Двумерный адаптивный фильтр калмана

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ .

Союз Советских

Сециалис тически

Республик (ii) 964980 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 1807.80 (2! ) 2962725/18-09 ($1)ha Кп 3

Н 03 Н 21/00 с присоединением заявки ¹

Государственный комитет

СССР но делам изобретений и открытий (23) Приоритет (53} УДК 621. 396. .96 (088. 8) Опубликовано 07.1082. Бюллетень №37

Дата опубликования описания 07.10Â2 (72) Автор, изобретения

С.A. Курицын (71 ) За яв и тель

Ленинградский электротехнический институт им. проф. М.A. Бонч-Бруевича (54) ДВУМЕРНЫЙ АДАПТИВНЫЙ ФИЛЬТР КАЛИАНА

Изобретение относится к области электросвязи и может быть использовано в высокоскоростных приемниках дискретных сигналов с многопозиционной фазовой или же амплитудно-фазовой модуляцией.

Известен двумерный адаптивный фильтр, содержащий фильтры,Калмана синфаэного и квадратурного каналов, первые входы которых подключены к соответствующим входным шинам, первые группы управляющих входов - к ссютветствующим одним управляющим выходам идентификатора, вторые группы управляющих входов - к выходам соответствующих блоков коэффициентов усиления, выходы - через решающий блок к входам идентификато. ра, а управляющие выходы — к входам ссответствующих весовых блоков, управляющие входы которых соединены с другими управляющими выходами идентификатора, при этом второй вход фильтра Калмана синфазного канала соединен с выходом весового блока квадратурного канала, второй вход фильтра Калмана квадратурногО канала соединен с выходом весового блока синфазного канала, а выходы сумматора подключены к управляющим входам блоков коэффициентов усиления синфазного и квадратурного кана лов (1).

Однако процесс вычисления коэффициентов усиления Калмана оказывается черезвычайно сложньве, что, в свою очередь, оказывает влияние на точность фильтрации.

Целью изобретения является повышение точности фильтрации.

Поставленная цель достигается тем, что в двумерном адаптивном фильтре Калмана,содержащем фильтры

Калмана синфазного и квадратурного каналов, первые входы которых под-. ключены к соответствующим входньм шинам, первые группы управляющих входов — к соответствующим одним управляющим выходам идентификатора, вторые группы управляющих входов к выходам соответствующих блоков коэффициентов усиления, выходы через решающий блок к входам идентификатора, а управляющие выходы— к входам соответствующих весовых блоков, управляющие входы которых соединены с другими управляющими выходами идентификатора, при этом второй вход фильтра Калмана синфазЗ0 ного канала соединен с выходом ве964980

t0 тов усиления Калмана, выходы которого соединены с входами сумматора., выхо15.50

55 катора 4 соответствуют оптимальным значениям весовых блоков 5 и 6, а

60 .также весовых блоков, входящих в

65 сового блока квадратурного канала, второй вход фильтра Калмана квадратурного соединен с выходом весового блока синфазного канала, а выходы сумматора подключены к управляющим входам блоков коэффициентов усиления синфазного и квадратурного каналов, в каждый канал введены линия задержки, включенная между первым входом фильтра Калмана и дополнительным управляющим. входом идентификатора, и вычислитель коэффициен-. ды которого подключены к дополнительным управляющим входам фильтров

Калмана синфазного и квадратурного каналов, при этом дополнительный выход фильтра Калмана соединен с первым входом вычислителя коэффициентов усиления Калмана своего канала и с.входом блока коэффициентов усиления другого канала, а первый и второй выходы сигналов ошибки решающего блока подключены соответственно к вторым и третьим входам вычислителей коэффициентов усиления

Калмана синфазного и квадратурного каналов.

На чертеже представлена структурная электрическая схема двумерного адаптивного фильтра Калмана.

Двумерный адаптивный фильтр Калмана содержит фильтры Калмана 1 и

2 соответственно синфазного и квадратурного каналов, решающий блок 3, идентификатор 4, весовые блоки 5 и

6 соответственно синфазного и квадратурного каналов, блоки 7 и 8 коэффициентов усиления соответственно синфазного и квадратурногo каналов, сумматор 9, линии задержки 10 и 11 и вычислители 12 и 13 коэффициентов усиления Калмана соответственно синфазного и квадратурного каналов.

Вход фильтра 1 синфазного канала подключен к первой входной шине и через линию задержки 10 к первому входу идентификатора 4. Аналогично вход фильтра 2 квадратурного канала подключен к второй входной шине и через линию задержки 11 к второму входу идентификатора 4. Выходы фильтров 1 и 2 синфазного и квадратурного каналов подключены к выходным шинам и через решающий блок 3 — к третьему и четвертому входам идентификатора

4. Выход фильтра 1 синфазного канала соединен с первым входом вычислителя коэффициентов усиления 12 и с входом олока, коэффициентов усиления 8, а выход фильтра 2 квадратурного канала — c первым входом вычислителя коэффициентов усиления 13 и с входом блока коэффициентов усиления 7. Первый выход сигналов ошибок решающего блока 3 подключен к второму входу. вычислителя коэффициентов усиления 12- синфазного канала и к выходу вычислителя коэффициентов усиления 13 квадратурного канала, а второй выход сигналов ошибок решающего блока 3 подключен к входу блока 12 и ко входу блока 13. Управляющие входы первой группы фильтров

1 и 2 соответственно синфазного и квадратурного каналов соединены с управляющими .выходами идентификатора

4, Управляющие выходы вычислителей коэффициентов усиления 12 и 13 соответственно синфазного и квадратурного каналов через сумматор 9 подключены к вторым группам соответствующих управляющих входов фильтров

1 и 2 соответственно синфаэного и квадратурного каналов. Дополнительные управляющие выходы сумматора 9 через блоки коэффициентов усиления

7 и 8 подключены к, управляющим входам фильтров 1 и .2 соответственно синфазного и квадратурного каналов.

Выходы фильтров 1 и 2 соответственно синфазного и квадратурного каналов соединены с входами весовых блоков 5 и 6, управляющие входы которых подключены к управляющим выходам идентификатора 4. Выход весо-, вого блока 5 соединен с вторым входом фильтра 2, а выход весового блока 6 - с вторым входом фильтра 1.

Устройство работает следующим образом.

Дискретный двумернь и сигнал в виде двух составляющих 1S«) Ус(1)

З поступает на входы фильтров 1 и 2 соответственно синфазного и квадратурного каналов, На выходах этих фильтров 1 и 2 с задержкой на М-1 тактовых интервалов формируются

40 оценки переданных символов 1зм(1), Х см(1) в соответствии с известным алгоритмом Взаимные влияния между символами Х (i), Х (i) устраняются с помощью весовых блоков 5 и 6

45 и блоков 7 и 8.

В решающем блоке 3 выносится решение о принятых сигналах, после чего разрешенные символы поступают на входы идентификатора 4.

Идентификатор 4 выполнен по известной схеме в виде классического двумерного адаптивно-нерекурсивного фильтра. Эталонным сигналом для идентификатора является входной сигнал фильтра 1 или 2, задержанный на М-1 тактовых интервалов с помощью линий задержки 10 и 11. Установившиеся значения параметров идентифифильтры 1 и 2.

Управление коэффициентами усиления Калмана блоков 7-и 8 осуществляется с помощью вычислителей коэффициентов усиления 12 и 13.

964980

Формула изобретения

Использование ошибки фйльтрации для модификации коэффициентов усиле- ния Калмана дает возможность отслеживать медленные изменения параметров канала связи и дисперсии помех.

Применение двумерных адаптивных фильтров Калмана в технике передачи данных обеспечивает снижение вероятности ошибки на приеме более чем на два порядка пО сравнению с трансверсальными фильтрами.

Двумерный адаптивный фильтр Калмана, содержащий фильтры Калмана синфазного и квадратурного каналов, первые входы которых подключены к

1соответствующим входным шинам, первые группы управляющих входов к соответствующим одним управляющим выходам идентификатора, вторые группы управляющих входов - к выходам соответствующих блоков коэффициентов усиления, выходы - через решающий блок к входам идентификатора, а управляющие выходы — к входам соответствующих весовых блоков, управляющие входы которых соединены с другими управляющими выходами идентификатора, при этом второй вход фильтра Калмана синфазного канала

:соединен с выходом весового блока квадратурного канала, второй вход фильтра Калмана квадратурного канала" соединен с выходом весового блока синфазного канала, а выходы сумматора подключены к управляющим входам блоков коэффициентов усиления синфазного и квадратурного каналов, отличающийся тем, что, с целью повышения точности фильтрации, в каждый канал введены линия задержки, включенная между первьы

10 входом фильтра Калмана и дополнительньи управляющим входом идентификатора, и вычислитель коэффициентов усиления Калмана, выходы которого соединены с входами сумматора, вы15 ходы которого подключены к дополнительньм управляющим -входам фильтров

Калмана синфазного и квадратурного каналов, при этом дополнительный выход фильтра Калмана соединен с

20 и первьм входом вычислителя коэффициентов усиления Калмана своего канала и с входом блока коэффициентов усиления другого канала, а первый и .второй выходы сигналов "ошибки решаю25 щего блока подключены соответственно к вторым и третьим входам вычислителей коэффициентов усиления Калмана синфазного и квадратурного каналов.

1.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР по заявке Р 2739492, кл.Н 03 Н 21/00, 1979 (прототип). г

ВНИИПИ Заказ 7688/46

Тираж 959 Подписное

Филиал ППП "Патент", г. ужгород, ул. Проектная,4