частоты определяются эффективной полосой частот спектра передаваемых по каналу элементарных сигнальных пось - 10 лок и радиусом частотной корреляции

ЧХ канала. Напряжения, пропорциональные отсчетам амплитудного и фазового спектра на частотах анализа, подаются затем в соответствующие каналы 3 15 измерения ЧХ. В каждом канале 3 измерения ЧХ сигнал, соответствующий отсчету амплитудного спектра, одновременно поступает на сигнальный вход первого сумматора 11 блока 4

11 оценивания амплитуды, на вход Делимое" входного делителя 8 напряжений и на сигнальный вход блока 6 управления. А сигнал, соответствующий отсчету фазового спектра, подается íà 25 входы первого дополнительного сумматора 19 блока 5 оценивания фазы и входного сумматора 16.

Работа блоков 4 и 5 оценивания амплитуды и фазы идентична и может быть рассмотрена на примере работы блока 4. На выходе входного делителя 8 напряжений формируется сигнал, являющийся исходным значением, с которого начинаетсч итерационныи про35 цесс оценивания значения амплитудночастотной характеристики канала на частоте анализа. По сигналу с синхронизатора 1 коммутатор 13 подключа40 ет сигнал начальной оценки с выхода входного делителя 8 напряжений к основному перемножителю 9 и второму сумматору 12. Основной перемножитель

9 на основе сигнала начальной оценки

45 и опорного напряжения с источника 7 опорного напряжения (их произведения) вырабатывает сигнал ожидаемого значения амплитуды ЧХ наблюдаемого сигнала, которая сравнивается в сумматоре

11 с входным значением. Результат

50 перемножается в дополнительном перемножителе 1О на некоторое напряжение, пропорциональное отношению сигнал/шум на частоте анализа и вырабатываемое блоком 6 управления. 55

Сигнал с дополнительного перемно" жителя 10 подается на второй сумматор 12, где суммируется с начальной оценкой, после чу о подается на выхо." блока 4 и на элемент 14 задержки, задерживающий сигнал на период поступления входного сигнала. На этом первый шаг итерационного процесса оценивания заканчивается и по сигна}ny с синхронизатора коммутатор 13 подключает элемент 14 задержки к основному перемножителю 9 и второму сумматору 12, замыкая при этом цепь обратной связи. Далее устройство работает в режиме с замкнутой обратной связью, размыкание которой происходит лишь при прерывании и возобновлении сеансов радиосвязи.

Скорость сходимости итерационных процессов оценивании в блоках 4 и 5 оценивания амплитуды и фазы определяется величиной напряжений, подаваемых на вход перемножителей 10 и 18 с выходом блока 6 управления. Эти напряжения вырабатываются в блоке 6 управления путем измерения отношения сигнал/шум на частоте анализа, например, с помощью последовательно соединенных частотного детектора и выпрямителя, образукицих входной измеритель 23 отношения сигнал/шум, с поспедукицим нелинейным преобразованием результата измерения нелинейным преобразователем 24, причем нелинейность имеет вид Y „ = 1n(x +1,0), ЦX где — коэффициент пропорциональности, @, (ОО, Yв„,ки хв выходное входное напряжения нелинейного преобразователя 24. Напряжение с выхода нелинейного преобразователя 24 затем подается через коммутатор 25 на управляющий вход блока 4 и через делитель 27 напряжения (резистивный делитель с коэффициентом деления 2/ — на управляющий вход блока 5 оценивания фазы. Режим работы коммутатора 25 аналогичен режиму работу коммутаторов 13 и 21 (в начале процесса оценивания коммутатор подключает к своему выходу выход источника 26 опорного напряжения, а затем выход нелинейного преобразователя 24) .

Все введенные в устройство блоки могут, быть выполнены на операционных усилителях в микросхемном исполнении соответствующей серии.

Таким образом, предложенное устройство отличается адаптацией к изменяющимся условиям оценивания ЧХ.

Оптимальное функционирование известного устройства предполагает адап7 II тацию к условиям оценивания ширины полосы ФНЧ в каждом канале оценивания ЧХ, что связано с дополнительными трудностями при его реализации., Моделирование на ЭВМ работы сравниваемых устройств показало, что в диапа38953 8 зоне отношений сигнал/шум по мощности 1 — 10000 средняя относительная ошибка оцеиивания известного устройства в 2-3 раза больше аналогичной характеристики предлагаемого устройства. щщцПЦ Зак аз 10707/45 Тираж 659 Подаисное фидиал ШШ "Патент", г.Ужгород, ул.Проектная, 4