Устройство для приема избыточной информации

 

Изобретение относится к электросвязи. Цель изобретения - повышение помехоустойчивости устройства - достигается за счет введения узла формирования двоичного сигнала, реализующего процедуру непараметрической обработки сигналов "Критерий знаков" Фишера, позволяющую осуществлять прием сигналов при неизвестном законе распределения помехи в канале связи. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК ае аи (51) 5 G 08 С 19/28

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

1 ь,-

К ASTPPCHOIVlY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

2 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРИЕМА ИЗБЫТОЧНОЙ

ИНФОРМАЦИИ (57) Изобретение относится к электро.с вяэи. Цель изобретения - повышение помехоустойчивости устройства - достигается эа счет введения узла формирования двоичного сигнала, реализующего процедуру непараметрической обработки сигналов "Критерий знаков"

Фишера, позволяющую осуществлять прием сигналов при неизвестном законе распределения помехи в канале связи.

1 э.п. ф-лы, 1 ил.

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И OTHPblTHAM

ПРИ ГКНТ СССР

1 (61) 1101873 (21) 4450382/24-24 (22) 27.06.88 (46) 15.04.90. Бюл. У 14 (72) P.Â.ÀHàøêèí, А.Г.Азаров и М.Г.Азаров (53) 621.398(088 ° 8) (56) Холлендер М., Вулф Л, Непараметрические методы статистики. М., 1983, с.273.

Там же с.59..

Авторское свидетельство СССР

У 1101873, кл. G 08 С 19/28, 1984.

Изобретение относится к электросвязи, а именно к устройствам при+ ема избыточных сигналов в целом, может найти применение в системах пе редачи дискретной информации, при приеме избыточных сигналов в целом, .использующих коды большой мощности и подвергавшихся воздействию случайной помехи с неизвестным законом распределения амплитуд мешающего воздействия, и является усовершенствованием устройства по авт.св.

В 1101873., Целью изобретения является повышение помехоустойчивости устройства для .приема избыточной информации в каналах с помехой, выражаемой стационарным случайным процессом с неизвестным распределением вероятностей мгновенных значений (иначе— распределенной по неизвестному закону) .

Сущность изобретения заключается в следующем.

Для каждого элементарного сигнала

Е „, сложного избыточного сигнала, решения Z, = 1, или Z = 0 выносятся в результате непараметрической процедуры "Критерий знаков" Фишера, т.е. в результате статистической обработки, для создания возможности статистической обработки элементар- . ный сигнал Z; повторяется и раз. Но положительный эффект достигается не за счет и повторов каждого элемента сигналов, так как увеличение числа повторов Z« хотя и позволяет с большей достоверностью передавать информацию, но и возрастают затраты времени..и энергии. Выигрыш B помехоустойчивости достигается в первую очередь за счет применения именно непараметрической процедуры, что обеспечивает высокую помехоустойчивость в реальной помеховой обстановке, когда зАконЫ распределения помехи точно неизвестны, а если и известны, то описывают процесс приближенно и не точно.

1557578

40

Элементарные сигналы Z сложно-. го избыточного сигнала сравниваются с 7 пороговым (значение Ч „Оо выбирается как и в известном устройст5 ве и не имеет принципиального значения) и g; = 1 при Z ) Vn„, (, = 0 при Z 4 V 0

Затем число, единиц подсчитывается (В ) и сравнивается с числом В (из табл.А2 $2)) для значения с6

= 0,5, т.е. вероятность ошибочного отвержения гипотезы "0" равна 0,5.

Значение 0,5 выбрано, так как одии и наково нежелательным ошибки 1 вместо "0" и "0" вместо 1", На чертеже представлена структурная схема устройства для приема избыточной информации.

Устройство содержит приемник 1, пороговый селектор 2, вычитатель 3, буферные блоки 4 и 5 памяти, блок 6 усилителей, блок 7 сумматоров, регистр 8, пороговые селекторы 9 и

10, регистр 11, коррелятор 12, де- 25 кодер 13, блок 14 сравнения, регистр 15, счетчик 16, ключ 17.

Пороговый селектор 2 содержит элемент 18 сравнения и источник 19 порогового напряжения. Блок 6 усилителей содержит генератор 20 линеййоизмеряющего напряжения и усилители

21 < — 21д.

Блок 7 сумматоров содержит сумматоры 221 — 22, пороговый селектор

9 содержит источник 23 порогового напряжения, элементы 24 сравнения и пороговый элемент 25 °

Пороговый селектор 10 содержит источник 26 порогового напряжения и элементы сравнения 27 — 27> .

Вновь введенный узел 28 формирования двоичного сигнала содержит счетчик 29, блоки 30 и .31 сравнения и блок 32 памяти, генератор 33

45 единиц, вычитатель 34, ключи 35 и

36, инвертор 3?, элемент И 38.

Устройство работает следующим образом.

На вход приемника 1 поступает сложный избыточный сигнал. Каждый элементарный сигнал Z", сложного избыточного сигнала повторяется и раз.

Таким образом. появляется возможность статистической обработки принимаемых

55 сигналов, где и повторов элементарного сигнала рассматривается как и статистических испытаний, и в резуль- тате анализа повторов элементарного сигналя выносится решение о значении элементарного сигнала. Само по себе введение и повторов элементарного сигнала дает выигрыш, обусловленный лишь и-кратным увеличением затрат энергии на передачу одного элементарного сигнала. Но, кроме этого, теперь есть воэможность статистической обработки сигнала и не просто традиционными методами, рассчитанными на гауссовский шум, а устойчивым непараметрическим методом "Критерия знаков" Фишера, рассчитанным на помеху с неизвестным законом распределения вероятности мгновенных значений.

На вход приемника 1 поступает сложный избыточный сигнал. На выходе приемника 1 появляется (последовательно) совокупность аналоговых сигналов, соответствующих элементам входного сигнала. Каждый аналоговый сигнал подается на вход порогового селектора 2, а именно на вход элемента 18 сравнения, на другой вход которого поступает пороговое напряжение от источника 19 порогового напряжения (величина его устанавливается как и в известном устройстве) вручную.

В элементе 18 сравнения осуществляется сравнение величин входных сигналов с пороговым напряжением., Если величина входного аналогового сигнала меньше величины порогового напряжения, то на выходе элемента

11 tt сравнения появляется сигнал (, = 0 в противном случае

Сигналы (1 ; = 1 или (; = 0 поступают на первый вход элемента И 38, на второй вход которого подан символ "1" из генератора 33 единиц; на выход которого проходят лишь сигналы "1" (элемент И здесь играет роль селектора единиц). Счетчик. 29 подсчитывает число единиц В и выдает это число на вторые входы блоков

30 и 31 сравнения ° На первый вход блока 30 подается число В из блока

32 памяти, на первый вход блока 31 поступает (n-b) из вычитателя 34.

Сигнал с выхода блока 30 сравнения открывает ключ 35, на выходе которого появляется символ 1 из гене-ратора единиц. Если сработает блок

31 сравнения, то сигнал с его выхода открывает ключ 36, на выходе которого появляется символ "0 из инвер.5 15 тора 37, подключенного на выход генератора 33 единиц. Таким образом, более точно, чем в известном устройстве, формируется символ "1" или

"О". Блок 30 сравнения выдает сигнал на выход в случае, если В ) Ь, тогда как блок 31 срабатывает в случае

В «< (и-Ь). Число Ь есть значение из таблицы А2 (2), где ьС = 0,5 — веро- ятность ошибочного отвержения гипотезы 9 =О, гдето; =6+1; Ы °

Введенные блоки позволяют реализовать в предлагаемом устройстве

"Критерий знаков" Фишера, т.е. непараметрический метод математической статистики, позволяющий в условиях произвольно изменяющейся помеховой обстановки (т.е. закон распределения вероятностей мгновенных значений неизвестен) совершать ошибок при принятии решения значительно меньше, чем при использовании традиционных методов, ориентированных на помеху с гауссовским распределением. Таким ,образом повышается помехоустойчи. вость устройства.

Блок памяти 32 содержит значения таблицы А2 (21 для случая el 0,5, так как в предлагаемом устройстве одинаково нежелательна ошибка как в пропуске сигнала 9 = О, так и в ложной регистрации его 9 О, оттого принято pL = 0,5. Входом таблицы является п — число повторов элементарного сигнала. Каждому значению и соответствует свое значение Ъ;Ь(К =

= 0,5, п = 3, р = О 5) = 2 .,b(... n

= 5,...) = 3 Ъ(... и = 7,...) = =4

Ъ(... n = 9,...) = 5 и т.д. и+1

При.Ы= 0,5 р, 0,5, b =

Блок 32 памяти в этом случае (K =

0,5; р = 0,5) выполняет операцию

n + запоминает значение Ь.и выда2 ет его в блок сравнения и блок вычитания, при этом значение и вводится в него, например, вручную.

Блоки 30 и 3! собственно осуществляют проверку статистических,ги— потез (3) (Ho; 9 = О» против аль тернативных гипотез).

Блок 30; Н, против альтернативы

9 0 О .(т.е. Z; = 1).

57578 6

g! О, если В Ь/, и; 1/2

9 = О, если В (Ь/oC; п; 1/2

Блок 31: H против альтернативы Я(О

6 О, если В /n-b+ п; 1/2//

9 =О, если В) /n-Ъ|Ы; и; /2/

В вычитателе 3 из величины двоичного сигнала вычитают величину соответ15 ствующего аналогового сигнала.

В результате в декодере 13.последовательно записывается кодовая комбинация, соответствующая посимвольному приему входного сигнала. Декодер 13 после соответствующих операций записывает (последовательно) в ре" гистр 11 двоичную разрешенную кодовую комбинацию, являющуюся ближайшей к двоичной посимвольной. В регистр 8

25 памяти также последовательно записывается и хранится в нем двоичная кодовая комбинация посимвольного приема. В блок 5 записывается и хранится совокупность аналоговых сигналов, 30 полученных из вычитателя 3. Из блока

5 эти сигналы параллельно подаются на усилители 21 с регулируемым коэффициентом усиления. Запускается генератор 20, и коэффициент усиления усилителей 21 увеличивается (началь35 ный коэффициент усиления равен 1).

Выходные сигналы усилителей 21 подаются на элементы 24 сравнения, к другим входам которых подключен

40 источник 23 порогового напряжения.

Как только в каком-нибудь элементе 24 сравнения выходной сигнал усилителя

2t превысит величину порогового напряжения, то сразу сработает поро45 говый элемент 25 и генератор 20 вы".." ключается. Усиленные сигналы с выхода усилителей 21 подаются на входы соответствующих одноразрядных сумматоров 22, где суммируются с величинами сигналов, поступающих на другие входы сумматоров с ячеек регистра 8. Далее результирующие сигналы преобразуются в двоичные сигналы посредством элементов 27 сравнения и источника 26 порогового напряжения и параллельно .поступают в декодер.

13.

Сформулированная декодером 13 разрешенная двоичная кодовая комби7 1557578 нация, ближайшая к полученной, записывается в регистр 11, сбрасывая из него предыдущую кодовую комбинацию.

Одновременно с поступлением в регистр 11 кодовая комбинация поступает в корректор 12, где вычитается коэффициент корреляции между этой кодовой комбинацией и комбинацией аналоговых величин из блока 4 памяти.

Если вычисленный коэффициент корреляции больше предыдущего, то кодовая комбинация из регистра 11 через ключ 17, открывшийся по сигналу, из блока 14 сравнения, поступает в регистр 15 памяти. Если коэффициент корреляции меньше предыдущего, то ничего не происходит, и кодовая комбинация, хранящаяся в регистре 11, изменяется на следующую из декодера

13.на очередном такте.

При поступлении на вход коррелятора 12 i-й по счету кодовой комбинации (а значит, и на вход счетчика

16) счетчик 16 выдает сигнал, по которому кодовая комбинация из регистра 15 поступает на выход.

Таким образом, кодовая комбинация, наиболее близкая к комбинации аналоговых величин, хранящейся в буферном блоке 4 памяти, выдается получателю. формула изобретения

1. Устройство для приема избыточной информации по авт.св. Ф 1101873, 5 о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения помехоустойчивости, в него введен узел формирования двоичного сигнала между выходом первого порогового селектора и вторым входом вычитателя.

2. Устройство по п. 1, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что узел формирования двоичного сигнала содержит блок памяти, блоки сравнения, счетчик, ключи, инвертор, вычитатель, элемент И и генератор единиц, выход которого соединен непосредственно с

2п первыми входами элемента И и первого ключа и через инвертор с первым входом второго ключа, выход блока памяти соединен непосредственно с первым входом первого блока .сравнения

25 и через вычитатель — с первым входом второго блока сравнения, выходы первого и второго блоков сравнения соединены с вторыми входами одноименных ключей, выходы которых объединены и являются выходом узла, выход .элемента И через счетчик соединен с вторыми входами блоков сравнения, второй вход элемента И является входом узла.

1557578

Составитель Н.Бочарова

Редактор Н.Горват Техред M.Õîäàíè÷ Корректор .П.Бескид

Заказ 719 Тираж 442 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГЕНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101