Адаптивное устройство для пространственно-временной обработки фазоманипулированных сигналов

 

Изобретение относится к радиосвязи и может быть использовано в аппаратуре радиоприема. Повьшается помехозащищенность путем уменьшения ширины спектра. Устройство содержит N блоков взвешивания (БВ)1, два сумматора . 9 и 10, усилитель 11, ключ 12, демодулятор 13, фазовый дискриминатор 14, управляемый генератор 15, формирователь импульсов стробирования (ФИС) 16, опорный генератор (ОГ) 17 и перемножитель 18. Принимаемый сигнал и помехи поступают на входы БВ 1. В БВ 1 осуществляется разложение сигнала на два ортогональных компонента и их весовое взвешивание . Формирование оптического весового коэффициента в БВ 1 осуществляется через цепь отрицателыюйг корреляционной обратной связи, содержащей сумматор 9 и 10, усилитель 11 и ключ 12. Это позволяет минимизировать средний квадрат ошибки сигнала Аг 15

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕаЪ6ЛИК

А1 (sD 4 Н 04 В 7/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗ06РЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К АВТОРСКОМУ/ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3728977/24-09 .(22) 09.04.84 (46) 30.05.86. Бюл. Ф 20 (72) В.М Богачев, Д.Н.Бронов, А.И.Морозова и Б.И.Гуревич (53) 621.396.6(088 ° 8) (56) Уидроу В. и др. Адаптивные антенные решетки. ТИИЭР, 1976, Н- 12, Риглер Комптон. Адаптивная решетка для подавления помехи. ТИИЭР, 1973, И - 6. (54) АДАПТИВНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОСТРАНСТВЕННО-ВРЕМЕННОЙ .ОБРАБОТКИ ФАЗОМАНИПУЛИРОВАННЫХ СИГНАЛОВ (ФМ) (57) Изобретение относится к радиосвязи и может быть использовано в аппаратуре радиоприема.. Повышается помехозащищенность путем уменьшения

„„SU„„49 1 ширины спектра. Устройство содержит

N блоков взвешивания (БВ) 1, два сумматора 9 и 10, усилитель 11, ключ

12, демодулятор 13, фазовый дискриминатор 14 управляемый генератор

15, формирователь импульсов стробирования (ФИС) 16, опорный генератор (ОГ) 17 и перемножитель 18. Принимаемый сигнал и помехи поступают на входы БВ 1. В БВ 1 осуществляется разложение сигнала на два ортогональных компонента и их весовое взвешивание. Формирование оптического весового коэффициента в БВ 1 осуществляется через цепь отрицательной корреляционной обратной связи, содержащей сумматор 9 и 10, усилитель 11 и ключ 12. Это позволяет минимизировать средний квадрат ошибки сигнала

l 234981 перемножителя (8. Цель лостигается введением ключа 1?, <2Т 17 и перемножителя 18. Даны примеры выполнения демодулятора 13 и фазового дискриминатора 14. 2 з,и. ф-лы, 2 ил.

На выходах приемников помеха от

40 одного источника имеет различные начальные фазы, Это обусловлено запаздыванием между моментами прихода помехи на вход парциальных антенн.

Ввиду того, что помехи в ветвях

4 одинаковы по форме (за исключением на выходе сумматора 9 относительно опорного сигнала, формируемого с помощью ключа 12, демодулятора 13, фазового дискриминатора 14, управляемого генератора 15, ФИС 16, ОГ 17 и

Изобретение относится к радиосвязи и может использоваться для пространственно-временной обработки ФМ сигналов в аппаратуре радиоприема.

Цель изобретения — повышение помехоэащищенности путем уменьшения ширины спектра.

На фиг. 1 дана структурная электрическая схема предложенного устройства; на фиг, 2 — функциональная схе- 10 ма алгоритма.

Адаптивное устройство содержит блоки 1 взвешивания, фаэорасщепители

2, перемножители 3-6, фильтры 7 и 8 нижних частот, сумматоры 9 и 10, 25 усилитель 11, ключ 12, демодулятор

13, фазовый дискриминатор 14, управляемый генератор 15, формирователь

16 импульсов стробирования, опорный генератор 17, перемножители 18 и 19, >0 узкополосный фильтр 20, фазовый детектор 21, интегратор 22, решающий блок 23, регенератор 24, ключи 25 и

26, элемент 27 задержки, двухполупериодные выпрямители 28 и 29, усилитель 30, вычитающий блок 31, интегратор 32.

Устройство работает следующим образом.

Принимаемый сигнал и помехи, в об- 30 щем случае имеющие различные направления прихода, поступают на входы антенн и через приемники (яе показаны) на входы фазорасщепителей 2„ осуществляющих разложение сигнала на два ортогональных компонента, сдвиг фаз между которыми составляет

90 собственных шумов), если разности начальных фаз (отношение амплитуд) помехи и сигнала на входах одноименных антенн не равны, путем подбора весовых коэффициентов возможна компенсация помехи в сумма1оре 9 °

Весовое взвешивание осуществляется в перемножителях 3 и 4. Для формирования оптимального весового коэффициента (напряжения на выходах фильтров 7 и 8.) служат цепи отрицательной корреляционной обратнои связи: выход сумматора 9, ключ 12, второй сумматор 10, усилитель 11, блок

1: первая ветвь — перемножитель 6, фильтр 8 и вторая ветвь — перемножитель 5, фильтр 7, минимизирующие средний квадрат ошибки сигнала на выходе сумматора 9 относительно опорного сигнала, формируемого ключом 12, демодулятором 13, фазовым дискриминатором 14, управляемым генератором 15, формирователем 16, опорным генератором 17, перемножителем 18, В основу работы адаптивного устройства положен алгоритм Уидроу, позволяющий реализовать пространственно-временную обработку сигнала.

Поведение вектора весовых коэффициентов,й() описывается дифференциальным с.тохастическим уравнением Г () + (I + KX(t) Х (Н w„, = X(t) S . (t), (1) гДе X(t) = A(t) ° S(t) + В(2-) U(t) +

+ N(t); (2)

А,  — векторы весовых коэффициентов передачи соответственно каналов сигнала и помехи

U(t) — помеха, N(t) — флуктуационный шум в ветвях приема;

S(t) — полезный =игнал,, -.„(t) — опорный сигнал.

123498!

Отрицательная корреляционная обратная связь минимизирует сигнал ошибки на выходе сумматора 10, следовательно в установившемся режиме сигнал на выходе сумматора 9 имеет начальную фазу и яплитуду, близкую к S,(t):

w "(t)X(t) = Б, (t) . (3) Равенство (3) выполняется тем f0 лучше, чем больше коэффициент усиления в петле минимизации среднеквадратической ошибки (MCKO), Однако

S (t) и Б(С) должны иметь коррелированные значения информационных пара- 5 метров. Последнее в предлагаемом изобретении достигается тем, что опорный сигнал формируется следующим образом:

Т 20

Оэ для iT (t iT + 9 — О, 1, 2, 3

1lz

sign(g w (t)X(t) cos(" .t+

+ ч (t) ) сов(), + (t)7; (4) S (t)=

1 чля iT + — с с а iT

2 где Т вЂ” длительность сигнала ФМ, который имеет вид:

S(t) = я (t) cos P,t + h (t)1; (5)

I информационный параметр, I

Таким образом, опорный сигнал в петлю МСКО подается не все время, а дискретно. Вместе с тем, если Т -< !

< „, „ — постоянная времени петли

МСК0, можно считать, что веса в предлагаемом устройстве описываются уравнением:

+ (T + KXX )w(t) = Х .,1PB ° .(5, (t)X {t) cns(M t +<(t$" . cos(Iij, t + i8(t)1 . (6)

Уравнение (6) отличается от (1) лишь правой частью и при 45

8(t) silent ) w "(t)X (t) cos(1, t +

+s(t) 1 (7) веса, определяемые уравнениями (1) и (6), будут равны между собой (черта в (7) означает усреднение), Факт сходимости можно объяснить еще и тем, что предлагаемое устройство реализует градиентный метод поиска оптимальных весов, причем вычисляется среднее значение градиента

СКО, псэтому, если принимается правильное решение (случайным образом) о нескольких cèèâîëëõ, даже на очень небольшом отрезке времени, то система нячиняет движение в сторону одного единственного оптимума на квадратичной поверхности.

В результате веса становятся более близкими к оптимальным, что приводит к увеличению отрезка времени совпа-, дения принимаемых и передаваемых информационных символов, а это увеличивает точность вычисления градиента CKO и система продолжает движение к оптимальным весам.

Для формирования опорного сигнала с. целью управления весовыми коэффициентами необходимо обеспечить коррелированность сигналов манипуляции принимаемого и опорного сигналов.

Это достигается следующим образом.

С выхода интегратора 22 сигнал поступает на регенератор 24 и решающее устройство 23, синхронизируемые по

c,иналу S управляемого генератора

15, Решающий блок 23 принимает решение о знаке принимаемого сигнала по результату интегрирования за время

0+ КТ вЂ”: КТ, +--, где К=О, 1, 2, Т: при точной синхронизации Т

= Т„ (Т, — длительность тактов синхронизатора; Т „ — длительность принимаемого сигналя).

В результате в первой половине посылки сигнал на вторых входах,;еремножителя 18 и второго сумматора 1О на отрезках времени КТ. †. КТ + с

Т

+ —;., равен нулю, а на интервале вреТ мени КТ + —,= —. (К + 1) на первый с перемножитель 18 подается сигнал о знаке принимаемой информации с решающего блока 23, я на сумматор 10 подается результат перемножения опорного генератора 17 с сигналом решающего блока 23, Б случае, если вероятность ошибки принятых решений в решающем блоке

23 (10, на вход сумматора 10 на

Tñ интервале времени КТ + — —. (К +

С

+ 1) Т подается опорный сигнал, значение модулирующего параметра которого практически совпадает с модулирующими параметрами принимаемого сигналя, а на вход узкополосного фильтра

20 поступают радиоимпульсы с одной нячальной .фазой и со сквяжностью 2.

123 981

Так как полоса узкополосного фильт1 ра hf (с, -, а центральная часто2Т„ та равна частоте опорного генератора

17, то выделяется непрерывная несущая, служащая опорным колебанием для фазового детектора 21.

Через ключ 25 выделяются выборки значений напряжения интегратора 32 10

Т, в моменты КТ + - К, а через ключ

С

26 — в моменты КТ, поскольку при точной синхронизации выборки напряжеТ, ния интегратора 22 в моменты КТ + †с в 2 раза меньше по амплитуде и задержаны относительно выборок, поступающих через ключ 26, то выборки, поступающие через ключ 25, усилива- 20 ются в 2 раза и задерживаются в элеТ менте 27 на —

Элемент 27 может быть выполнен на приборах с зарядовой связью, синхро- 25 низируемых управляющими сигналами от формирователя 16. Поскольку обе последовательности выборок ключей

25 и 26 несут информацию о знаке принимаемого сигнала, то перед вычитанием они выпрямляются. Разность фаз тактовых частот с выхода вычитающего блока 31 усредняется в интеграторе 32, напряжение которого и уп— равляет частотой управляемого генера- 3 тора 15. Пареметры петли регулирования частоты управляемого генератора

15 выбираются таким образом, чтобы минимизировать фазовую ошибку на выходе вычитающего блока 31. Формирователь 16 представляет собой неадаптивный блок, выходные сигналы которого однозначно определяются входными сигналами. Конструктивно он состоит из делителей и умножителей частоты, дифференцирующих каскадов, формирующих короткие Импульсы в моменты смены знака тактовых сигналов.

Постоянная времени системы синхронизации выбирается большей, чем постоянные времени блоков 1, этим достигается быстрая установка весовых коэффициентов блоков 1 на отрезке совпадения фаз тактовых частот принимаемого и опо ного сигналов.

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и. я

1. Адаптивное устройс-во для пространственно-временной обработки фа зоманипулированных (ФГ1) сигналов, содержащее 1 блоков взвешивания, два выхода которого подключены к соответствующим входам первого сумматора первые входы являются входами устройства, вторые объединенные входы подключены к выходу усилителя, вход которого соединен с выходом второго сумматора, причем выход первого сумматора подключен к последовательно соединенным демодулятору, фазовому дискриминатору, управляемому генератору и формирователю импульсов стробирования, соответствующие шесть выходов которого подкпючень1 к трем стробирующим входам демодулятора и трем стробирующим входам фазового дискриминатора, о т л и ч а ю щ е е— с я тем, что, с целью повышения помехозащищенности путем уменьшения ширины спектра, введены ключ и последовательно соединенные опорный генератор и перемножитель, при этом первый вход ключа подключен к выходу первого сумматора, второй вход подключен к седьмому выходу формирователя импульсов стробирования, а выход — к первому входу второго сумматора, выход перемножителя подключен к второму входу второго сумматора, а второй вход перемножителя соединен с вторым выходом демодулятора.

2, Устройство по и. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что демодулятор состоит из последовательно соединенных перемножителя, узкополосного фильтра, фазового детектора, интегратора, выход которого подключен к объециненным входам решающего блока и регенератора, выход которого является первым выходом демодулятора, выход решающего блока является вторым выходом демодулятора и подключен к второму входу перемножиталя, первый вход которого является первым входом демодулятора и подключен к второму входу фазового детектора, -вторые входы интегратора, решаюшего блока и регенератора являются соответствующими входами демодулятора.

3. Устройство по и. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что фазовый дискриминатор состоит иэ двух ветвей, объединенные входы которых являются его первым входом, первая ветвь состоит из последовательно соединенных первого ключа, усилителя, элемента

1234981 задержки, дпухполупериодного выпря— мителя, вторая ветвь состоит и 3 последовательно соединенных второго

Составитель В.Дмитриев

Техред О.Гортвай Корректор И.Самборская

Редактор К.Волощук

Заказ 2990/58

Тираж 624 Подписное

ВНИИПО Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Прои- водственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ключа и второго полупериодного выпрямителя, выходы ветвей подключены к входам вычитающего блока, выход которого соединен с интегратором, выход которого является выходом фазового дискриминатора, а вторые входы ключей и элемента задержки являются стробирующими входами фазового дискриминатора.