Нелинейный корректор многолучевого сигнала

 

СОЮЗ С08ЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„114

4(5 ) Н 04 В 3/04

Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

110 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3663558/24-09 (22), 18.11.83 (46) 23.03.85. Вюл. № 11 (72) Г.Н.Гудина, В.Н.Райков, В.П.Климин, В.И.Талагаев и В.М.Пестриков (53) 621.391. 83 (088. 8) (56) 1.. Патент США ¹ 3694752, кл. 325/42, 1972;

2. Патент США № 3614623, кл. Н 04 В 1/10, 1971 (прототип) . (54) (57) НЕЛИНЕЙНЫЙ КОРРЕКТОР МНОГОЛУЧЕВОГО СИГНАЛА, содержащий блок цифрового решения; первый и -второй блоки вычитания, m корреляторов, блок выборки,.m перемножителей, первый сумматор и m-разрядный регистр сдвига, каждый из отводов которого через соответствующий коррелятор и непосредственно соединен с входами соответствующего перемножителя, вИход каждого из которых, кроме перво- . го, соединен с входами первого сумматора, выход которого соединен с первым входом первого блока вычитания, выход первого перемножителя соединен с первым входом второго блока вычитания, выход которого соединен с вторыми входами корреляторов, выход блока цифрового решения соеди:нен с входом m-разрядного регистра

:сдвига, а выход блока выборки соединен с вторым входом первого блока вычитания, отличающийся тем, что, с целью повышения помехоустойчивости приема, в него введены блок вычисления коэффициентов, второй сумматор, линия задержки, блок стробирования, блок сумматоров, блок оценки модуля, блок оценки знака, блок умножителей, блок ключей и первый и второй блоки сравнения, при этом первые входы блока вычисления коэффициентов соединены с выходами отводов m-разрядного регистра сдвига, вторые входы — с выходами соответствующих корреляторов, а выходы — с первыми входами блока сумматоров, вторые входы которого через блок стробирования соединены с соответствующими отводами линии задержки, выход которой соединен с входом блока выборки, выходы блока сумматоров через блок умножителей -соединены с первыми входами блока ключей, выходы которого соединены с соответствующими входами второго сумматора, другой. вход которого соединен с выхофивй дом первого блока вычитания, а выход — с входами блока цифрового решения и второго блока вычитания, выходы каждого из корреляторов, кроме первого, соединены с объединенными соответствующими входами блока оценки знака и блока оценки модуля, выходы которого через первый блок сравнения соединены с вторыми входами блока ключей, другие входы блока умножителей через второй блок сравнения соединены с выхо., дами блока оценки знака.

1146808

Изобретение отйосится к системам передачи дискретной информации по каналам с частотно-временной дисперсией (многолучевостью), а именно к устройствам, снижающим межсимволь- 5 ную,интерференцию при ппиеме в много лучевых каналах связи.

Известно устройство нелинейной адаптивной коррекции сигналов (АКС), автоматически настраивающееся по ра- 1О бочему сигналу и содержащие многоотводный регистр сдвига (линию задержки), к отводам которого подключены корреляторы, состоящие иэ последовательно включенных перемножителей 15 и интеграторов, схему стробирования, сумматор,-вычитающее устройство, к которому подключена решающая схема (пороговое устройство), а выход решающей схемы является выходом устрой-.20 ства, а его входом — схема стробирования И .

Недостатком этого устройства является низкая помехоустойчивость приема в каналах с соизмеримыми по 25 интенсивности лучами и переменным их преобладанием.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является нелинейный 30 корректор многолучевого сигнала, содержащий блок цифрового решения, первый и второй блоки вычитания, m корреляторов,,блок выборки ш перемножителей, первый сумматор и т-раз- 35 рядный регистр сдвига, каждый из отводов которого через соответствующий коррелятор и непосредственно соединен с входами соответствующего перемножителя, выход каждого из которых 4р кроме первого, соединен .с входами первого сумматора, выход которого соединен с первым входом первого блока вычитания, выход первого перемножителя соединен с первым входом вто- 45 рого блока вычитания, выход которого соединен с вторыми входами корреляторов, выход блока цифрового решения соединен с входом ш-разрядного регистра сдвига, а.выход блока выборки .и соединен с вторым входом первого блока вычитания (2g .

Недостатком известного устройства является то, что он при наличии в канале нескольких лучей, соизмеримых по интенсивности, либо имеющих переменное преобладание, работает только по одному лучу, компенсируя все остальные, мешающие, что эквивалентно проигрышу в энергетике сигнала и, в конечном счете, снижению помехоустойчивости приема в каналах с частотно-временной дисперсией.

Цель изобретения — повышение помехоустойчивости приема.

Цель достигается тем, что в нелинейный корректор многолучевого сигнала, содержащий блок цифрового решения, первый и второй блоки вычитания, m корреляторов, блок выборки, m перемножителей, первый сумматор и ш-разрядный регистр сдвига, каждый из отводов которого через соответствующий коррелятор и непосредственно соединен с входами соответствующего перемножителя, выход каждого из.которых, кроме первого, соединен с вхо. дами первого сумматора, выход которого соединен с первьй входом первого блока вычитания, выход первого перемножителя соединен с первым входом второго блока вычитания, выход которого соединен с вторыми входами корреляторов, выход блока цифрового решения соединен с входом m-разрядного регистра сдвига, а выход блока выборки соединен с вторым входом первого блока вычитания, введены блок вычисления коэффициентов, второй сумматор, линия задержки, блок стробирования, блок сумматоров, блок оценки модуля, блок оценки знака, блок умножителей, блок ключей и первый и второй блоки сравнения, при этом первые входы блока вычисле-. ния коэффициентов соединены с выходами отводов m-разрядного регистра сдвига, вторые входы — с выходами соответствующих корреляторов, а выходы. — с первыми входами блока сумматоров,.вторые входы которого через блок стробирования соединены с соответсвующими отводами линии задержки, выход которой соединен с входом блока выборки, выходы блока сумматоров через блок умножителей соединены с первыми входами блока ключей, выходы которого соединены с соответствующими входами второго сумматора, другой вход которого соединен с выходом первого блока вычитания, а выход — с входами блока цифрового решения и второго блока вычитания, выходы каждого из.корреляторов, кроме первого, соединены с объединенными соответствующими входами блоВыход коррелятора 4, подключенного к первому отводу m-разрядного регистра .1 сдвига, не используется для получения сигнала коррекции в первом сумматоре 11. Вместо этого

его выход через перемножитель 7 попключен к первому вхопу второго бло.ка 3 вычитания, второй вход которого подключен к выходу второго сумматора 6. Перемножитель 7 в первом отво.— де m-разрядного регистра 1 сдвига вырабатывает сигнал акn, соответствующий амплитуде бита текущих данных, который затем вычитается из откорректированного сигнала во втором блоке 3 вычитания для получения сиг- . нала, соответствующего остаточному искажению в откорректированном сигнале. Этот сигнал остаточного искажения .с выхода второго блока 3 вычитания подается на вторые входы всех корреляторов 4 для коррекции импульсного отклика принятого сигнала, а с выходов корреляторов 4 сигнал поступает: через перемножители 7 на вход первого сумматора 11 для получения корректирующего сигнала, подаваемого на вход первого блока 10 вычитания; в блок оценки модуля 14, где оценивается абсолютное значение сигнала отклика в каждом отводе

m-разрядного регистра 1 сдвига и его модуль. Эти абсолютные значения затем поступают на входы первого блока 18 сравнения, где в идентичных схемах сравнения. происходит сравнение .абсолютного значения бита текущих данных из первого отвода m-разрядного регистра 1 сдвига с абсолютным значением сигнала отклика кз второго отвода, во второй схеме сравнения бит текущих данных сравнивается с откликом из третьего отвода бинарной единицы и ноль в противном случае. Этот сигнал является управляющим для соответствующего ключа в блоке 17 ключей.

3 1146808 4

r ка оценки знака и блока оценки моду- дам перемножителей 7 и входам переля, выходы которого через первый множителей в блоке 5 вычисления блок сравнения соединены с вторыми, коэффициентов. входами блока ключей,. другие входы блока умножителей через второй блок сравнения соединены с выходами блока оценки знака.

На чертеже представлена структурная электрическая схема нелинейного корректора многолучевого сигнала. 10

Нелинейный корректор многолучево го сигнала содержит m-разрядный регистр .1 сдвига, блок 2 цифрового решения, второй блок 3 вычитания, корреляторы 4, блок 5 вычисления коэф- 15 фициентов, второй сумматор 6, перемножители 7, линия 8 задержки, блок 9 выборки, первый блок 10 вычитания, первый сумматор 11, блок 12 стробирования, блок 13 сумматоров, 20 блок 14 оценки модуля, блок 15 оценки знака, блок 16 умножителей, блок.17 ключей первйй блок 18 сравнения, второй блок 19 сравнения °

Устройство работает следующим 25 образом.

Иноголучевой сигнал из канала поступает на вход линии 8 задержки с К отводами (К определяется величиной задержки между лучами и скоростью передачи). С последнего отвода линии 8 задержки сигнал х постук пает в блок 9 выборки, где осуществляется его стробирование с тактовой частотой и запоминается амплитуда

5 принятого сигнала на каждом тактовом интервале так, что она является постоянной для однобитового периода.

После блока 9 выборки отсчетные значения попадают на первый блок 10 40 вычитания, где осуществляется компенсация запаздывающих эхо-сигналов путем вычитания откликов. С выхода блока 10 вычитания, через второй сумматор 6 и блок 2 цифрового 5 решения выборки сигнала попадают в ш-разрядный регистр 1 сдвига. При этом блок 2 цифрового решения форми- m-разрядного регистра 1 сдвига и т.д. рует сигнал бинарной единицы, если Если сигнал отклика в каком-либо на его входе положительный сигнал, 50 отводе m-разрядного регистра 1 сдвии бинарного ноля, если на входе сиг- га превосходит по абсолютному значенал отоицательный, ш-разрядный ре- нию сигнал бита текущих данных, соотгистр 1 сдвига может накапливать ветствующая схема сравнения в блоразличное число бит данных, что опре- ке 18 сравнения вырабатывает сигнал деляется реакцией канала. Выходы всех55 ячеек m-разрядного регистра 1 сдвига подключены к входам идентичных корреляторов 4 и одновременно к вхо-

1146808 ь

На вторые входы блока 17 ключей подаются сигналы, являющиеся произведением данных о суммарном энергетическом значении откликов и их зна 1 ке. Эти сигналы вырабатЫваются 5 в блоке !6 умножителей, куда они поступают на первые входы с выходов блока 13 сумматоров, где на каждый из идентичных сумматоров поступают отсчеты амплитуды (простробированные выборки) многолучевого сигнала, полученные в блоке 12 стробирования, на входы которого искаженный в кананале сигнал подается в аналоговом виде с отводов линии 8 задержки в виде отсчетов х„,,х „ ....,х q на вход линии задержки 8 сигнал с откликами подается непосредственно с канального оборудования приема.

На остальные входы блока 13 сумматоров поступают сигналы с перемножителей блока S вычисления коэффициентов. Идентичные перемножители блока 5 вычисления коэффициентов собраны в группы с.номерами от К-1

25 до К-1 по числу сумматоров в блоке 13 сумматоров. Внутри каждой группы перемножители имеют номера с пер-! вого до п-1. На первый вход первого перемножителя из группы К-1 блока 5 вычисления коэффициентов поступает сигнал — показатель значения импульсного отклика hz из коррелятора 4, подключенного к третьему отводу

m-разрядного регистра 1 сдвига. На 35 второй вход первого перемножителя поступает бит данных а, из ячейки

m-разрядного регистра 1 сдвига с номером два. Этот бит принимает значение "0" или "1" в зависимости 40 от того, какой бит был записан в предшествующий момент времени в ячейку с номером один m-разрядного регистра 1 сдвига. Таким образом, на выходе первого перемножителя бло- 45 ка 5 вычисления коэффициентов появляется сигнал с амплитудой, равной той, что и у импульсного отклика h< и с той же полярностью„ если бит данных а принял значение "1". 5О

На второй перемножитель этой же группы поступает бит данных а иэ ячейки с номером три та-разрядного регистра 1 сдвига, а также импульсный отклик h из коррелятора 4, 55 подключенного к четвертому отводу

m-разрядного регистра 1 сдвига.

Соответственно на перемножитель с номером и-1 этой же группы поступают сигналы бита данных а„ и импульсного отклика h„.

Результаты перемножения в блоке 5 вычисления коэффициентов поступают на соответствующие входы блока 13 сумматоров. На вторые входы перемножителей блока 16 умножителей поступают биты данных, принимающих значение "1" или "0" из второго блока 19 сравнения. Сигналы на выходах перемножителей блока 16 умножителей будут изменять знак под их воздействием.

Второй блок 19 сравнения содержит и+1 идентичную схему сложения по модулю 2, причем на все первые входы этих схем подается одновременно бит данных о знаке импульсного отклика hy, полученного из текущего значения бита данных в первом отводе

m-разрядного регистра 1 сдвига. Бит данных о знаке h вырабатывается одной из идентичных схем определения знака в, блоке 15 оценки знака. Схема определения знака вырабатывает бинарную "1", если h имеет положительный знак, и "0", если сигнал импульсного отклика ho имеет отрицательное значение, т.е. реализует известную функцию

Г1, h o 0 h о

Аналогично работают остальные схемы определения знака в блоке 15 оценки знака, на входй которых с выходов корреляторов 4 подаются соответственно h,h<,...,h<.импульсные отклики.

Выходы схем определения знака с номерами 1 - n подключены к вторым входам соответствующих сумматоров 2 по модулю блока 19 сравнения, которые своими выходами соединены с вторыми входами перемножителей блока 16 умножителей, сигналы на выходах которых несут информацию об амплитуде и знаке мешающих "хвостов" искаженного в канале рабочего сигнала. Поскольку процесс приема сигнала в условиях межсигнальной интерференции сопровождается динамическим изменением количества лучей и их амплитуд в условиях частотно-временного рассеяния сигнала форма импульсной характеристики изменяется во времени, отражая динамику отдельных эхо-сигналов. При этом возможны csty1!46808

ВНЗЯШИ Зайаэ 1.380/44 Тираж 659 Подписное

Филйал ШВ Rleeai " т. Ужгород, ул. Проектная,4

Ъ чаи, когда комплексные огибающие, например, двух лучей в результате интерференции временно уничтожаются, хотя за пределами интервала посылки в области ее фронтов имеют место 5 переходные процессы с большой энергией. В следующий момент времени происходит перераспределение энергии между лучами: основной луч подвержен замираниям, но в то же время резко увеличивается опережающий или наоборот — запаздывающий луч.. Колеблющиеся отсчеты комплексной огибающей полной реакции канала на рабочий сигнал служат исходным материалом для выработки данных по всем лучам одновременно. Решение о переходе на лучи с большей энергетикой при одновременном отслеживании основного замирающего луча осуществляется в первом 20

: блоке 18 сравнения, по командам которого управляются ключи в блоке 17 ключей, подающие сигналы дополнительной коррекции на соответствующие первые входы блока 2 цифрового решения. В канале часто создается такая ситуация, когда мешающие лучи по энергетике превосходят основной луч, и тог да их реакция будет немедленно учтена предлагаемым устройством беэ потери синхронизма. Например, если мешающих лучей несколько и все они превосходят по энергетике основной луч, устройство учитывает их суммарное воздействие, поскольку одновременно срабатывают несколько ключей блока 17 ключей и на второй сумматор 6 будут поданы отсчеты амплитуды сигналов дополнительной коррекции с учетом их знака.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет повысить помехоустойчивость приема многолучевого сигнала.

Технико-экономическая эффектив-. ность применения предлагаемого устройства заключается в том, что оно позволяет учитывать энергетику всех эхо-сигналов (лучей) и работать при наличии в канале нескольких лучей, соизмеримых по интенсивности, либо имеющих переменное преобладание, что в конечном итоге позволяет повысить помехоустойчивость приема в этих условиях .