Адаптивное устройство разделения неортогональных сигналов двоичной фазовой манипуляции

 

Адаптивное устройство содержит семь перемножителей 1-5, 19, 20, три фильтра 6-8 нижних частот, два управляемых усилителя-ограничителя 9, 10, четыре вычитающих блока 11, 12, 15, 16, два решающих устройства 13, 14, два полосовых фильтра 17, 18, два ограничителя 21,22.1-6-11- 13, 11-21-4-17-3-8-9-12-22-5-18-3, 22- 20-15-4, 21-19-16-5, 2-7-12-14, 18-20, 18-2. 17-1, 17-19, 6-9, 8-10-11, 7-10. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛ ИСТИ Ч Е С К ИХ

РЕСПУБЛИК (sl)s Н 04 . 27/22

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61)1450135 (21) 4902385/09 (22) 14.01.91 (46) 07.01.93. Бюл. 1Ф 1 (72) В.Ф.Ерохин, Д.Л.Бураченко, С.M,Ïëîòницкий, А.В.Хохановский и В.О,Рашич (56) Авторское свидетельство СССР

М 1450131, кл, Н 04 1 27/22, 1987. (54) АДАПТИВНОЕ УСТРОЙСТВО РАЗДЕЛЕНИЯ НЕОРТОГОНАЛЬНЫХ СИГНАЛОВ .

ДВОИЧНОЙ ФАЗОВОЙ МАНИПУЛЯЦИИ Ж 1786682 А2 (57) Адаптивное устройство содержит семь перемножителей 1 — 5, 19, 20, три фильтра

6-8 нижних частот, два управляемых усилителя-ограничителя 9, 10, четыре вычитающих блока 11, 12, 15. 16, два решающих устройства 13, 14, два полосовых фильтра

17, 18, два ограничителя 21, 22. 1 — 6 — 11 —.

13, 11 — 21 — 4 — 17 — 3 — 8-9 — 12 — 22 — 5 — 18 — 3, 22—

20 — 15 — 4, 21 — 19 — 16 — 5, 2 — 7-12 — 14, 18 — 20, 18 — 2, 17 — 1, 17 — 19, 6 — 9, 3 — 10-11, 7 — 10, 2 ил.

1786682

Изобретение относится к радиотехнике, в частности к радиоприемным устройствам, применяемым на линиях многоканальной цифровой связи, и является усовершенствованием известного устройства, описанного в авт.св. М 1450131.

Известно адаптивное устройство разделения неортогональных сигналов двоичной фазовой манипуляции, содержащее(см.фиг, 1): перемножители,1-3, блоки 4, 5 формирования опорных колебаний, фильтры 6-8 нижних частот управляемые усилители-ограничители 9, 10, вычитающие блоки 11, 12, решающие устройства 13, 14.

Принцип работы устройства по авт.св.

N 1450131 поясним на примере. Смесь двух взаимно неортогональных сигналов, поступая на вход устройства, разделяется на отдельные сигналы путем деманипулирования их в первом 1 и втором 2 перемножителях опорными колебаниями $ (т) и Sz(t) соответственно. Одновременно определяется коэффициент взаимной корреляции сигналов третьим перемйожителем 3 и третьим фильтром нижних частот ФНЧ 8 и, учитывая вес каждого сигнала в разделяемой смеси, при помощи управляемыхусилителей-ограничителей 9, 10 производится компенсация вычитающими блоками 11, 12 продуктов неортогональности в ветвях.

Недостатки адаптивного устройства разделения неортогональных сигналов двоичной фазовой манипуляции: отсутствие компенсации взаимного влияния сигналов на входах блоков 4, 5 формирования опорных колебаний, что неизбежно снижает качество, формирования копий несущих колебаний $ф) и Sz(t); отсутствие процедур снятия информационной манипуляции на входе блоков 4, 5 формирования опорных колебаний, что также неизбежно приводит к ухудшению качества фильтрации $>(t) и Sz(t) по сравнению с достижимым, вследствие того, что полосы вышеуказанных блоков 4, 5 (определяемые скоростями манипуляции сигналов) оказываются широкими.

Все перечисленные недостатки ухудшают точность оценки опорных колебаний $ ф) и $ф) и, следовательно, снижают помехоустойчивость при сильной неортогональности разделяемых сигналов.

Цель изобретения — повышение помехоустойчивости за счет улучшения качества формирования опорных колебаний.

Поставленная, цель достигается тем, что в адаптивном устройстве разделения неортогональных сигналов двоичной фазовой манипуляции. Выход первого вычитающего блока соединен с вторым входом первого

45 ных колебаний $ (1) и $ф), а следовательно, 50

30 формирователя опорного колебаний, выход второго вычитающего блока соединен с вторым входом второго формирователя опорных колебаний, третий вход которого соединен с вторым выходом первого формирователя опорных колебаний, третий вход которого соединен с вторым выходом второго формирователя опорных колебаний. При этом каждый формирователь опорных колебаний выполнен в виде последовательно соединенных ограничителя, первого перемножителя, полосового фильтра и второго перемножителя, а.также вычитателя, выход которого соединен с вторым входом первого перемножителя, причем первый вход вычитателя является первым входом формирователя опорных колебаний, вторым входом которого является вход ограничителя, выход которого соединен с вторым входом второго перемножителя, выход которого является вторым выходом формирователя опорных колебаний, первым выходом которого является выход полосового фильтра, а третьим входом формирователя опорных колебаний является второй вход вычитателя.

Сопоставление с совершенствуемым устройством показывает, что в данном устройстве появились новые блоки, составляющие формирователи опорных колебаний: третий и четвертый вычитающие блоки, четвертый, пятый, шестой и седьмой перемножители, первый и второй полосовые фильтры, первый и второй ограничители, соединенные определенным образом. Следовательно, устройство удовлетворяет критерию "новизна".

Сравнение предлагаемого устройства с аналогами показывает, что введенные блоки широко известны. Однако при их введении в указанной взаимосвязи с элементами схемы совершенствуемого устройства они проявляют новые свойства, что приводит к улучшению качества формирования опори к повышению помехоустойчивости приема некогерентных сигналов с двоичной фазовой манипуляцией. Это позволяет сделать вывод о соответствии данного технического решения критерию "существенные отличия", На фиг. 1 представлена структурная схема совершенствуемого адаптивного устройства разделения неортогональных сигналов двоичной фазовой манипуляции; на фиг. 2— структурная схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит первый 1, второй

2, третий 3, четвертый 4, пятый 5, шестой 19, седьмой 20 перемножители, первый 6, вто1786682

50 (4) 55 2 2 где h 1 = „„ f $1(1)dt- h22

С вЂ” 1

S2 (t)dt — отношения энергии

С вЂ” 1 рой 7 и третий 8 ФНЧ, первый 9 и второй 10 управляемые усилители-ограничители, первый 11, второй 12, третий 15 и четвертый 16 вычитающие блоки, первое 13 и второе 14 решающие устройства, первый 17 и второй

18 полосовые фильтры, первый 21 и второй

22 ограничители.

Адаптивное устройство разделения неортогональных сигналов двоичной фазовой манипуляции работает следующим образом. Пусть на его входе присутствует смесь сигналов и шума вида:

Г1

y(t)=(-1) S1(t)+(- ) $2()+п(), (1) где n(t) — БГШ, со спектральной плотностью мощности Np, $1(t) =. S1(t1r1 = 0); $2(с) = $2(т1гг = О)— несущие взаимно неортогональные колебания;

r1, r2 = О, 1 — двоичные синхронные по тактам информационной манипуляции дискретные параметры первого и второго разделяемых сигналов.

Первоначально рассмотрим работы совокупности блоков устройства, обеспечивающих формирование оценок $1(т) и $2(т) когерентных колебаний $1() и $2(t).

Для удобства изложения предположим, h л что "мягкие" оценки г1 и гг дискретных информационных параметров r1 и гг сигналов (формируемые на вйходе ограничителей 21 и 22 в виде а1(-1) "1и m(-1) +, О< а1 < 1, 0 < аг < 1), имеются, Кроме того, предположим, что на выходе второго полосового фильтра сформирована оценка опорного колебания S2(t). Тогда на выходе седьмого перемножителя 20 присутствует оценка

"г л сигнала в виде m(-1) г$2(т). Следовательно, на выходе третьего вычитающего блока 15

y(t) — аг(-1) $2(т) = j-1) г1$ф) +

+(-1) $2(1) — а (-1) r2S2(t) + n(t) (2а)

В случае достаточно мощного второго сигнала можно положйть as=-1, т,е, S2(t)=

=S 1(t). Тогда у(с) — аг(-1) 2$2(1)"- (-1) 1$1(t) +

+((— 1) г — (-1) 2)$2(т) + n(t) (2б)

t 6 (tk-1; tk) k = 1, 2, 3...

Отсюда следует, что ошибка компенсации второго сигнала-на входе тракта формирования оценки S1(t} опорного колебания

S1(t) первого сигнала определяется в основном ошибкой оценки гг дискретного параметра гг второго сигнала -тем меньшей, чем больше его мощность.

В четвертом перемножителе 4 осуществляется снятие информационной манипуляции с первого сигнала: л л (y(t) — а (-1) 2$2(1)) а1(-1) г -" л

=(— - 1) $1(т)+ь$2+ и (t) (3)

t 6 (tk-1; ik)

Здесь также используется предположение аг 1, $2(1) $2(t), а также предположение а1= 1 (справедливое также при условии h2 Р7/Np»1), иобозначениеЛS2

Ла1(— 1) " Л $2(с) = а1((-1) г — (-1) 2) $2(с).

Необходимо отметить; что при невыпол10 нении условий h2 h2» 1 процесс снятия г информационной манипуляции в четвертом перемножителе 4 приобретает более "мягкий" характер. Собственно, и при h1, h2»

» 1 "мягкая" деманипуляция также имеет

15 место в канале — ведь в данном устройстве применяется так называемая текущая обратная связь.

Далее в первом полосовом фильтре 17 выделяется формируемое опорное колеба20 ние первого сигнала $ф), которое поступает на шестой перемножитель 19, в котором на него накладывается информационная манипуляция; и сигнал вида а1(-1) "$1(t)

25 поступает на инвертирующий вход четвертого вычитающего блока 16.

Далее в тракте формирования опорного колебания второго сигнала, симметричном такому же тракту первого сигнала, рассмот30 ренному выше, аналогичным образом формируется опорное колебание второго сигнала S2(t), предположение о существовании которого было выдвинуто в начале рассмотрения.

35 Рассмотрим работу всего устройства при разделении взаимно неортогональных сигналов (-1) "1S1(t) и (-1) г$2(с).

Смесь сигналов (1) деманипулируется в первом 1 и втором 2 перемножителях сфор40 мированными опорными колебаниями S1(t) и $2(1) соответственно. Первый 6 и второй 7 полосовые фильтры отфильтровывают от информационных-параметров r1 и гг соответственно первого и второго сигналов по45 бочные составляющйе, и на их выходе формируется напряжение, пропорциональное соответственно

B1= (-1) "п21+ (-1) гй12+ п1,B2=(-1) пг +(-1) "1R12+ пг, 1786682 сигналов и спектральной плотности мощности БГШ;

В12 f $!($$2(!)Йр Гй1, ор

No tk

5 отношение взаимной энергии сигналов к спектральной плотности мощности БГШ;

А1. A2 —.шумовые случайные составляющие напряжения на выходе первого и второго ФНЧ соответственно; 10

p — нормированный к единице коэффициент взаимной корреляции сигналов.

Одйовременно опорные колебания разделяемых сигналов перемежаются в третьем перемножителе (3) и интегрируются в третьем ФНЧ с коэффициентом пропорциональности,2/No. Таким образом, на его выходе формируется напряжение Й12, которое поступает в управляющие величиной nopo-:

ros orðàéè÷åíèÿ входы первого (9) и второго 20 (10} усилителей-ограничителей.Пусть, например, мощность второго сигнала больше мощности первого, т,е.

h22 > h12. Тогда напряжение на выходе второго усилителя-ограничителя 10.

Вк2 = В1281дп(В2) + п2

=В 12З1дп((-1) (2п2 ) + п2(1) R12+ п2 . (5) так как:..: . - 30

/(1} "2h2 / > /(-1) "R12/ .

Поэтому напряжение на выходе первого вйчитающего блока 11 .

В1 -, В1 — В 2=(-1} "Ъ1 +(-1) Н12+

+ A2 — (-1) В12 — п2 = (-1) п1 + A1 — A2, (6) т.е. йроисходит компенсация более сильного.сигнала для выделения более слабого.

При этом сам второй сигнал, как более сильный, не изменяет своего знака при прохож-. дении через второе вычитающий блок 12, Аналогично проявляется компенсация при

h1 > h2 °

Решающие устройства 13 и 14 принимают решение в зависимости от полярности поступающих на них сигналов в соответст.вии с правилом; описываемым функцией Хе- . висайда

О, x<0

rect(x) Я 1(х) =

1,x 0 т.е. на выходах первого 13 и второго 14 решающих устройств формируются значения соответственно первого и второго сигналов.

Таким образом, введение в совершенствуемое устройство по авт,св. N. 1450131 цепей взаимной компенсации сигналов на входе блоков 4 и 5 формирования опорных колебаний, а также снятие манипуляции на входах этих блоков соответственно приводит к повышению качества фильтрации опорных колебаний 51(1) и S2(t) сигналов, Такое повышение качества фильтрации обусловлено как процедурой взаимной компенсации сигналов, непосредственно происходящей в третьем 15 и четвертом 16 вычитающих блоках, так и процедурой деманийуляции фильтруемых опорных колебаний сигналов, позволяющих предельно. сузить полосы пропускания трактов формирования опорных колебаний сигналов.

Формула изобретения

Адаптивное устройство разделения неортогональных сигналов двоичной фазовой манипуляции по авт.cs, N. 1450131, о тлича ющееСя тем,что, сцельюповышения помехоустойчивости за счет улучшения качества формировайия опорных колебаний, выход первого вычитающего блока соедийен с вторым входом первого формирователя опорных колебаний, выход второго вычитающего блока соединен с вторым входом второго формирователя опорных колебаний, третий вход которого соединен с вторым выходом первого формирователя опорных колебаний, третий вход которого соедйнен с вторым вйходом второго форМирователя опорных колебаний, при этом каждый формирователь опорных колебаний выполнен в виде последовательно соединенных ограничителя, первого перемножителя, полосового фильтра и второго перемножителя, а также вычитателя, выход которого соединен с вторым входом первого перемножителя, причем первый вход вычитателя является первым входом формирователя опорных колебаний, вторым входом которого является вход ограничителя, выход которого соединен с вторым входом второго перемножителя, выход которого является вторым выходом формирователя опорных колебаний, первым выходом которого является выход полосового фильтра, а третьим входом формирователя опорных колебаний является второй вход вычитателя.

1786682

Составитель А. Хохановский

Техред М.Моргентал Корректор М. Максимишинец

Редактор Б. Федотов

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

Заказ 258 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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