Линейное устройство коррекции межсимвольной интерференции

 

Изобретение относится к технике электросвязи. Целью изобретения является повышение точности коррекции. Предлагаемое устройство содержит

А1

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11) (s» 4 Н 04 В 3/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А8ТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

- >t.::,ae (+ "

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3804385/25-09 (22) 23. 10.84 (46) 07,09.86, Бюл. У 33 (72) В.И. Бакулин (53) 621.395.664:621.397.27(088.8) (56) Патент США 37 15661, кл. 325-42, 1973.

Авторское свидетельство СССР

Р 1210225, кл. Н 04 В 3/04, 1984. (54) ЛИНЕЙНОЕ УСТРОЙСТВО КОРРЕКЦИИ

МЕЖСИМВОЛЬНОЙ ИНТЕРФЕРЕНЦИИ (57) Изобретение относится к технике электросвязи. Целью изобретения является повьппение точности коррекции.

Предлагаемое устройство содержит (3+N-1)-отводную линию 1 задержки, сумматоры (С) 2,3,26,27,30, регенератор 4, инверсный фильтр 5, состоящий из С 6, ограничителя 7 амплитуд и регистра 8 сдвига, регистры 9 и 10 сдвига, К+1+И формирователей 11 сос,тавляющей межсимвольной помехи, каждый из которых состоит из С 12 по модулю два, реверсивного счетчика 13, накопителя 14, С 15 (кроме 1-го формирователя 11) и перемножителя (П)

16, счетчик 17 тактовых импульсов, 3+N+1 формирователей 18 составляющей выходного сигнала, каждый из которых состоит из коррелятора 19, интегратора 20, накопителя 21 и П 22, (3 +N+1) П 23, амплитудный дискриминатор 24, П 25 числа, пороговый блок

28, мультиплексоры 29 и цифровую линию 31 задержки. Принятый сигнал

x(t) преобразуется при помощи аналого-цифрового преобразователя в последовательность отсчетов х„, следующих с тактовой частотой и представляемых в виде Z параллельных двоичных разрядов. Сигнал x(t) корректируется линейно в сумматоре 30 при помощи

П 22, коэффициент передачи Ы, каждого из которых определяется содержи1256213 мым накопителя 21 соответствующего нации из / параллельных двоичных разформирователя 18. На выход устройст- рядов откорректированного сигнала ва поступают отсчеты Y+ e ниде комби- Y(t). 1 ил.

Изобретение относится к технике электросвязи и может применяться в приемниках аппаратуры передачи данных при передаче информации с использованием дуобинарного (биполярного) кодирования.

Цель изобретения — повышение точности коррекции.

На чертеже приведена структурная электрическая схема линейного устрой- 10 ства коррекции межсимвольной интер.ференции.

Линейное устройство коррекции межсимвольной интерференции содержит (3+N-1)-отводную линию 1 задержки, 15 первый сумматор 2, второй сумматор 3, 3 регенератор 4, инверсный фильтр 5, состоящий из сумматора 6, ограничителя 7 амплитуд и регистра 8 сдвига, первый регистр 9 сдвига, второй ре- 20 гистр 10 сдвига (К+1+И) формирователей 11 составляющей межсимвольной помехи, каждый иэ которых состоит из сумматора 12 по модулю два, реверсивного счетчика 13, накопителя 14 сумма-2 тора 15 (кроме первого формирователя

11) и перемножителя 16, счетчик 17 тактовых импульсов, (3 +N+1) формирователей 18 составляющей выходного сигнала, каждый из которых состоит из 30 коррелятора 19, интегратора 20, нако.-. пителя 21 и перемножителя 22, 3+И+1 перемножителей 23, амплитудный дискриминатор 24, преобразователь 25 числа, третий сумматор 26„ четвертый сумматор 27, пороговый блок 28,мульгиплексоры 29, пятый сумматор 30 и цифровую линию 31 задержки:., Линейное устройство коррекции межсимвольной интерференции работает 40 следующим образом.

Принятый сигнал x(t) преобразуется при помощи аналого-цифрового преобразователя в последовательность отсчетов х„, следуемых с тактовой час- 45 тотой и представляемых в виде Е параллельных двоичных разрядов. Сигнал

x(t). корректируется линейно в сумматоре 30 при помощи перемножителей 22 коэффициент передачи Ы, каждого иэ которых определяется содержимым нако- . пителя 21 соответствующего формирова- теля 18. На выход устройства поступают отсчеты Y„ Z параллельных двоичных разрядов откорректированного сигнала Y(t) Отсчет

Y, например этого сигнала, можно записать в виде где (Х+М)Т вЂ” интервал корректирования линейного корректора; — коэффициент передачи перемножителя 22.

Задача определения коэффициентов передачи ос„перемножителей 22 решается следующим образом.

Пусть импульсная реакция .g(t) канала связи характеризуется К+1+И ненулевыми отсчетами, взятыми через тактовый интервал, где К

Межсимвольную помеху, например в отсчета х принимаемого сигнала, можно записать в форме

4х = С„ „, и=-M где С„ = Ь„+Ь„ символы переданного сигнала, Ь„= (а„+ Ъ, p) modm, а — посылки исходного сообщения алфавита m знак +/. — соответствует дуобинарному/ биполярному кодированию;

b„. — посылка, задержанная относительно посыпки Ъ на р тактовых интервалов; р — порядок кодирования;

3 1256 отсчеты приведенной импульсной реакции канала связи равные — 1 при n = 0 о

„=1 ф„при n = -Kç ° аМ, пфО 5

Межсимвольную помеху в отсчете х можно скомпенсировать, используя вместо символов С оценки С„, формируемые при помощи амплитудного дис10 криминатора 24 из отсчета х принимаемого сигнала, имеющегося на (Г-К)-ом отводе (1+И-1)-отводной линии 1 задержки. С учетом этого отсчет хб корректируется от составляю f5 щих межсимвольной помехи нелинейно в сумматоре 2 при помощи перемножителей 16, коэффициент передачи каждого из которых определяется содержимым накопителя 14 в первом формирователе 11, и сумматора 15 в ос20 тальных формирователях 11. Сигнал с выхода сумматора 2 имеет вид отсчетов S представляемых в виде комбинаций из Z параллельных двоичных раз25 рядов. Отсчет Sä, например, записывается в виде

К

S, =xx,— С;У

j=-M

30 где г; оценки отсчетов, формируемые формирователями 11.

Амплитудный дискриминатор 24 и регенератор 4 формируют оценки С„ и

С соответственно отсчета х„ прини- 35 маемого сигнала и отсчета So на выходе нелинейного корректора путем сравнения последних с соответствующими пороговыми уровнями. Полученные оценки С„ записываются в цифровую линию 40

31 задержки, Из разности сигналов $ и С» формируется знак ошибки коррекции при помощи сумматора 3, записываемый в первый регистр 9 сдвига. 45

Из оценки С при помощи инверсноrо фильтра 5 получается знак посылки

Ь . Для этого сначала формируются предварительные посылки Ь путем вью полнения операции 50

bÜ,==Ñ". +Ь где знак -/+ соответствует дуобинарному/биполярному кодированию. 55

Эта операция осуществляется при помощи сумматора 6 в инверсном фильтре 5. Иэ предварительных посылок Ь„

Sign Ь = Sign ܄— 0,5 (m -1)), + . Г» где Sing() — знаковая функция. Знак посылки Sign b записывается во втоо рой регистр 10 сдвига.

Для определения оценки отсчета р приведенной пребразованной импульсJ ной реакции на.выходе нелинейного корректора с решением на входе по символам с С„ необходимо выполнить усреднение1 1; = Е е „ Ъ „ 1 при j

-К,...,М+р (1), где Е 1 знак усреднения во времени; еп = S „ — С вЂ” сигнал ошибки коррекции.

Отсчеты P„ приведенной преобразованной импульсной реакции равны (qo -1 прип=О; при m = p; при n=-К,...,M+p,пфО, пФр, где знак -/+ соответствует дуобинарному/биполярному кодированию.

Отсчеты Ч „ преобразованной импульсной реакции на выходе нелинейного корректора определяются в форме

С1 и при п=-К,...,К+р-1;

q„++q р -. ðè n=-Ê+ð,...,М;

+q при п=М+1,...,M+p, где q.„ отсчеты импульсной реакции на выходе нелинейного корректора; знак +/- соответствует дуобинарному/ биполярному кодированию.

Вводя приведенную импульсную реакцию Й(Т) на выходе нелинейного корректора, отсчеты которой равны (q — 1 при и = О;

Ц при n — Ку ° ° °,M+p уп1 О выражение (1) можно доопределить следующим образом В -1

1 +В1 Р при п=-К,...,-К+р-,1; при n=-Ê+ð,..., M; при n=M+1, М+р, 213 4 при помаши ограничителя 7 амплитуд получаются оценки Ъ, путем формирования сигналов b„ òîëüêo с разрешенными амплитудными уровнями в пределах от О до m-1 (для однополярных посылок Ь„). Регистр 8 сдвига инверсного фильтра 5 осуществляет задержку посылок Ъ на р тактовых интервалов.

На дополнительном выходе ограничителя 7 амплитуд формируется требуемый знак посылки Ь в виде о

5 1256 где знак +/- соответствует дуобинарному/биполярному кодированию;

Следовательно, отсчеты В приведенной импульсной реакции на выходе нелинейного корректора можно получить путем инверсной фильтрации" отсчетов приведенной преобразовательной импульсной реакции

> при 3 в К,В ° ьфK+p 1 ()

1 (),+ В при j=-K+p,...,М где знак -/+ соответствует дуобинарному/биполярному кодированию.

При совпадении оценок С с передаваемыми символами С„ в нелинейном 15 корректоре "с решением на входе по символам С„ полная компенсация межсимвольной помехи имеет место, если

В = f при j = -К,...,М.

С учетом изложенного в формирователях 11 сначала определяются оценки и а и затем в соответствии с выраже)

А нием (2) находятся оценки

1.

Перемножение сигналов Sign J.„ и

sign Ъ„. осуществляется при помощи сумматора 12 по модулю два в формирователях 11. На входы сложения и вычитания реверсивного счетчика 13 по- 30 ступает сигнал с выхода сумматора

12 по модулю два. В соответствии с этим сигналом содержимое реверсивного счетчика 13 изменяется на «+1.

Сигнал на выходе реверсивного 35 счетчика 13 определяет знак отсчета приведенной преобразованной импульсной реакции на выходе нелинейного корректора Sign и;. В соответствии с полученным знаком отсчета Б @п р 10 в соответствующий накопитель 14 записывается приращение a(> = d Sign p, где б — постоянная коррекции.

Каждый из накопителей 14 в процессе работы нелинеиного корректора настраивается итерационно так, что на его выходе формируется отсчет 1 приведенной преобразованной импульсной реакции на выходе нелинейного корректора в виде комбинапий из Х параллельных двоичных разрядов.

Отсчет приведенной импульсной реакции с выхода накопителя 14 первого формирователя 11 поступает на один из входов перемножителя 16. и в соответствии с принципом "инверсной фильтрации" (2) на один из входов сумматора 15 второго формирователя

13

Ь

11. На выходе каждого из сумматоров

15 формируется в соответствии с выражением (2) требуемый отсчет приведенной импульсной реакции на выходе нелинейного корректора, равный отсчету приведенной импульсной реакции на входе устройства.

Полученный отсчет приведенной импульсной реакции / в виде комбиJ нации из Z параллельных двоичных разрядов поступает на один из входов соответствующего перемножителя 16, В перемножителях 16 осуществляется умножение отсчета $» на соответствую1 щую оценку С входного сигнала не1 линейного корректора, содержащуюся в цифровой линии 31 задержки.

Отсчеты импульсной реакции g „ на входе устройства после преобразования (+1 при п=О; при и = -К,...,M, пфО центрального отсчета в преобразова0 теле 25 числа, на другой вход которого подан сигнал единичной амплитуды, используются для выполнения линейной коррекции импульсной реакции д(С) на входе линейного устройства, коррекции межсимвольной интерференции.

Для среднеквадратической коррекции сигнала g(t) необходимо выполнить усреднение во времени сигналов

Е(Гд яд при j = -j » ...N, (3) где E — отсчеты ошибки коррекции в отсчетах h импульсной реакции на выходе линейного корректора, равные

h -1 при и =. О; при Ь J...,,neo.

° ° °

g„ †отсчеты импульсной реакции на входе устройства, формируемые формирователями 11 нелинейного корректора и имеющиеся на выходе соответствующего мультиплексора 29.

Импульсная реакция h(t) на выходе линейного корректора определяется сверткой импульсной реакции g(t) с импульсной реакцией собственно линейного корректора. Математически отсчеты h„ этой реакции можно вычислить в соответствии с выражением

К

hh =, Е к;а„ для n-j=-К,...,M (4)

j=--J

Это выражение можно записать в матричной форме

1256213

G" gà = h, где G — квадратная матрица размером

J+1+N с элементами g первая строка которой имеет вид

» 8-g» »g-

g» gg» я» ° ° ° »g» g»» ° ° ° »0»0

О Я»»-» оà — матрица-столбец коэффициентов передачи eL> перемножителей 22 и перемножителей 23 размером J+1+N, имеющий вид

° ° ° М, О „ ° . ° °

Ы»н, Ын

h -матрица-столбец отсчетов h размером J+1+N, имеющим вид

h T»h )„» ° ° °,h<,,,h,h.. ° . °,h -, »h|

Отсчеты я„, необходимые для осуществления вычислений по формулам (3) и (4), формируются следующим образом.

Счетчик 17 производит счет тактовых импульсов и работает циклами.

Выходные сигналы счетчика 17 управля-З0 .ют работой мультиплексоров 29: на первом тактовом интервале цикла на выход каждого из мультиплексоров 29 поступает сигнал, записанный на первый информационный вход мультиплексора 29, во втором — на второй информационный вход и т.д. В соответствии с выражением (4) в первом тактовом интервале цикла работы счетчика 17 первый из мультиплексоров 29 40 должен формировать значение 8, второй мультиплексор 29 g,< » третий-g2и т.д.. Таким образом, в первом тактовом интервале цикла на выходах мультиплексоров 29, пронумерованных 4s, по порядку, формируются в таком же порядке элементы g, первой строки матрицы G. Во втором тактовом интервале элементы g „ втброй строки матрицы G и т.д. 50

Следовательно, на информационные входы, пронумерованные по порядку, первого мультиплексора 29 должны быть поданы в таком же порядке значения, соответствующие элементам g k, первого столбца матрицы С, на информационные входы второго мультиплексора 29 дц второго столбца матрицы ь и т.д. Ненулевые значения .элементов матрицы С являются отсчетами gt, импульсной реакции @(С)» формируемыми при помощи формирователей 11, причем отсчет g „имеется на выходе первого формирователя 11, а отсчет g< — ка выходе последнего (К+1+И)-го формирователя 11» при этом отсчет д формируется на выходе преобразователя 25 числа.

Определение отсчетов h выполняется при помощи сумматора 27, осуществляющего сложение произведений, формируемых перемножителями 23, на входы каждого из которых подаются Z-разрядные комбинации значений Ф, поступающие с выхода накопителя 21 соответствующего из формирователей 18, и значений g „„,,поступающих с выхода соответствующего из мультиплексоров

29. Отсчеты hä в начальном условии устанавливаются такими, что коэффициент перемножителя 23 (по центральному отводу (a+N-1) отводной линии 1 задержки) Ы равен 1, а коэффициент передачи остальных перемножителей

23 в начале работы корректора равен

О, т.е. рi = 0 при j = -J,...,N, jgO, При помощи порогового блока 28, формирующего оценки 6„ путем сравнения отсчетов h с нулевым пороговым уровнем, в сумматоре 26 определяется

» оценка Я„ отсчета ошибки коррекции в отсчете h т.е.

А Л

E„= h ä — 1п.

Осуществляя коррекцию произведений сигналов Я„ „, при помощи корреляторов 19 и интеграторов 20 в соответствующем формирователе 18 выполняется итерационная настройка содержимого накопителя 21 (с постоянной б ).

Полученные значения „=g. на выходах накопителей 21 исйользуются для выполнения линейной среднеквадратической коррекции принимаемого сигна-. ла х(С) с корреляционными связями между символами С передаваемого сигнала.

Таким образом» имеет место повышение точности коррекции сигнала.

Формула изобретения

Линейное устройство коррекции межсюазольной интерференции, содержа1256313 щее (1 +К-1)-отводную линию задержки, вход которой является входом линейного устройства коррекции межсимвольной интерференции, первый, второй, третий, четвертый и пятый сумматоры 5 (3+N+1) формирователей составляющей выходного сигнала, каждый из которых состоит иэ последовательно соединенных накопителя и перемножителя, (>+И+1) перемножителей, пороговый 10 блок, счетчик тактовых импульсов,первый мультиплексор, амплитудный дискриминатор, цифровую линию задержки, преобразователь числа, регенератор, (K+1+11) формирователей составляющей >5 межсимвольной помехи, первый из которых состоит из последовательно соединенных сумматора по модулю два, первый и второй входы которого являются первым и вторым входами формирователя 20 составляющей межсимвольной помехи, реверсивного счетчика, накопителя и перемножителя, а каждый из остальных формирователей составляющей межсимвольной помехи состоит из последовательно соединенных сумматора по модулю два, первый и второй входы которого являются первым и вторым входами формирователя составляющей межсимвольной помехи, реверсивного счет-30 чика, накопителя, сумматора и перемножителя, первый регистр сдвига, инверсный фильтр, состоящий иэ последовательно соединенных сумматора, первый вход которого является входом инверсного фильтра, ограничителя амплитуд и регистра сдвига, выход которого подключен к второму входу сумматора инверсного фильтра, и второй регистр сдвига, вход которого соеди- 40 нен с вторым выходом ограничителя амплитуд инверсного фильтра, вход которого соединен с выходом регенератора и с входом вычитания второго сумматора, вход суммирования которо в 45 го объединен с входом регенератора и соединен с выходом первого сумматора, вход суммирования которого <ое-динен с 3-м отводом (3+N — 1)-отводной линии задержки, вход, выход и каждь>й иэ отводов которой подключен к втo>»о-му входу перемножителя соответствующего формирователя составляющей выходного сигнала, выход каждого иэ перемножите формирователя < ocтавляю55 щей выходного <.игнала подключен к соответству><>ще>"у входу пятого сумматора, в<»х<"ц которого является выходом линейного устройства коррекции межсимвольной интерференции, выход накопителя каждого из формирователей составляющей выходного сигнала подключен к первому входу соответствующего из (>+И+1) перемножителей, выход каждого иэ которых соединен с соответствующим входом четвертого сумматора, выход которого подключен к входу суммирования третьего сумматора и входу порогового блока, выход которого подключен к входу вычитания третьего сумматора, выход амплитудного дискриминатора подключен к входу цифровой линии задержки, вход, выход и каждый из отводов которой соединен с вторым входом перемножителя соответствующего формирователя составляющей межсимвольной помехи, выход перемножителей каждого из формирователей составляющей межсимвольной помехи подключен к соответствующему входу вычитания первого сумматора, выход второго сумматора через первый регистр сдвига подключен к первому входу каждого формирователя составляющей межсимвольной помехи, вход, выход и каждый из отводов второго регистра сдвига соединен с вторым входом соответствующего формирователя составляющей межсимвольной помехи, выход накопитепя первого формирователя составляющей межсимвольной помехи подключен к второму входу сумматора второго формирователя составляющей межсимвольной помехи, выход с которого, как и выходы сумматоров последующих формирователей составляющей межсимвольной помехи подключен к второму входу сумматора последующего формирователя составляющей межсимвольной помехи, при этом выход сумматора центрального формирователя составляющей межсимвольной помехи подключен к первому входу преобразователя числа, второй вход которого соединен с источником сигнала логической единицы, выходы сумматоров формирователей составляющих межсимвольной помехи йз числа подключенных к выходу и положительньМ отводам цифровой линии задержки соединены с соответствующими информационными входами первого мультиплексора, адресный вход которого соединен с выходом счетчика тактовых импульсов, о т л и .ч а ю— щ е е с я тем, что, с целью повьш ения точности коррекции, в н« о введе!

1256213

Составитель Ш. Эвьян

Редактор С. Патрушева Техред И.Попович Корректор М. Пожо

Заказ 4837/58 Тираж 624 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035., Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул.. Проектная, 4 ны 5 +N) дополнительных мультиплексоров, адресный вход каждого из которых соединен с выходом счетчика тактовых импульсов, и в каждый из формирователей составляющей выходного сигнала введены последовательно соединенные коррелятор и интегратор,выход которого подключен к входу накопителя этого же формирователя составляющей выходного сигнала, при этом 10 выход третьего сумматора подключен к первому входу коррелятора каждого формирователя составляющей выходного сигнала, второй вход каждого из корреляторов соединен с выходом соответ-15 ствующего мультиплексора и с вторым входом соответствующего перемножителя, соответствующий информационный вход каждого из мультиплексоров соединен с земляной шиной, с выходом преобразователя числа и с первым входом перемножителя соответствующего формирователя составляющей межсимвольной помехи в соответствии со значениями элементов столбца квадратной матрицы размером (9+N+1), составленной из нулей и отсчетов импульсной реакции корректируемого канала связи, кроме того (2-К)-й отвод (3+N-1)-отводной линии задержки соединен с входом амплитудного дискриминатора, где

N, 2, М, К вЂ” число отрицательных и положительных корректируемых отсчетов импульсной реакции корректируемого канала свя— зи °