Устройство для контроля отношения сигнал/шум

 

Изобретение относится к электросвязи и обеспечивает повьшение точности контроля в каналах связи с шумоподобными сигналами. Устр-во со держит демодулятор 1, квадраторы 11, 15, 16, блоки 12, 14, 17 усреднения, блоки 18, 20 вычитания, делители 21 и 23. Вновь введены блбк 9 усреднения , квадратор 10, блоки 13 и 19 вычитания , переключат ёль 22. Демодулятор 1 содержит корреляторы 2 и 8,регистр 3 сдвига г-р 4 опорного сигнала , дискриминатор 5, тактовый F-p 6, сумматор 7. 1 з.п. , 2 ил. со со 4 со 00 flove. /

СОЮЗ СОВЕТСКИХ Ц

РЕСПУБЛИК,SU„„13343

А1 (5ð 4 Н 04 В 3 46

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ASTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4038265/24-09 (22) 20.03.86 (46) 30.08.87. Бюп. В 32 (71) Воронежский политехнический институт (72) В.Б.Сергеев и А.P.Ñåðãèåíêî (53) 621.396 ° 664 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 640429, кл. Н 04 В 3/46, 1975.

Авторское свидетельство СССР

Ф 819753, кл. С 01 R 29/26, 1979. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ OTHGIIEi

НИЯ СИГНАЛ/ШУМ (57) Изобретение относится к электросвязи и обеспечивает повышение точности контроля в каналах связи с шумоподобными сигналами. Устр-во со дермит демодулятор 1, квадраторы 11, 15, 16, блоки 12, 14, 17 усреднения, блоки 18, 20 вычитания, делители 21 и 23. Вновь введены блбк 9 усреднения, квадратор 10, блоки 13 и 19 вы-.читания, переключатель 22. Демодулятор 1 содерю т корреляторы 2 и 8,регистр 3 сдвига r-p 4 опорного сигнала, дискриминатор 5, тактовый юр

6, сумматор 7. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1334381

Изобретение относится к электросвязи и может быть использовано для оценки качества передачи шумоподобных сигналов (ШПС) по каналам связи и оценки эффективности работы приемников ШПС.

Цель изобретения — повышение точности контроля в каналах связи с шумоподобными сигналами. 10

На фиг. 1 представлена структурная электрическая схема устройства для контроля отношения сигнал/шум; на фиг. 2 — взаимокорреляционные функции принимаемого и опорных сиг- 15 налов демодулятора, поясняющие работу устройства.

Устройство для контроля отношения сигнал/шум содержит демодулятор содержащий первый коррелятор 2, ре- 20 гистр 3 сдвига, генератор 4 опорного сигнала, дискриминатОр 5р тактовый генератор 6, сумматор 7 и второй коррелятор 8, третий блок 9 усреднения, третий квадратор 10, четвертый квадратор 11, четвертый блок 12 усреднения, второй блок 13 вьгчитания, первый блок 14 усреднения, первый квадратор 15, второй квадратор 16, второй блок 17 усреднения,, первый 30 блок 18 вычитания, третий блок 19 вычитания, четвертый блок 20 вычитания, второй делитель 21, переключатель 22, первый делитель 23.

Устройство работает следующим образом.

Входом всего устройства является . вход демодулятора 1. На вход устройства поступает смесь U(t) шумоподобного сигнала S(t ), например М-последовательности с амплитудой А и слу-. чайной задержкой, и шума ((t) с дисперсией g, и подается в коррелятор 2 и дискриминатор 5. Генератор

4 ОПОрногО сигнала формирует на (ВОем выходе копию передаваемого сигнала S(t). Опорный сигнал подается в регистр 3 сдвига, на трех выходах которого формируются копии S (1:),„

S(t) и S (t) опорного сигнала, отличающиеся смещением во времени на один такт (на длительность элементарной посылки ). Опорным сигналом коррелятора 2 является сигнал 8(1 ). снимаемый со второго выхода регистра

3, а опорными сигналами дискриминатора 5 являются запаздывающий и опережающий сигналы S.(t) и S+(t), снимаемые с третьего и первого выходов регистра 3, Коррелятор 2 на своем выходе формирует сигнал V свертки

U(t ) и S(t ), а дискриминатор 5 формирует на своем выходе сигнал Е ошибки синхронизации, пропорциональный свертке U(t) и разностного сигнала S,(t) - S (t)..ÑHãíàë ошибки с выхода дискриминатора 5 подается в тактовый генератор 6. Тактовый генератор 6 формирует на своеи выходе тактовые импульсы (частота которых зависит от управляющего сигнала), определяющие частоту следования элементарных посылок генератор 4 опорного сигнала. Блоки 3-6 образуют известную схему кольца слежения за задержкой шумоподобных сигналов.

При отсутствии помех и флуктуаций задержки принимаемого сигнала отношение сигнал/шум по мощности на выходе коррелятора 2 равно

А2 — Bh = В о =, б где h — отношение сигнал/шум на

5х входе коррелятора;

 — база сигнала, причем мощность сигнала на выходе коррелятора 2 равна

A = В А2 о 2 а дисперсия шума

6,,= Вб

В состоянии слежения за задержкой принимаемого сигнала, задержка опорного сигнала S(t ) колеблется в облас

TH пика взаимокорреляционной функции опорного и принимаемого сигналов, при этом уровень выходного сигнала флуктирует, что приводит к снижению средней мощности полезного сигнала на некоторую величину (6А) 2:

Аа,= Аг (gA) t.

1 о при этом дисперсия шума увеличивается на некоторую величину (6G ) :

6, =б + (йб)

Известные устройства контроля от ношения сигнал/шум измеряют отноше2 и ние величин А и б, а не А и G определяющих уровни сигнала и шума в канале, что снижает точность измерений, Известные устройства, кроме того, не контролируют потери сигнала

133 (дА)г и увеличение шума (д6),,связанные с работой следящей эа задержкой системы демодулятора 1. Это не позволяет контролировать работу следящей системы, например, при оптимизации ее работы по минимуму (ьА)г и (6) .

Опорным сигналом второго коррелятора 8 является сумма опорных сигналов S (t), S(t) и S+(С), формируемая сумматором 7.

Вид взаимокорреляционных функций принимаемого и опорных сигналов, показывающих зависимость выходных сигналов корреляторов 2, 8 и дискриминатора 5 от расстройки Т приведен на фиг. 2. Корреляционная функция шумоподобных сигналов имеет треугольную форму с основанием, равным длительности двух элементарных посылок (2 1 ), причем смещенные во времени на интервал,, опорные сигналы S(t ), S(t) и

S+(t ) (фиг. 2а,б,в) имеют соответственно смещенные во времени основные лепестки взаимокорреляционных с принимаемым сигналом функций Е (),Е(<) и E+(1.). Зависимость уровня принятого сигнала на выходе коррелятора 2 от временной расстройки показывает кривая E(7). Дискриминационная характеристика дискриминатора 5 формирует-. ся при вычитании E (c) и E (>) (фиг.2г). Взаимокорреляционная функция Е () принимаемого сигнала от суммы опорных, смещенных относительно друг друга сигналов, имеет плоскую вершину (фиг.2д), она образуется суммированием Е (), Е() и Е (), при этом на .участке u-k, соответствующем рабочему участку d-e дискриминационной характеристики Е (), уровень полезного сигнала не зависит от задержки и равен при любой задержке 1. в пределах + i уровню А полезного. сигнала на выходе коррелятора 2 при

= О. Дисперсия шума 6 на выходе коррелятора 8 в три раза больше дисперсии шума на выходе коррелятора 2 при отсутствии флуктуаций задержки ь, так как шумовая составляющая f(t)> перемножаясь в корреляторе 8 с ортогональными сигналами S (t ), S(t) и

S (t) образует три ортогональных компоненты шума, каждая из которых имеет дисперсию G с результирующей дис2 персией

4381

Потерь сигнала и увеличения дисперсии шума на выходе коррелятора 8, связанных с флуктуациями задержки ь, 5

Сигнал Ч, с выхода первого коррелятора 2 поступает в блок 9 усреднения и квадратор 10. На выходе блока

9 формируется величина Х,, равная

10 среднему значению (математическому ожиданию) Ч, М = V =À

1 1 !

15 На выходе квадратора 11 формируется сигнал Ь,, равный квадрату Ч, Чг

20 С выхода блока 9 усреднения сигнал подается в квадратор fO, на выходе которого формируется величина

Уг = (Ч )2

С выхода квадратора 11 сигнал поступает в блок 12 усреднения, на выходе которого формируется величина

30 «Чг = Аг +бг

1 !

На выходе блока 13 вычитания выделяется величина дисперсии шума

Q2 1, г

I 1

Блоки 14-18 работают аналогично блок ам 9-13 .

При этом на выходе квадратора 15

40 формируется величина А,, равная квадрату среднего значения выходного сигнала коррелятора 8, а на выходе блока

18 вычитания формируется величина г

36, равная дисперсии шума на выходе

45 коррелятора 8. С выхода блока 18 сигнал подается в делитель 21, осущест а вляющий деление величины 36 на три, при этом на выходе делителя 21 формируется величина G, . Сигналы А, и А, 50 поступают в блок 20 вычитания, на выходе которого формируется величина (gA) г = Аг Аг

Сигналы G, и б поступают в блок г

19 вычитания, на выходе которого формируется величина.

36,. (ь6) = 6, -б

1334381

Сигнал А2 подается в делитель 23, на второй вход которого поступает в зависимости от положения переключателя .22, величина дисперсии G, (положение с переключателя), величина (аА) (положение b ) или величина (ь(7 ) (положение а ). При этом в положении с на выходе делителя 23 формируется величина отношения сигнал/шум, в положении b — величина

А2/(ЬА), характеризующая отношение мощности сигнала к мощности потерь сигнала, связанных с действием следящей системы демодулятора 1, в положении а - величина А,/(ьб ), ха.рактеризующая отношение мощности сигнала к дисперсии добавки шумов, связанных с деиствием следящей системы демодулятора.

Формула изобретения

1. Устройство для контроля отношения сигнал/шум, содержащее демодулятор, последовательно соединенные первый блок усреднения и первый квадратор, выход которого подключен к первым входам первого делителя и первого блока вычитания, последовательно соединенные второй квадратор, вход которого соединен с входом первого блока усреднения, и второй бпок усреднения, выход которого подключен к второму входу блока вычитания,о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности контроля в каналах связи с шумоподобными сигналами, введены последовательно соединенные третий блок усреднения, третий квадратор, второй блок вычитания, третий блок вычитания и переключатель, выход которого подключен к второму входу первого делителя, последовательно соединенные четвертый квадратор и четвертый блок усреднения, выход которого подключен н второму входу второго блока вычитания, четвертый блок вычитания, включенный между выходом третьего квадратора и вторым входом переключателя, второй делитель, вход которого соединен с

1п выходом первого блока вычитания., а выход подключен к второму входу третьего блока вычитания и к третьему входу переключателя„ при этом второй вход четвертого блока вычитания сое1б динен с выходом первого квадратора, первый выход демодулятора подключен к входам третьего блока усреднения и четвертого квадратора, а второй . выход подключен к входу первого бло2п ка усреднения..

2. Устройство по п.1, о т л и ч аю щ е е с я тем, что демодулятор содержит последовательно соединенные регистр сдвига, дискриминатор, тактовый генератор и генератор опорного сигнала, зыход которого подключен к входу регистра сдвига., первый коррелятор, первый вход которого соединен

Ф с первым 1зходом второго коррелятора

ЗО и с вторым входом дискриминатора и является входом демодулятора, и сумматор, выход которого подключен к второму входу второго коррелятора, выход которого является вторым выходом демодулятора, причем первый выход регистра сдвига подключен к первому входу сумматора, второй выход регистра сдвига соединен с вторыми входами первого коррелятора и сумматора, третий выход регистра сдвига подключен к третьим входам дискриминатора и сумматора, а выход первого коррелятора явпяется первым выходом демодулятора.

1334381

Составитель А.Сеселкин

Редактор Н.Слободяник Техред B.Кадар, Корректор А.Обручар

Заказ 3981/57 Тираж 638 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