Сумматор разнесенных сигналов
Сумматор разнесенных сигналов относится к области передачи сигналов и предназначен для использования в системах связи с пространственным разнесением, в частности, системах дальней тропосферной радиосвязи. При реализации сложения весовые коэффициенты складываемых сигналов регулируются обратно пропорционально уровню аддитивного шума в ветвях разнесения и пропорционально уровню входных сигналов, которые, наряду с полезными составляющими, содержат также компоненты аддитивного шума. При этом величина весовых коэффициентов не точно соответствует требуемой для оптимального сложения. В предлагаемом сумматоре разнесенных сигналов величина весовых коэффициентов дополнительно корректируется с учетом уровня шума. Таким образом, предлагаемое устройство обеспечивает взвешивающие коэффициенты, действительно обеспечивающие оптимальное сложение разнесенных сигналов. Применение предлагаемого сумматора разнесенных сигналов позволяет повысить помехоустойчивость тропосферной радиосвязи.
Предлагаемый сумматор разнесенных сигналов относится к области передачи сигналов и предназначен для использования в системах связи с пространственным разнесением, в частности, системах дальней тропосферной радиосвязи.
Известны устройства обработки разнесенных сигналов (см., например, Гусятинский И.А. и др. Дальняя тропосферная связь. М, «Связь», 1968, §5.6, Катунин Т.П. и др. Телекоммуникационные системы и сети. Радиосвязь, радиовещание, телевидение. Т.2 - М: Горячая линия - Телеком, 2004, гл. 11
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство, описанное в книге: В.В. Крухмалев и др. Основы построения телекоммуникационных систем и сетей. - М.: Горячая линия - Телеком, 2004, часть 7. Оно содержит в каждой ветви разнесения измерители мощности аддитивного шума амплитудные детекторы, усилители и общие для всех ветвей усилитель и сумматор. Входы каждой ветви соединены через усилители со входами сумматора, а также через измеритель мощности аддитивного шума и амплитудный детектор со вторыми входами усилителей.
Сигнал на выходе измерителя мощности аддитивных шумов обратно пропорционален мощности аддитивного шума данной ветви разнесения.
Известные устройства не обеспечивают высокой помехоустойчивости систем связи с разнесением, особенно при небольших отношениях сигнал/шум.
Как известно (см, например, книгу: Системы мобильной связи / В.П. Ипатов и др. - М.: Горячая линия - Телеком, 2003) для обеспечения максимально помехоустойчивого приема разнесенных сигналов необходимо осуществлять сложение разнесенных сигналов с оптимальными взвешивающими коэффициентами, определяемыми, как:
где ai - взвешивающий коэффициент i-той ветви разнесения; Ui - амплитуда i-той ветви разнесения; 
- средняя мощность шума i-той ветви разнесения.
При отклонении реальных значений взвешивающих коэффициентов от определяемых формулой (1), помехоустойчивость устройства обработки разнесенных сигналов значительно падает.
Известные устройства обработки обеспечивают оптимальные взвешивающие коэффициенты bi, пропорциональные общему уровню сигнала UiBX и обратно пропорциональный мощности аддитивного шума Pai в каждой ветви. Эти коэффициенты равны:
b i=S1S2,
где S 1=1/Pai; 
, поскольку информационный сигнал и аддитивный шум на ходе i-той ветви некоррелированы.
Таким образом, реальные взвешивающие коэффициенты известных устройств имеют вид:
,
то есть отличается от действительно оптимальных взвешивающих коэффициентов. Это отличие особенно велико в моменты времени, соответствующие небольшим значениям отношения «сигнал/шум», то есть именно в те моменты, когда применение разнесенных сигналов особенно эффективно, что существенно снижает помехоустойчивость тропосферной радиосвязи. Кроме этого, поскольку в реальных условиях всегда Pai>0, то помехоустойчивость известных устройств всегда ниже оптимальной.
Задачей данной полезной модели является повышение помехоустойчивости связи с использованием разнесенного приема радиосигналов.
Поставленная задача решается тем, что в сумматор разнесенных сигналов, содержащий N ветвей разнесения, каждая из которых состоит из амплитудного детектора, измерителя мощности аддитивных шумов и общего для всех ветвей сумматора, в каждую ветвь разнесения введен перемножитель и трехвходовый управляемый усилитель, сигнальный вход которого соединен с выходом перемножителя, первый управляемый вход с выходом амплитудного детектора, второй управляемый вход с выходом измерителя мощности аддитивных шумов, а выход с одним из входов сумматора, при этом коэффициент передачи управляемого усилителя данной ветви разнесения определяется по формуле:
,
где x1 - выходной сигнал амплитудного детектора данной ветви; x2 - выходной сигнал измерителя мощности аддитивных шумов, обратно пропорциональный мощности аддитивных шумов данной ветви разнесения.
На чертеже (Фиг. 1) представлена структурная схема сумматора разнесенных сигналов.
Предлагаемое устройство состоит из N ветвей разнесения, в каждой из которых содержится перемножитель 1, измеритель мощности аддитивных шумов 2, амплитудный детектор 3, управляемый усилитель 4 и общий для всех ветвей сумматор 5.
При этом первый вход перемножителя 1 и входы измерителя мощности аддитивных шумов 2 и амплитудного детектора 3 соединены между собой. Выход амплитудного детектора 3 соединен с первым управляющим входом управляемого усилителя 4, выход измерителя мощности аддитивных шумов 2 - со вторым входом перемножителя 1 и вторым управляющим входом управляемого усилителя 4. Выход перемножителя 1 подключен к сигнальному входу управляемого усилителя 4, а его выход к одному из входов сумматора 5.
Устройство работает следующим образом. Разнесенный сигнал данной ветви разнесения поступает на входы перемножителя 1, измерителя мощности аддитивных шумов 2 и амплитудного детектора 3. Сигнал на выходе амплитудного детектора 3 пропорционален амплитуде входного сигнала, представляющего собой сумму информационного сигнала и аддитивного шума. Сигнал на выходе измерителя мощности аддитивных шумов 2 обратно пропорционален мощности аддитивных шумов в данной ветви. Перемножитель 1 умножает сигнал данной ветви на выходной сигнал измерителя мощности аддитивных шумов 2. Выходной сигнал управляемого усилителя 4 суммируется в сумматоре 5 с выходными сигналами управляемых усилителей других ветвей разнесения. Коэффициент передачи S3 сигнала управляемого усилителя 4 зависит от выходных сигналов амплитудного детектора 3 и измерителя мощности аддитивных шумов 2.
Таким образом, обеспечивается результирующий коэффициент передачи i-той ветви.
где S3 - коэффициент передачи управляемого усилителя:
x1 - сигнал первого управляющего входа; x2 - сигнал второго управляющего входа. Но x1 - сигнал с выхода амплитудного детектора:
Подставляя (4) в (3) и (2), имеем
.
Таким образом, предлагаемое устройство обеспечивает взвешивающие коэффициенты bi=a i, действительно обеспечивающие оптимальное сложение разнесенных сигналов.
Применение предлагаемого сумматора разнесенных сигналов обеспечивает оптимальные значения взвешивающих коэффициентов при обработке входных сигналов различных ветвей разнесения, что ведет к повышению помехоустойчивости тропосферной радиосвязи.
Сумматор разнесенных сигналов, содержащий N ветвей разнесения, каждая из которых состоит из амплитудного детектора, измерителя мощности аддитивных шумов и общего для всех ветвей сумматора, отличающийся тем, что в него в каждую ветвь разнесения введен перемножитель и трехвходовый управляемый усилитель, сигнальный вход которого соединен с выходом перемножителя, первый управляемый вход управляемого усилителя соединен с выходом амплитудного детектора, второй управляемый вход управляемого усилителя - с выходом измерителя мощности аддитивных шумов и вторым входом перемножителя, а выход управляемого усилителя - с одним из входов сумматора, первый вход перемножителя, входы измерителя мощности аддитивных шумов и амплитудного детектора подключены к входу ветви разнесения сумматора разнесенных сигналов, при этом коэффициент передачи управляемого усилителя данной ветви разнесения определяется по формуле:
,
где x1 - выходной сигнал амплитудного детектора данной ветви; x2 - выходной сигнал измерителя мощности аддитивных шумов, обратно пропорциональный мощности аддитивных шумов данной ветви разнесения.
