Устройство адаптивной настройки корректирующего фильтра с весовым квазикогерентным сложением теста
Полезная модель относится к области электрорадиотехники и связи, и может быть использована в системах одночастотной передачи данных с адаптивной коррекцией сигналов на приемной стороне по каналам с замираниями и межсимвольной интерференцией. Устройство содержит n отводную линию задержки, n-1 корреляторов, n-1 умножителей, первый сумматор, второй сумматор, блок деления, блок расчета импульсной характеристики корректирующего фильтра. Техническим результатом является повышение точности расчета импульсной характеристики корректирующего фильтра, и как следствие повышение помехоустойчивости, за счет взвешенного квазикогерентного сложения тестовых сигналов и компенсации при этом аддитивного шума, 2 ил.
Полезная модель относится к области электрорадиотехники и связи, и может быть использована в системах одночастотной передачи данных с адаптивной коррекцией сигналов на приемной стороне по каналам с замираниями и межсимвольной интерференцией.
Сущность адаптивной коррекции заключается в построении корректирующего фильтра, уменьшающего искажения сигнала, являющиеся следствием замираний и многолучевого распространения в канале связи, в частности в коротковолновом радиоканале, для чего в передаваемый сигнал осуществляют периодические вставки известного на приемной стороне тестового сигнала. Такой подход используется в современных зарубежных стандартах, таких как ARINC-635 и MIL-STD-188-110-В.
Наиболее близким к заявленному техническому решению является устройство адаптивной настройки корректирующего фильтра, описанное в [Березовский В.А., Дулькейт И.В., Савицкий O.K. Современная декаметровая радиосвязь: оборудование, системы и комплексы / Под ред. В.А. Березовского. - М.: Радиотехника, 2011. - 444 с], принятое за прототип. Устройство содержит блок расчета импульсной характеристики корректирующего фильтра, в котором осуществляется расчет импульсной характеристики корректирующего фильтра, выход которого является выходом устройства, необходимой для последующей настройки корректирующего фильтра. Для расчета импульсной характеристики корректирующего фильтра в блоке расчета импульсной характеристики корректирующего фильтра может быть реализован, например, метод матричного фильтра [Березовский В.А., Дулькейт И.В., Савицкий O.K. Современная декаметровая радиосвязь: оборудование, системы и комплексы / Под ред. В.А. Березовского. - М.: Радиотехника, 2011. - 444 с], метод наименьших квадратов (алгоритм LMS) [Джиган В.И. Адаптивная фильтрация сигналов: теория и алгоритмы. М.: Техносфера, 2013. - 528 с], либо алгоритм RLS [Джиган В.И. Адаптивная фильтрация сигналов: теория и алгоритмы. М.: Техносфера, 2013. - 528 с]. Выбор конкретного алгоритма расчета определяется исходя из требуемой скорости сходимости и вычислительных возможностей.
К недостаткам прототипа относится то, что при низких значениях отношения сигнал/шум точность настройки корректирующего фильтра значительно ухудшается, что приводит к снижению качества коррекции, и как следствие снижению помехоустойчивости.
Целью полезной модели является повышение помехоустойчивости и точности расчета импульсной характеристики корректирующего фильтра.
Поставленная цель достигается тем, что в устройство адаптивной настройки корректирующего фильтра с весовым квазикогерентным сложением теста, содержащее блок расчета импульсной характеристики корректирующего фильтра, в котором осуществляют расчет импульсной характеристики корректирующего фильтра, выход которого является выходом устройства, введены n отводная линия задержки, n-1 коррелятор, n-1 умножитель, первый сумматор, второй сумматор, блок деления, при этом входом устройства является вход n отводной линии задержки, с каждого из n выходов которой поступают тестовые сигналы длиной LТ, задержанные на интервал равный длине информационного сигнала LИ, причем первые n1 выходов и последние n2 выходов n отводной линии задержки соединены с первыми входами n1+n2=n-1 соответствующих корреляторов, второй вход которых соединен с 0-ым выходом n отводной линии задержки, при этом во всех корреляторах рассчитывают коэффициент корреляции - весовой коэффициент между поступившими тестовыми сигналами, с выхода каждого коррелятора весовой коэффициент подают на первый вход соответствующего умножителя, а также на соответствующий вход первого сумматора, в котором сумму значений всех поступивших весовых коэффициентов складывают с единицей, получая усредняющий коэффициент, второй вход умножителей соединен с одним из соответствующих первых n1 выходов или одним из последних n2 выходов n отводной лини задержки, в которых поступившие тестовые сигналы умножают на соответствующий весовой коэффициент, выходы каждого умножителя, а также 0-ой выход n отводной линии задержки соединены с соответствующим входом второго сумматора, в котором складывают поступившие тестовые сигналы и в результате на выходе второго сумматора получают суммарный взвешенный тестовый сигнал, который передают на первый вход блока деления, на второй вход которого с выхода первого сумматора передают усредняющий коэффициент, в блоке деления суммарный взвешенный тестовый сигнал делят на усредняющий коэффициент, получая на выходе усредненный суммарный взвешенный тестовый сигнал, который с выхода блока деления передают на вход блока расчета импульсной характеристики корректирующего фильтра.
Структурная схема предлагаемого устройства изображена на фиг 1. Она содержит n отводную линию задержки 1, вход которой является входом устройства, первые n1 выходов и последние n2 выходов которой соединены с входами n-1=n1+n2 соответствующих корреляторов 2.-n1, 
2.-1, 2.12.n2, второй вход которых соединен с 0-ым выходом n отводной линии задержки 1. Выход каждого n-1=n1+n2 коррелятора 2.-n1, 2.-1, 2.12.n2 соединен с первым входом соответствующего умножителя 3.-n1, 3.-1, 3.13.n2, а также с соответствующим входом первого сумматора 6. Второй вход умножителя 3.-n1, 3.-1, 3.13.n2 соединен с первыми n1 выходами и последними n2 выходами n отводной линии задержки 1. Выходы n-1=n1+n2 умножителя 3.-n1, 3.-1, 3.13.n2, а также 0-ой выход n отводной линии задержки 1 соединены с соответствующими n входами второго сумматора 4. Выход второго сумматора 4 соединен с первым входом блока деления 5, второй вход которого соединен с выходом первого сумматора 6. Выход блока деления соединен с входом блока расчета импульсной характеристики корректирующего фильтра 7, выход которого является выходом устройства.
Работа устройства осуществляется следующим образом.
На вход n отводной линии задержки 1, вход которой является входом устройства, поступает сигнал, содержащий периодически повторяющиеся тестовые и информационные сигналы. Структура такого сигнала представлена на фиг. 2. При этом длина каждого тестового сигнала составляет LТ, длина каждого информационного сигнала LИ. Количество отводов (выходов) линии задержки 1 равное n может быть различным и выбирается исходя из конкретного применения. С каждого из n выходов n отводной линии задержки 1 поступают тестовые сигналы длиной LТ, задержанные на интервал равный длине информационного сигнала LИ . При этом с первых n1 и последних n2 выходов n отводной линии задержки 1 тестовые сигналы поступают на первый вход соответствующих n-1=n1+n2 корреляторов 2.-n1, 2.-1, 2.12.n2. А с 0-го выхода n отводной линии задержки 1 тестовый сигнал подают на второй вход каждого из n-1 корреляторов 2.-n1, 2.-1, 2.12.n2.
На выходе каждого из n-1 коррелятора 2.-n1, 2.-1, 2.12.n2 получают весовые коэффициенты:
, k=-n1-1,1n2,
где S0(i) - тестовый сигнал, поступивший с 0-го выхода n отводной линии задержки 1; S k(i) - тестовый сигнал, поступивший с k-го выхода n отводной линии задержки 1.
Полученные весовые коэффициенты передают на первый вход соответствующих умножителей 3.-n1, 3.-1, 3.13.n2, а также на соответствующие входы первого сумматора 6. А на второй вход умножителей 3.-n1, 3.-1, 3.13.n2 с первых n1 и последних n2 выходов n отводной линии задержки 1 подают тестовые сигналы. В результате на выходе умножителей 3.-n1, 3.-1, 3.13.n2 получают тестовые сигналы, умноженные на соответствующие весовые коэффициенты, которые подают на соответствующие входы второго сумматора 4. Также на соответствующий вход второго сумматора 4 подают тесовый сигнал с 0-го выхода n отводной линии задержки 1.
Во втором сумматоре 4 осуществляется сложение n тестовых сигналов, в результате чего на выходе второго сумматора 4 получают суммарный взвешенный тестовый сигнал, который передают на первый вход блока деления 5. На второй вход блока деления 5 с выхода первого сумматора 6 передают сумму всех поступивших весовых коэффициентов, сложенную с единицей, то есть усредняющий коэффициент вида:
,
где 
(k) - значение весового коэффициента, причем (0)=1.
В блоке деления 5 осуществляют деление суммарного взвешенного тестового сигнала на усредняющий коэффициент V, получая усредненный суммарный взвешенный тестовый сигнал, мощность которого близка к мощности одного тестового сигнала, а мощность шума меньше в V раз. С выхода блока деления 5 суммарный тестовый сигнал поступает на вход блока расчета импульсной характеристики корректирующего фильтра 7, на выходе которого получают искомую импульсную характеристику корректирующего фильтра, необходимую для последующей настройки корректирующего фильтра. Для расчета импульсной характеристики корректирующего фильтра в блоке расчета импульсной характеристики корректирующего фильтра 7 может быть реализован, например, метод матричного фильтра [Березовский В.А., Дулькейт И.В., Савицкий O.K. Современная декаметровая радиосвязь: оборудование, системы и комплексы / Под ред. В.А. Березовского. - М.: Радиотехника, 2011. - 444 с], метод наименьших квадратов (алгоритм LMS) [Джиган В.И. Адаптивная фильтрация сигналов: теория и алгоритмы. М.: Техносфера, 2013. - 528 с], либо алгоритм RLS [Джиган В.И. Адаптивная фильтрация сигналов: теория и алгоритмы. М.: Техносфера, 2013. - 528 с].
Результатом, получаемым на выходе блока расчета импульсной характеристики корректирующего фильтра 7, является импульсная характеристика в виде: h(m), m=0M-1, где M - конечное количество коэффициентов корректирующего фильтра, представляющего собой фильтр с конечной импульсной характеристикой.
Предлагаемое устройство может быть использовано в системах одночастотной передачи данных с адаптивной коррекцией сигналов на приемной стороне, по каналам с замираниями и межсимвольной интерференцией.
Предлагаемое устройство обеспечивает повышение точности расчета импульсной характеристики корректирующего фильтра, и как следствие повышение помехоустойчивости, за счет взвешенного квазикогерентного сложения тестовых сигналов и компенсации при этом аддитивного шума.
Устройство адаптивной настройки корректирующего фильтра с весовым квазикогерентным сложением теста, содержащее блок расчета импульсной характеристики корректирующего фильтра, в котором осуществляют расчет импульсной характеристики корректирующего фильтра, выход которого является выходом устройства, отличающееся тем, что введены n отводная линия задержки, n-1 коррелятор, n-1 умножитель, первый сумматор, второй сумматор, блок деления, при этом входом устройства является вход n отводной линии задержки, с каждого из n выходов которой поступают тестовые сигналы длиной LT, задержанные на интервал равный длине информационного сигнала LИ, причем первые n1 выходов и последние n2 выходов n отводной линии задержки соединены с первыми входами n1+n2=n-1 соответствующих корреляторов, второй вход которых соединен с 0-м выходом n отводной линии задержки, при этом во всех корреляторах рассчитывают коэффициент корреляции - весовой коэффициент между поступившими тестовыми сигналами, с выхода каждого коррелятора весовой коэффициент подают на первый вход соответствующего умножителя, а также на соответствующий вход первого сумматора, в котором сумму значений всех поступивших весовых коэффициентов складывают с единицей, получая усредняющий коэффициент, второй вход умножителей соединен с одним из соответствующих первых n1 выходов или одним из последних n2 выходов n отводной линии задержки, в которых поступившие тестовые сигналы умножают на соответствующий весовой коэффициент, выходы каждого умножителя, а также 0-й выход n отводной линии задержки соединены с соответствующим входом второго сумматора, в котором складывают поступившие тестовые сигналы и в результате на выходе второго сумматора получают суммарный взвешенный тестовый сигнал, который передают на первый вход блока деления, на второй вход которого с выхода первого сумматора передают усредняющий коэффициент, в блоке деления суммарный взвешенный тестовый сигнал делят на усредняющий коэффициент, получая на выходе усредненный суммарный взвешенный тестовый сигнал, который с выхода блока деления передают на вход блока расчета импульсной характеристики корректирующего фильтра.
