Адаптивный двухканальный фильтр
Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано для фильтрации случайных процессов, образованных сигналами двух видов. Целью изобретения является повышение точности фильтрации. В двухканальном адаптивном фильтре учитывается влияние состояния фотодетектора на оценки сигналов и принимаемые решения, Двухканальный адаптивный фильтр содержит два формирователя 1 и 2 оценок входного сигнала, формирователь 3 поправок оценок входного сигнала, блок 4 оценки апостериорных вероятностей, формирователь 5 весовых козффициентов и блок 6 сравнения, 4 з.п.ф-лы, 5 ил.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
ГОСУДАР СТВЕ ННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
mrna% (21) 4772029/09 (22) 22,12,89 (46) 07.07.92. Бюл. М 25 (72) А,А.Солодов и Э,В.Борисов (53) 621.391.81 (088,8) (56) Казаков И.Е., Артемьев В.М. Оптимизация динамических систем случайной структуры, — М.: Наука, 1980, с. 169-170, рис. 5.2. (54) АДАПТИВНЫЙ ДВУХКАНАЛЬНЫЙ
ФИЛЬТР (57) Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано для фильтрации
„„Я2„„1746512 А 1 (51)5 Н 03 Н 21/00
1104
1 случайных процессов, образованных сигналами двух видов. Целью изобретения является повышение точности фильтрации. В двухканальном адаптивном фильтре учитывается влияние состояния фотодетектора на оценки сигналов и принимаемые решения, Двухканальный адаптивный фильтр содержит два формирователя 1 и 2 оценок входного сигнала, формирователь 3 поправок оценок входного сигнала, блок 4 оценки апостериорных вероятностей, формирователь 5 весовых козффициентов и блок 6 сравнения, 4 з,п.ф-лы, 5 ил.
1 {()
dX,(t} = — — XÄ {t) dt+
° + dNtil {т)), 1 { )
55 где Хд — ток фотодетектора при приеме
0) сигнала Л(1(1); т- постоянная времени фотодетектора;
N() — пуассоновский процесс.
Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано для фильтрации случайных процессов, образованных сигналами двух видов, Цель изобретения — повышение точно- 5 сти фильтрации.
На фиг. 1 представлена электрическая структурная схема адаптивного двухканального фильтра; на фиг. 2 — схема формирователя оценок входного сигнала; на фиг. 3 — 10 схема формирователя поправок оценок входного сигнала; на фиг, 4 — схема блока оценки апостериорных вероятностей; на фиг, 5 — схема формирователя весовых коэффициентов. 15
Адаптивный двухканальный фильтр (фиг. 1) содержит первый 1 и второй 2 формирователи оценок входного сигнала, формирователь 3 поправок оценок входного сигнала, блок 4 оценки апостериорных ве- 20 роятностей, формирователь 5 весовых коэффициентов и блок 6 сравнения.
Первый .1 и второй 2 формирователя оценки входного сигнала (фиг. 2) содержат вычислительный блок 7,.задатчик 8 сигнала, 25 усилитель 9, сумматор 10, интегратор 11, усилитель 12. Формирователь 3 поправок оценок входного сигнала (фиг. 3) содержит делители 13 — 16, умножители 17 — 22. сумматоры 23 и 24. Блок 4 оценки апостериорных 30 вероятностей (фиг. 4) содержит умножитель
25, сумматор 26, интегратор 27, умножители
28 и 29, компаратор 30, инвертор 31.
Формирователь 5 весовых коэффициентов (фиг. 5) содержит умножители 32 — 35, 35 сумматоры 36 — 39, инвертор 40, усилитель
41. Блок 6 сравнения выполнен в виде компаратора. Остальные блоки являются стандартными блоками радиотехники, Адаптивный двухканальный фильтр ра- 40 ботает следующим образом.
Предполагается, что на вход некоторого приемного устройства (вход фотодетектора) может поступить один из р в)ух вид(сигналов с интенсивностями Л (t) и Л (t), т.е, 45 г
Л(1)= Л (t), (=1, 2. Состояние фотодетектора при приеме сигнала описывается уравнением
Наблюдаемый процесс Z (t) на выходе фотодетектора имеет вид
2()=Хд (т)+6(с), где G(t) — тепловой белый шум с известной спектральной плотностью Q.
Предполагается, что смена принимаемых сигналов происходит по пуассоновскому закону с интенсивностью Чкт, т,е. вероятности переходов определяются соотношениями
{1) {г)
il - Л; Р1г =VtzЛt;
{г) {1)
: P» =V»ht, Тогда можно показать, что оптимальный по критерию максимума апостериорной вероятности алгоритм различения сигналов соответствует системе уравнения
d «ф «(б% (е) — Х =--x + — +e О (z(e(,л д n„, Д вЂ” ZP(k(к"")н (е)
P(el=-P(e1PUee+ g P(e)U„ P(e) U,;
К=1 k=(„(e) Р(е) «(е) м(е) (е) . j y(e)
Й (х х Ч -Х 7 (P(>l (() р(ц кй Р, U(-(x"„(e(-XP(s(K „(" j Q ã-Õ P(öõ" "1), К к г де Хд — оценки состояния фотодетектора;
*(!)
P(l) — апостериорные вероятности сигналов. — поправки для производных оценок
Х„*(, Предлагаемое устройство с учетом того, что V11=Vzz--0, определяет текущий сигнал по критерию максимума апостериорной вероятности. Это осуществляется следующим образом.
Входной сигнал (сигнал с выхода фотодетектора) Z(t) поступает на первые входы
1746512
1.1 и 1.2 первого 1 и второго 2, формирователей и формирователя 5.
Кроме того, на второй 1,2 и третий t.3 входы первого формирователя 1 поступают соответственно сигнал Х P (К) Хд с выхода 5
*(K)
К
5.8 формирователя 5 и сигнал R(1) с выхода
3.9 формирователя 3, На выходе первого формирова(теля 1 в результате формируется оценка Хд* ), Аналогично на входы 2,2 и 2.3 второго формирователя 2 поступают сигналы Х P(K), Хд* и R(2) соответственно. На к
*(г)
его выходе формируется оценка Хд ().
На входы 3.1 и 3.2 формирователя 3 постнпают соответственно оценки Х *() и
*(2)
X на вход 3.3 — с выхода 4.2 блока 4 сигнал P),,на вход 3.4 — с выхода 4,3 блока
4 сигнал P ), на вход 3,5 — с выхода 5,6
2) формирователя 5 сигнал V2 на вход (1)
3.6 — с выхода 5.7 формирователя 5 сигнал
V2 на вход 3,7 — с выхода 4.4 блока 4 (2) сигнал P на вход 3,8 — с выхода 4.5 блока (г)
4 сигнал P),,В результате на выходах 3,9 и .3,10 форми )ователя 3 образуются сигналы поправок R ) и R(2) соответственно.
На вход 4,1 блока 4 поступает сигнал
Чг с выхода 5.6 формирователя 5, à íà его (1) выходах 4.1. 4.3, 4.4. 4 5 фоомвоуютоа соответственно сигналы P (, P,,Р, Р (1 ) (1
На входы 5.2 и 5.3 формирователя 5 соответственно поступают оценки Хд и т (1)
Хд* с выходов первого 1 и второго 2 формирователей, а на входы 5,4 и 5,5 соответстВеННо поступают, сигналы Р и Р с (1) 2) выходов 4,2 и 4:3 блока 4. На выходах 5,6 и
5.7 формирователя 5 орми 1уЮтся соответственно сигналы Vz() и Vz ), а на выходе
5.8 — сигнал Х Р(К)Хд*().
Сигналы Р() и Р() с выходов 4.2, 4,3 блока 4 соответствуют апостериорным вероятностям наличия первого и второго сиг(1) (г) налов Л (t), Л (с). Эти сигналы сравниваются в решающем блоке 6 и при 45 наличии уровня логической единицы прини(1) мается решение о наличии сигнала Л (t), (2) а нуля — сигнала Л ().
Таким образом, благодаря введению дополнительных блоков и связей существенно повышается точность фильтрации. поскольку учитывается влияние фотодетектора на оценки сигналов и принимаемые решения.
Формула изобретения
1.. Адаптивный двухканальный фильтр, содержащий блок сравнения и блок оценки апостериорных вероятностей. о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения точности фильтрации, введены первый и второй формирователи оценок входного сигнала, формирователь поправок оценок входного сигнала и формирователь весовых коэффициентов, информационный вход которого объединен . с первыми информационными входами первого и втОрого формирователя оценок входного сигнала, выходы которых соединены соответственно. с входами сигналов первой и второй оценки состояния фотодетектора формирователя поправок оценок входного сигнала и соответственно с входами сигналов первой и второй оценки состояния фотодетектора формирователя весовых коэффициентов, четвертый и пятый входы которого соединены соответственно с первым и вторым входами блока сравнения, с первым и вторым выходами соответственно блока оценки апостериорных вероятностей, соответственно с входами сигналов первой и второй оценок апостериорных вероятностей формирователя поправок оценок входного сигнала, вход сигнала первого весового коэффициента которого соединен с входом блока оценки апостериорных вероятностей и первым выходом формирователя весовых коэффициентов, второй и третий выходы которого соединены соответственно с входом сигна-. ла второго весового коэффициента формирователя поправок оценок входного сигнала и входами сигналов весового коэф-. фициента первого и второго формирователей оценок входного сигнала. входы сигналов поправок которых соединены с первым и вторым выходами формирователя поправок оценок входного сигнала соответственно, первый и второй входы сигналов оценки которого соединены с третьим и четвертым выходами блока оценки апостериорных вероятностей соответственно.
2, Фильтр по и. 1, отл ич а ю щий с я тем, что формирователь оценок входного сигнала содержит последовательно соединенные вычислительный блок, первый вход которого является информационным входом, а третий вход — входом сигнала поправки формирователя оценок входного сигнала, сумматор, интегратор и первый усилитель, выход которого соединен с вторым входом сумматора, а также последовательно соединенные задатчик сигнала и второй усилитель, выход которого соединен с третьим входом сумматора, четвертый вход которого является входом сигнала весового коэффициента формирователя оценок входного сигнала, выходом которого является выход интегратора, 1746512
3. Фильтр по и. 1, отличающийся тем, что формирователь поправок оценок входного сигнала содержит первый, второй и третий умножители, первые входы которых являются входом сигнала первой оценки состояния фотодетектора формирователя поправок оценок входного сигнала, первый сумматор, первый вход которого соединен с выходами первого, второго и третьего умножителей, четвертый, пятый и шестой умножители, первые входы которых являются входом сигнала второй оценки состояния фотодетектора формирователя поправок оценок входного сигнала, второй сумматор, первый вход которого соединен с выходами четвертого, пятого и шестого умножителей, первый делитель, выход которого соединен с вторым входом второго умножителя, последовательно соединенные второй делитель и седьмой умножитель, выход которого соединен с вторым входом первого сумматора, третий делитель, выход которого соединен с вторым входом пятого умножителя, последовательно соединенные четвертый делитель.и восьмой умножитель, выход которого соединен с вторым входом второго сумматора, причем вторые входы седьмого и восьмого умножителей соединены с входами четвертого и первого умножителей соответственно, первые входы первого, второго и четвертого делителей являются входом сигнала первой оценки апостериорной вероятности формирователя поправок оценок входного сигнала, входом сигнала второй оценки апостериорной вероятности которого являются первый вход третьего умножителя и вторые входы второго и четвертого умножителей, а входами сигналов первого весового коэффициента, второго весового коэффициента, входом сигнала второй оценки и первым и вторым выходами формирователя поправок оценок входного сигнала являются вторые входы шестого и третьего умножителей, вторые входы третьего и первого делителей и выходы первого и второго сумматоров соответственно.
4. Фильтр по и, 1, отличающийся тем, что блок оценки апостериорных вероят5 ностей содержит инвертор, первый умножитель и последовательно соединенные второй умножитель, сумматор,, интегратор, компаратор и третий умножитель, выход которого соединен с вторым входом суммато10 ра, третий вход которого соединен с выходом первого умножителя, вход которого соединен с вь!ходом интегратора и первым входом второго умножителя, второй вход которого является входом блока оцен15 ки апостериорных вероятностей, первым, вторым, третьим и четвертым выходами которого являются выходы интегратора, компаратора, инвертора и сумматора соответственно, причем вход инвертора соеди20 нен с выходом сумматора, 5. Фильтр по и. 1, содержащий последовательно соединенные первые сумматор. и умножитель, последовательно соединенные вторые сумматор и умножитель, последова25 тельно соединенные третий умножитель, третий сумматор, инвертор, четвертый сумматор и усилитель, выход которого соединен с вторыми входами первого и второго умножителей, а также пятый умножитель, выход
30 которого соединен с вторым входом третьего сумматора, причем выход инвертора соединен с первыми входами первого и второго сумматоров, вторые входы которых соединены с первыми входами третьего и пятого умножите35 лей соответственно, а информационным входом, входами сигналов первой и второй оценок состояния фотодетектора, входами сигналов первой и второй оценки апостериорных вероятностей и первым, вторым и третьим выхода40 ми формирователя весовых коэффициентов являются второй вход четвертого сумматора, первые входы третьего и пятого умножителей, вторые входы третьего и пятого умножителей и выходы первого и второго умножителей и ин45 вертора соответственно, 1746512
17465.1 2
Заказ 2402 Тираж . Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035, Москва, Ж-35, Рэушская наб., 4/5
Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101
Ъ
Редактор И.Шулла
Составитель С.Музычук
Техред M.Ìîðråíòàë Корректор О,Густи
