устройство для демодуляции двоичных сигналов

Классы МПК:H04L27/22 схемы демодуляторов
Автор(ы):,
Патентообладатель(и):Поволжский институт информатики, радиотехники и связи
Приоритеты:
подача заявки:
1994-06-07
публикация патента:

Изобретение относится к области радиосвязи, предназначено для использования в системах передачи дискретных (двоичных) сообщений каналам связи с рассеянием энергии принимаемых сигналов во времени и по частоте, например в декаметровом канале связи. Сущностью предлагаемого изобретения является повышение помехоустойчивости(уменьшение вероятности ошибки) при сохранении высокой скорости передачи за счет введения совместной компенсации смещений символов передаваемого смообщения. Это достигается тем, что в устройство для демодуляции двоичных сигналов, содержащее блок преобразования входного сигнала, выход которого соединен с входом (2М-1)-отводной линии задержки, один выход которой соединен с первым входом блока оценки импульсной реакции, все выходы (2М-1)-отводной линии задержки, кроме другого, соединены с 2М первыми входами компенсатора межсимвольных искажений, вторые М входов которого соединены с М выходами блока оценки импульсной реакции, а 2М третьих входов - с 2М выходами 2М-разрядного регистра сдвига, вход которого соединен с выходом блока сравнения, М выходов 2М-разрядного регистра сдвига соединены с вторыми входами блока оценки импульсной реакции, 2М-2 выходов компенсатора межсимвольных искажений соединены с 2М-1 первыми входами первого вычислительного блока, один из которых соединен с другим выходом (2М-1)-отводной линии задержки, вторые М-входов первого вычислительного блока соединены с М выходами блока оценки импульсной реакции, введены первый блок вычисления коэффициентов, М(М + 1) N-входовых сумматоров, первый и второй блоки решения систем алгебраических уравнений и М вторых блоков вычисления коэффициентов, причем М входов первого блока вычисления коэффициентов соединены с М выходами блока оценки импульсной реакции, М выходов первого вычислительного блока и М2 выходов первого блока вычисления коэффициентов через М(М + 1) N-входовых сумматоров соединены с М первыми М2 вторыми входами первого блока решения систем алгебраических уравнений, М выходов которого соединены с первыми М входами второго блока решения системы алгебраических уравнений, вторые М2 входов первого блока решения системы алгебраических уравнений соединены также с вторыми М2 входами всех М вторых блоков вычисления коэффициентов, М групп по М вторых М2 входов первого блока решения системы алгебраических уравнений соединены также с первыми М входами соответствующих М вторых блоков вычисления коэффициентов, М выходов каждого из которых соединяются с соответствующими М группами вторых М2 входов второго блока решения системы алгебраических уравнений, выход которого соединен с входом блока сравнения, выход которого является выходом всего устройства. 6 ил.
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6

Формула изобретения

Устройство для демодуляции двоичных сигналов, содержащее блок преобразования входного сигнала, выход которого соединен с входом (2М - 1)-отводной линии задержки, один выход которой соединен с первым входом блока оценки импульсной реакции, все выходы (2М 1)-отводной линии задержки, кроме первого, соединены с 2М первыми входами компенсатора межсимвольных искажений, вторые М входов которого соединены с М выходами блока оценки импульсной реакции, а 2М третьих входов с 2М выходами 2М-разрядного регистра сдвига, вход которого соединен с выходом блока сравнения и является выходом устройства, вход блока сравнения соединен с выходом второго блока решения системы алгебраических уравнений, М выходов 2М-разрядного регистра сдвига соединены с вторыми входами блока оценки импульсной характеристики, 2М 2 выходов компенсатора межсимвольных искажений соединены с 2М 1 первыми входами первого вычислительного блока, один из которых соединен с другим выходом (2М 1)-отводной линии задержки, вторые М входов первого вычислительного блока соединены с М выходами блока оценки импульсной реакции и с М входами первого блока вычисления коэффициентов, а М выходов первого вычислительного блока соединены с соответствующими входами М N-входовых сумматоров, отличающееся тем, что введены М2 N-входовых сумматоров, первый блок решения систем алгебраических уравнений и М вторых блоков вычисления коэффициентов, причем выходы М N-входовых сумматоров соединены с первыми входами первого блока решения системы алгебраических уравнений, М2 выходов первого блока вычисления коэффициентов через М2 N-входовых сумматоров соединены с М2 вторыми входами первого блока решения системы алгебраических уравнений, М выходов которого соединены с первыми М входами второго блока решения системы алгебраических уравнений, вторые М входов первого блока решения системы алгебраических уравнений соединены также с вторыми М входами всех М вторых блоков вычисления коэффициентов, М групп по М вторых М2 входов первого блока решения системы алгебраических уравнений соединены также с первыми М входами соответствующих М вторых блоков вычисления коэффициентов, М выходов каждого из которых соединяются с соответствующими М группами вторых М2 входов второго блока решения системы алгебраических уравнений.

Описание изобретения к патенту

Предлагаемое изобретение относится к области радиосвязи, предназначено для использования в системах передачи дискретных (двоичных) сообщений каналам связи с рассеянием энергии принимаемых сигналов во времени и по частоте, например в декаметровом канале связи.

Известно устройство (а. с. N 794767), содержащее перемножители, выходы которых соединены через сумматоры с входами вычитающих блоков, первый дополнительный сумматор, блок оценки импульсной реакции, реле, ключ, счетчик и линию задержки, вход которой соединен с выходом блока преобразования входного сигнала, второй дополнительный сумматор, выход которого соединен с входом дискриминатора уровня сигнала, регистр сдвига, выходы которого соединены с первыми входами одних перемножителей, выходы счетчика соединены с первыми входами других перемножителей, вторые входы которых соединены с вторыми входами одних перемножителей и выходами блока оценки импульсной реакции, вход которого соединен с одним выходом линии задержки, другие выходы которой соединены с дополнительными входами соответствующих вычитающих блоков, выходы которых через первый дополнительный сумматор соединены с входом второго дополнительного сумматора, причем выход дискриминатора уровня сигнала соединен с первым входом ключа, выход которого через реле соединен с входом регистра сдвига, а соответствующий выход счетчика соединен с вторым входом ключа.

Недостатком данного устройства является снижение достоверности передачи при увеличении скорости передачи из-за ограничения частотных свойств ключевых перемножителей, управляемых счетчиком.

Известно также устройство для демодуляции двоичных сигналов (а.с. N 1617656), содержащее блок преобразования входного сигнала, выход которого соединен с входом (2М-1)-отводной линии задержки, один выход которой соединен с первым входом блока оценки импульсной реакции, и 2М-разрядный регистр сдвига, все выходы (2М-1)-отводной линии задержки, кроме другого, соединены с 2М первыми входами компенсатора межсимвольных искажений, вторые М входов которого соединены с М выходами блока оценки импульсной реакции, а 2М третьих входов с 2М выходами 2М-разрядного регистра сдвига, М из которых соединены с вторыми входами блока оценки импульсной реакции, 2М-2 выходов компенсатора межсимвольных искажений соединены с 2М-1 первыми входами первого вычислительного блока, один из которых соединен с другим выходом (2М-1)-отводной линии задержки, вторые М входов первого вычислительного блока и М входов второго вычислительного блока соединены с М выходами блока оценки импульсной реакции, а М выходов первого и М выходов второго вычислительного блока через 2М N-входных сумматоров соединены соответственно с первыми и вторыми входами блока решения системы алгебраических уравнений, выход которого через блок сравнения соединен с входом 2М-разрядного регистра сдвига, являющимся выходом всего устройства.

Недостатком прототипа является низкая помехоустойчивость и критичность к выбору параметра устройство для демодуляции двоичных сигналов, патент № 2085047.

Сущностью предполагаемого изобретения является повышение помехоустойчивости (уменьшение вероятности ошибки) при сохранении высокой скорости передачи за счет введения совместной компенсации смещений оценок символов передаваемого сообщения.

Это достигается тем, что в устройство для демодуляции двоичных сигналов, содержащее блок преобразования входного сигнала, выход которого соединен с входом (2М-1)-отводной линии задержки, один выход которой соединен с первым входом блока оценки импульсной реакции, все выходы (2М-1)-отводной линии задержки, кроме другого, соединены с 2М первыми входами компенсатора межсимвольных искажения, вторые М входов которого соединены с M выходами блока оценки импульсной реакции, а 2М третьих входов с 2М выходами 2М-разрядного регистра сдвига, вход которого соединен с выходом блока сравнения, М выходов 2М-разрядного регистра сдвига соединены с вторыми входами блока оценки импульсной реакции, 2М-2 выходов компенсатора межсимвольных искажений соединены с 2М-1 первыми входами первого вычислительного блока, один из которых соединен с другим выходом (2М-1)-отводной линии задержки, вторые М входов первого вычислительного блока соединены с М выходами блока оценки импульсной реакции, введены первый блок вычисления коэффициентов, М(М + 1) N-входовых сумматоров, первый и второй блоки решения систем алгебраических уравнений и М вторых блоков вычисления коэффициентов, причем М входов первого блока вычисления коэффициентов соединены с М выходами блока оценки импульсной реакции, М выходов первого вычислительного блока и М2 выходов первого блока вычисления коэффициентов через М(М + 1) N-входовых сумматоров соединены с М первыми и М2 вторыми входами первого блока решения системы алгебраических уравнений, М выходов которого соединены с первыми М входами второго блока решения системы алгебраических уравнений, вторые М2 входов первого блока решения системы алгебраических уравнений соединены также с вторыми М2 входами всех М вторых блоков вычисления коэффициентов, М групп по М вторых М2 входов первого блока решения системы алгебраических уравнений соединены также с первыми М входами соответствующих М вторых блоков вычисления коэффициентов, М выходов каждого из которых соединяются с соответствующими М группами вторых М2 входов второго блока решения системы алгебраических уравнений, выход которого соединен с входом блока сравнения, выход которого является выходом всего устройства.

На фиг. 1 представлена функциональная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 схема реализации первого блока вычисления коэффициентов; на фиг.3 - схема реализации первого блока решения системы алгебраических уравнений и М вторых блоков вычисления коэффициентов; на фиг.4 схема реализации второго блока решения системы алгебраических уравнений; на фиг.5 график зависимости устройство для демодуляции двоичных сигналов, патент № 2085047; на фиг.6 график зависимости P от h2.

Устройство содержит блок преобразования входного сигнала 1, блок обработки сигналов 2, (2М-1)-отводную линию задержки 3, блок оценки импульсной реакции 4, компенсатор межсимвольных искажений 5, первый вычислительный блок 6, первый блок вычисления коэффициентов 7, М(М + 1) N-входовых сумматоров 8, первый блок решения системы алгебраических уравнений 9, второй блок решения системы алгебраических уравнений 10, М вторых блоков вычисления коэффициентов 11, блок сравнения 12, 2М-разрядный регистр сдвига 13.

Устройство для демодуляции двоичных сигналов содержит блок преобразования входного сигнала 1, выход которого соединен с входом (2М-1)-отводной линии задержки 3, один выход которой соединен с первым входом блока оценки импульсной реакции 4, все выходы (2М-1)-отводной линии задержки 3, кроме другого, соединены с 2М первыми входами компенсатора межсимвольных искажений 5, вторые М входов которого соединены с М выходами блока оценки импульсной реакции 4, а 2М третьих входов с 2М выходами 2М-разрядного регистра сдвига 13, вход которого соединен с выходом блока сравнения 12, М выходов 2М-разрядного регистра сдвига 13 соединены с вторыми входами блока оценки импульсной реакции 4, 2М-2 выходов компенсатора межсимвольных искажений 5 соединены с 2M-1 первыми входами первого вычислительного блока 6, один из которых соединен с другим выходом (2М-1)-отводной линии задержки 3, вторые М входов первого вычислительного блока 6 соединены с М выходами блока оценки импульсной реакции 4, М входов первого блока вычисления коэффициентов 7 соединены с М выходами блока оценки импульсной реакции 4, М выходов первого вычислительного блока 6 и М2 выходов первого блока вычисления коэффициентов 7 через М(М + 1) N-входовых сумматоров 8 соединены с М первыми и М2 вторыми входами первого блока решения системы алгебраических уравнений 9, М выходов которого соединены с первыми М входами второго блока решения системы алгебраических уравнений 10, вторые М2 входов первого блока решения системы алгебраических уравнений 9 соединены также с вторыми М2 входами всех М вторых блоков вычисления коэффициентов 11, М групп по М вторых М2 входов первого блока решения системы алгебраических уравнений 9 соединены также с первыми М входами соответствующих М вторых блоков вычисления коэффициентов 11, М выходов каждого из которых соединяются с соответствующими М группами вторых М2 входов второго блока решения системы алгебраических уравнений 10, выход которого соединен с входом блока сравнения 12, выход которого является выходом всего устройства.

Устройство работает следующим образом.

Обозначим низкочастотный эквивалент импульсной реакции канала связи с памятью через g(t,устройство для демодуляции двоичных сигналов, патент № 2085047). Тогда на входе демодулятора при передаче последовательности символовbi} устройство для демодуляции двоичных сигналов, патент № 2085047, сигнал будет иметь вид

устройство для демодуляции двоичных сигналов, патент № 2085047

где устройство для демодуляции двоичных сигналов, патент № 2085047(t) мешающий процесс на входе демодулятора,

T длительность тактового интервала,

Ta интервал анализа колебания Z(t).

Будем предполагать, что кодовые символы принимают значения устройство для демодуляции двоичных сигналов, патент № 20850471, а длительность импульсной реакции не превосходит MT. Задачей демодуляции является вынесение решения относительно последовательности кодовых символовbi} по наблюдаемому на интервале анализа Ta колебанию Z(t).

Если взять отсчеты из сигнала Z(t) согласно теореме Котельникова, то выражение (1) можно переписать в матричной форме как

Z=Gустройство для демодуляции двоичных сигналов, патент № 2085047B + W, (2)

где

устройство для демодуляции двоичных сигналов, патент № 2085047,

W = [устройство для демодуляции двоичных сигналов, патент № 2085047o, устройство для демодуляции двоичных сигналов, патент № 20850471,...устройство для демодуляции двоичных сигналов, патент № 20850472м-2]n,

B=[b0, b1,bk]t,

(устройство для демодуляции двоичных сигналов, патент № 2085047)т символ транспонирования матрицы.

Элемент матрицы G определяется из условия

gij = g(t,t-jT), t устройство для демодуляции двоичных сигналов, патент № 2085047 [iT,(i+1)T].

Таким образом при данном выборе матриц в (3) интервал анализа определяется как Ta=(k + M-2)T.

Например, при М=3 и К=2 выражение (2) имеет вид

устройство для демодуляции двоичных сигналов, патент № 2085047.

Если бы устройство для демодуляции двоичных сигналов, патент № 2085047(t) = 0 то уравнение Z G устройство для демодуляции двоичных сигналов, патент № 2085047 B имело бы решение устройство для демодуляции двоичных сигналов, патент № 2085047 при известной в месте приема матрицы G (G-1 обратная матрица). Решения устройство для демодуляции двоичных сигналов, патент № 2085047 можно было бы получить из системы уравнений

устройство для демодуляции двоичных сигналов, патент № 2085047

являющейся эквивалентной формой записи выражения (2) при W=0, где

устройство для демодуляции двоичных сигналов, патент № 2085047

В случае устройство для демодуляции двоичных сигналов, патент № 2085047(t) система (5) может оказаться несовместной или определитель системы будет близок к нулю, т.е. выражение G-1Z может не иметь смысла. Для того, чтобы гарантировать возможность получения решений устройство для демодуляции двоичных сигналов, патент № 2085047 из (2) можно рассматривать модифицированную систему уравнений, отличающуюся от системы (5) наличием смещения устройство для демодуляции двоичных сигналов, патент № 2085047 в коэффициентах устройство для демодуляции двоичных сигналов, патент № 2085047, т.е. в диагональных элементах (устройство для демодуляции двоичных сигналов, патент № 2085047 > 0) При этом оценки, получающиеся из решения модифицированной системы, имеют вид

устройство для демодуляции двоичных сигналов, патент № 2085047,

где I единичная матрица. (При устройство для демодуляции двоичных сигналов, патент № 2085047 ).

Отличительная особенность решения (7) заключается в том, что устройство для демодуляции двоичных сигналов, патент № 2085047 может принимать все возможные значения на числовой прямой и для окончательного формирования решения устройство для демодуляции двоичных сигналов, патент № 2085047 нужно устройство для демодуляции двоичных сигналов, патент № 2085047 сравнить с нулевым порогом, т.е. формировать решение по правилу

устройство для демодуляции двоичных сигналов, патент № 2085047.

При K _устройство для демодуляции двоичных сигналов, патент № 2085047 устройство для демодуляции двоичных сигналов, патент № 2085047 данным методом можно пользоваться, сдвигая интервал анализа Ta= (2M-2)T/k=m по оси частот на тактовый интервал и вынося решение каждый раз о символе, занимающем первую позицию внутри Ta (т.е. о символе bo), с предварительным вычитанием последействия от символов, по которым уже принято решение с помощью обратной связи по решению. Именно этот метод реализован в прототипе.

Исследуем статистические свойства оценок (7). Для этого подставим (2) в (7) и получим

устройство для демодуляции двоичных сигналов, патент № 2085047

Представление (9) позволяет проанализировать влияние параметра регуляризации устройство для демодуляции двоичных сигналов, патент № 2085047 на смещение и дисперсию ошибки получаемых оценок. Например, для M= 2 и устройство для демодуляции двоичных сигналов, патент № 2085047 система (9) имеет вид (интервал устройство для демодуляции двоичных сигналов, патент № 2085047 взят для простоты рассмотрения примера)

устройство для демодуляции двоичных сигналов, патент № 2085047

где

устройство для демодуляции двоичных сигналов, патент № 2085047

Очевидно (для первой строки (10)) устройство для демодуляции двоичных сигналов, патент № 2085047, где So=-bodoo+b1d01 смещение оценки, зависящее от неизвестных кодовых символов b0 и b1, x0 - ошибка оценки.

Для случая m=2, когда устройство для демодуляции двоичных сигналов, патент № 2085047(t) гауссовский "белый" шум с дисперсией устройство для демодуляции двоичных сигналов, патент № 20850472 и g0 g1 1, графики зависимости дисперсии ошибки устройство для демодуляции двоичных сигналов, патент № 2085047 и модуля смещения устройство для демодуляции двоичных сигналов, патент № 2085047 от устройство для демодуляции двоичных сигналов, патент № 2085047 приведены на фиг. 5 (график устройство для демодуляции двоичных сигналов, патент № 2085047 приведен для наихудшего случая, когда b0 и b1 имеют разные знаки). Из фиг. 5 следует, что при оценивании кодовых символов по методу регуляризации возможен "обмен" дисперсии ошибки на смещение. Как показывают исследования, характер зависимостей дисперсии ошибки и смещения от устройство для демодуляции двоичных сигналов, патент № 2085047 сохраняется для любых M при произвольных формах g(t). Выбирая a вблизи нуля можно получить малую СКО оценивания устройство для демодуляции двоичных сигналов, патент № 2085047 при малом смещении, что позволяет, используя правило (8) для вынесения решения о первом символе bo интервала анализа, получить приемлемые характеристики помехоустойчивости [2] Демодулятор, построенный таким образом, реализует идею поэлементного принятия решения при обработке наблюдаемого сигнала на интервале рассеяния. При переходе к следующему интервалу Ta1=[T,(M+1)T] на котором будет вынесено решение о символе b1, последействие от символа b0 компенсируется с помощью обратной связи по решению (ОСР), суть которой заключается в формировании вектора отсчетов наблюдаемого колебания устройство для демодуляции двоичных сигналов, патент № 2085047 по правилу

устройство для демодуляции двоичных сигналов, патент № 2085047

Такой демодулятор прост, однако весьма критичен к выбору параметра устройство для демодуляции двоичных сигналов, патент № 2085047 в зависимости от M и формы импульсной реакции канала.

Покажем, что помехоустойчивость этого демодулятора в значительной мере зависит от выбора параметра a Будем предполагать, что отсчеты импульсной реакции измеряются точно и что обратная связь по решению "идеальна", т.е. всегда точно осуществляется компенсация сигналов межсимвольной интерференции.

Рассмотрим случай M=3. Пусть на передаче b0=1. Ошибка при вынесении решения только о первом символе на рассматриваемом интервале анализа Ta будет происходить всегда, когда устройство для демодуляции двоичных сигналов, патент № 2085047. Такая ситуация возможна при любом сочетании значений b1 и b2 на передаче. Следовательно,

устройство для демодуляции двоичных сигналов, патент № 2085047

Рассмотрим случай двухлучевого канала с разделяющимися лучами: g1 g2 G, g1 0, где G истинное значение отсчета gi. Предполагая, что шум представляет собой случайный процесс с параметрами устройство для демодуляции двоичных сигналов, патент № 2085047 для устройство для демодуляции двоичных сигналов, патент № 2085047 i,j, и используя для устройство для демодуляции двоичных сигналов, патент № 2085047 представления (10) для вероятности устройство для демодуляции двоичных сигналов, патент № 2085047, нетрудно получить

устройство для демодуляции двоичных сигналов, патент № 2085047

где

устройство для демодуляции двоичных сигналов, патент № 2085047

Исследуем влияние коэффициента K на значение вероятности ошибки. Так, при K 0,1 (случай оптимального значения коэффициента)

устройство для демодуляции двоичных сигналов, патент № 2085047

Если даже незначительно изменить K (т.е. устройство для демодуляции двоичных сигналов, патент № 2085047) в ту или иную сторону, помехоустойчивость прототипа резко ухудшается, так, при K 0,2

устройство для демодуляции двоичных сигналов, патент № 2085047

Зависимости (14) и (15) от h2 показаны на фиг. 6 (кривые 1 и 2 соответственно).

Чтобы избавиться от такой чувствительности демодулятора к выбору устройство для демодуляции двоичных сигналов, патент № 2085047, процедуру оценивания можно модифицировать, компенсируя совместно смещение оценок всех кодовых символов на интервале обработки. Рассмотрим идею компенсации смещения на примере системы (10). Как следует из фиг. 5, выбирая большое a (например, a > 1), можно получить заведомо малую дисперсию ошибок х0 и х1, "заплатив" за это увеличением смешения оценок устройство для демодуляции двоичных сигналов, патент № 2085047. При этом сами оценки устройство для демодуляции двоичных сигналов, патент № 2085047 находятся из решения системы (2), а уравнения (10) лишь раскрывают структуру оценок, показывая, что каждая из них является линейной комбинацией истинных значений передаваемых дискретных элементов, наблюдаемой на фоне ошибок x0 и x1. Сказанное позволяет рассматривать систему (10) как основу для нахождения окончательных оценок устройство для демодуляции двоичных сигналов, патент № 2085047: оценки устройство для демодуляции двоичных сигналов, патент № 2085047 находятся из решения (2) при большом устройство для демодуляции двоичных сигналов, патент № 2085047, а коэффициенты при b0 и b1 легко определяются при известныхgi} устройство для демодуляции двоичных сигналов, патент № 2085047 и выбранном устройство для демодуляции двоичных сигналов, патент № 2085047. Решая систему (10) методом регуляризации с параметром b (устройство для демодуляции двоичных сигналов, патент № 2085047 вблизи нуля), можно получить окончательные оценки устройство для демодуляции двоичных сигналов, патент № 2085047 с малым смешением. Решение системы (10) можно рассматривать как процедуру совместной компенсации смещения оценок устройство для демодуляции двоичных сигналов, патент № 2085047, полученных из решения системы (2) с большим устройство для демодуляции двоичных сигналов, патент № 2085047.

Из (10) можно получить

устройство для демодуляции двоичных сигналов, патент № 2085047

где

устройство для демодуляции двоичных сигналов, патент № 2085047

а окончательное решение устройство для демодуляции двоичных сигналов, патент № 2085047 для демодулятора с поэлементным принятием решения сформировать согласно (8) с заменой устройство для демодуляции двоичных сигналов, патент № 2085047.

В общем виде, решая систему (9) с параметром регуляризации устройство для демодуляции двоичных сигналов, патент № 2085047, получим

устройство для демодуляции двоичных сигналов, патент № 2085047

Оценим помехоустойчивость предлагаемого способа демодуляции в предположении использования "идеальной" OCP.

Для рассматриваемого примера M 2, подставляя (10) в (16), представим оценку устройство для демодуляции двоичных сигналов, патент № 2085047 в виде

устройство для демодуляции двоичных сигналов, патент № 2085047

где устройство для демодуляции двоичных сигналов, патент № 2085047 случайная нормальная величина с нулевым средним и дисперсией устройство для демодуляции двоичных сигналов, патент № 2085047,

устройство для демодуляции двоичных сигналов, патент № 2085047,

устройство для демодуляции двоичных сигналов, патент № 20850472 дисперсия отсчетов процесса w(t),

устройство для демодуляции двоичных сигналов, патент № 2085047

При передаче b0 1 условная вероятность ошибки при фиксированном значении b1 определяется как

устройство для демодуляции двоичных сигналов, патент № 2085047

В общем виде для произвольного M результат, аналогичный (18) и (19), можно получить, подставляя (2) и (17). Тогда

устройство для демодуляции двоичных сигналов, патент № 2085047

где устройство для демодуляции двоичных сигналов, патент № 2085047,

устройство для демодуляции двоичных сигналов, патент № 2085047 символ усреднения.

Оценка устройство для демодуляции двоичных сигналов, патент № 2085047, полученная из (20), записывается как

устройство для демодуляции двоичных сигналов, патент № 2085047

где k00, k01, коэффициенты, аналогичные коэффициентам перед b0 и b1 в (18),

а вероятность ошибочного перехода 1 __устройство для демодуляции двоичных сигналов, патент № 2085047 -1 при фиксированном наборе b1, b2, bM-1 на передаче будет иметь вид

устройство для демодуляции двоичных сигналов, патент № 2085047

В (22) устройство для демодуляции двоичных сигналов, патент № 2085047 определяется первым диагональным элементом матрицы устройство для демодуляции двоичных сигналов, патент № 2085047.

Для сравнения помехоустойчивости предлагаемого устройства с прототипом найдем вероятность ошибки для случая M 3 и двухлучевого канала с разделяющимися лучами. (g0 g2 G, g1 0). В соответствии с (22)

устройство для демодуляции двоичных сигналов, патент № 2085047

где

устройство для демодуляции двоичных сигналов, патент № 2085047

устройство для демодуляции двоичных сигналов, патент № 2085047

Задавая различные значения устройство для демодуляции двоичных сигналов, патент № 2085047 и устройство для демодуляции двоичных сигналов, патент № 2085047, исходя только из стратегии: a должно быть большим, а b малым, например a = 10, устройство для демодуляции двоичных сигналов, патент № 2085047 = 0,1, и усредняя по всем сопутствующим символам b1 и b2, получим

устройство для демодуляции двоичных сигналов, патент № 2085047

Для случая устройство для демодуляции двоичных сигналов, патент № 2085047 = 20, устройство для демодуляции двоичных сигналов, патент № 2085047 = 0,05

устройство для демодуляции двоичных сигналов, патент № 2085047

График зависимости вероятности ошибки h2, построенный по формулам (24) и (25), показан на фиг. 6 (кривая 3). Из фиг. 6 следует, что регуляризация с компенсацией смещения при почти произвольном выборе устройство для демодуляции двоичных сигналов, патент № 2085047 и устройство для демодуляции двоичных сигналов, патент № 2085047 дает такую же помехоустойчивость, как регуляризация с оптимальным выбором K в прототипе. Так как оптимальное значение параметра K сильно зависит от формы импульсной реакции канала и практически определяется значением резистора в блоке решения системы алгебраических уравнений, в канале с переменными параметрами прототип, как правило, реализует низкую помехоустойчивость. Предлагаемый демодулятор свободен от этого недостатка и его помехоустойчивость в канале с переменными параметрами остается постоянной в широком диапазоне изменения значений a и устройство для демодуляции двоичных сигналов, патент № 2085047. В этом заключается суть предлагаемого устройства. Рассмотрим реализацию элементов структурной схемы фиг. 1.

Блок 1, на вход которого поступает канальный сигнал, представляет собой устройство выборки и запоминания отсчетов, причем число выходов блока 1 равно N= 2FT, так что последовательность отсчетов на каждом выходе может рассматриваться как ветвь разнесения (F полоса частот сигнала). Реализация блока 1 как в прототипе, а также в а.с. NN 1711340, 1725402 и др.

Блок 3 представляет собой дискретно-аналоговую линию задержки, которая в течение тактового интервала T сохраняет на своих 2М-1 отводах отсчеты Zi, устройство для демодуляции двоичных сигналов, патент № 2085047, входного сигнала. Реализация блока 3 как в прототипе.

Блок 4 оценки импульсной реакции по наиболее задержанному отсчету входного сигнала с использованием обратной связи по решению создает на своих М выходах оценки отсчетов импульсной реакции, обновляемые на каждом тактовом интервале T, т.е. осуществляет слежение за изменяющимися параметрами канала связи. Реализация блока 4 как в прототипе, а также в а.с. N 780211.

Блок 5 компенсатор межсимвольных искажений осуществляет вычитание последействия от символов, по которым ранее приняты решения, хранящиеся в регистре сдвига 13. Пусть, например, M=3 и на выходе линии задержки в i-ый момент времени зафиксировано 2М-1 отсчетов входного сигнала: Zi, Zi-1, Zi-2, При этом в регистре сдвига 13 храняться решения устройство для демодуляции двоичных сигналов, патент № 2085047 Компенсация межсимвольных искажений заключается в формировании "очищенных" отсчетов по правилу

устройство для демодуляции двоичных сигналов, патент № 2085047

В выражении (26) устройство для демодуляции двоичных сигналов, патент № 2085047 оценки отсчетов импульсной реакции, полученные в блоке 4. Отсчет Zi не обрабатывается в блоке 5, т.к. решение устройство для демодуляции двоичных сигналов, патент № 2085047 еще только предстоит получить внутри данного тактового интервала на выходе блока 12. Так как все решения принимают значения устройство для демодуляции двоичных сигналов, патент № 20850471, реализовать (26) можно с использованием ключевых перемножителей (например, серий 168, 190, 143) и операционных усилителей (серия 140), включенных по схеме инвертирующего сумматора. Реализация блока 5 как в прототипе.

В первом вычислительном блоке 6 осуществляется вычисление значений fk, k= 0,1,M-1, согласно (6) по "очищенным" отсчетам входного сигнала и оценкам импульсной характеристики.

Для рассматриваемого примера (М=3)

устройство для демодуляции двоичных сигналов, патент № 2085047

Реализовать вычисление значений fk, k=0, 1,M-1 можно на основе перемножителей 525ПС2 и сумматоров, выполненных с использованием операционных усилителей. Схемы включения перемножителей 525ПС2 и операционных усилителей в качестве сумматоров приведены в прототипе. Реализация блока 6 как в прототипе.

В первом блоке вычисления коэффициентов 7 формируются коэффициенты устройство для демодуляции двоичных сигналов, патент № 2085047kj из (6). В самом общем случае их число равно M2. В случае, когда параметры канала изменяются во времени так, что можно считать, что на интервале анализа Ta= MT, отсчеты импульсной реакции g0, g1, gM-1 остаются неизмененными, общее число отличающихся друг от друга коэффициентов устройство для демодуляции двоичных сигналов, патент № 2085047kj равно 2М. В рассматриваемом примере это

устройство для демодуляции двоичных сигналов, патент № 2085047

где устройство для демодуляции двоичных сигналов, патент № 2085047 оценки отсчетов импульсной реакции, которые берутся с выхода блока 4.

Реализовать вычисление значений устройство для демодуляции двоичных сигналов, патент № 2085047kj, k, j=0, 1,M-1 можно так же, как и в блоке 6, на основе перемножителей 525ПС2 и сумматоров, выполненных с использованием операционных усилителей. Схемы включения перемножителей 525ПC2 и операционных усилителей в качестве сумматоров приведены в прототипе. Структура блока 7 представлена на фиг.2.

В N-входовых сумматорах 8 осуществляется сложение одноименных значений коэффициентов f и устройство для демодуляции двоичных сигналов, патент № 2085047 различных ветвей разнесения (с соответствующих выходов различных блоков 2), что обеспечивает когерентное сложение ветвей. Реализовать блок 8 можно на основе операционных усилителей по стандартной схеме включения, как в прототипе.

В первом блоке решения системы алгебраических уравнений 9 находятся оценки устройство для демодуляции двоичных сигналов, патент № 2085047 по сформированным значениям коэффициентов f и устройство для демодуляции двоичных сигналов, патент № 2085047 и по выбранному значению a, которое добавляется к диагональным коэффициентам системы (5). Схема устройства, реализующего вычисления в блоке 9, приведена на фиг. 3 для случая М 3. Блок 9 представляет собой блок решения системы алгебраических уравнений. На фиг. 3 введены следующие обозначения:

МР матрица резисторов,

МП мультиплексор,

ПНК преобразователь напряжение код,

-1 инвертор.

Резисторы, определяющие коэффициенты системы (5) с учетом смещения диагональных элементов gii, выбираются из условия

устройство для демодуляции двоичных сигналов, патент № 2085047

В силу того, что значения коэффициентов устройство для демодуляции двоичных сигналов, патент № 2085047ii и устройство для демодуляции двоичных сигналов, патент № 2085047ij по своей сути непрерывные величины, которые принимают произвольные значения обоих знаков (за исключением устройство для демодуляции двоичных сигналов, патент № 2085047ii, которые положительны), весь диапазон изменения каждого коэффициента разбит на интервалы, и количество резисторов в каждой матрице резисторов определяется числом интервалов, а значение каждого резистора определяется средним значением интервала (для коэффициентов устройство для демодуляции двоичных сигналов, патент № 2085047ii добавляется смещение устройство для демодуляции двоичных сигналов, патент № 2085047). Нужный резистор подключается к схеме мультиплексора (например, 564КП2), управляемого преобразователем напряжение код (например, АЦП типа 572ПВ1), на вход которого подается соответствующее напряжение из первого блока вычисления коэффициентов 7. Решение системы осуществляется методом компенсации токов на входе каждого операционного усилителя практически мгновенно, независимо от порядка системы.

Во втором блоке решения системы алгебраических уравнений 10 находится только оценка устройство для демодуляции двоичных сигналов, патент № 2085047 из уравнения (17) по сформированным в блоке 9 значениям оценок устройство для демодуляции двоичных сигналов, патент № 2085047 и по сформированным в М блоках 11 значениям коэффициентов kij, устройство для демодуляции двоичных сигналов, патент № 2085047. Поэтому принципиальная структура блока 10 почти повторяет структуру блока 9 (отличие: в блоке 10 один выход). Реализация блока 10 показана на фиг. 4 для случая М 3. Обозначения те же, что и на фиг. 3. Резисторы, определяющие коэффициенты в уравнении (17) с учетом смещения диагональных элементов kii, выбираются из условия

устройство для демодуляции двоичных сигналов, патент № 2085047

Реализация элементов блока 10 аналогична блоку 9.

На выходе блока 10 формируется оценка устройство для демодуляции двоичных сигналов, патент № 2085047, которая для превращения в решение устройство для демодуляции двоичных сигналов, патент № 2085047 по правилу (8) подается на блок сравнения 12, представляющий собой пороговое устройство с нулевым порогом. Полученное на выходе блока 12 решение подается получателю сообщений и запоминается в регистре сдвига 13 для вычитания последействия от него на следующем тактовом интервале. Реализация блоков 12 и 13 как в прототипе.

В М вторых блоках вычисления коэффициентов 11 происходит вычисление М групп коэффициентов Ki, устройство для демодуляции двоичных сигналов, патент № 2085047 (Ki [k0i, k1i,kM-1,i]T,составляющих коэффициента K из формулы (17) (K [K0, K1,KM-1]), необходимых для нахождения оценки устройство для демодуляции двоичных сигналов, патент № 2085047 в блоке 10.

устройство для демодуляции двоичных сигналов, патент № 2085047

Можно показать, что значения коэффициентов Ki находятся из решения систем линейных алгебраических уравнений, аналогичных (5):

устройство для демодуляции двоичных сигналов, патент № 2085047

Следовательно, структура блока 11 совпадает со структурной блока 9, изображенного на фиг.3 с заменой коэффициентов fi на устройство для демодуляции двоичных сигналов, патент № 2085047ij. Резисторы, определяющие коэффициенты в уравнении (32), выбираются из условия (причем смещение в диагональные элементы не вводится)

устройство для демодуляции двоичных сигналов, патент № 2085047

Преимущество предлагаемого устройства перед прототипом заключается в повышении помехоустойчивости демодулятора, работающего в канале с переменными параметрами, за счет инвариантности параметров схем получения оценок символов к изменению импульсной характеристики канала связи.

Моделирование на ЭВМ реальных ситуаций в каналах связи показало работоспособность данного устройства с лучшими характеристиками помехоустойчивости, чем у прототипа.

Класс H04L27/22 схемы демодуляторов

способ передачи информации по коротковолновому каналу связи с использованием частотно-манипулированных сигналов -  патент 2519011 (10.06.2014)
адаптивное устройство разделения неортогональных цифровых сигналов двоичной фазовой манипуляции -  патент 2516757 (20.05.2014)
способ восстановления несущей частоты фазоманипулированного сигнала и слежения за ней -  патент 2510145 (20.03.2014)
способ демодуляции сигналов относительной фазовой модуляции и устройство для его осуществления -  патент 2485707 (20.06.2013)
способ автоматического обнаружения сигналов -  патент 2480901 (27.04.2013)
способ автоматического обнаружения сигналов -  патент 2473169 (20.01.2013)
способ демодуляции сигнала волоконного интерферометра -  патент 2470477 (20.12.2012)
способ демодуляции радиосигналов с фазоразностной модуляцией -  патент 2469488 (10.12.2012)
демодулятор сигналов с относительной фазовой модуляцией -  патент 2460225 (27.08.2012)
демодулятор сигналов с относительной фазовой модуляцией -  патент 2460224 (27.08.2012)
Наверх