Устройство обработки цифровых сигналов

Устройство обработки цифровых сигналов относится к технике радиосвязи и может быть использовано при передаче цифровых сигналов по каналам с разнесением. Додетектное сложение без потери помехоустойчивости заменяется комбинацией последетекторного сложения и логической обработки сигналов после суммирования и сравнения с порогом. Совместное применение подобного метода и метода автовыбора позволяет реализовать сложение, близкое к оптимальному, но без использования предварительного фазирования складываемых разнесенных сигналов и регулировки их весовых коэффициентов. Предложено устройство для реализации указанного метода. Применение предложенного устройства дает возможность значительно повысить надежность и помехоустойчивость передачи цифровых сигналов по каналам с разнесением.

Устройство обработки цифровых сигналов относится к технике радиосвязи и может быть использовано при передаче цифровых сигналов по каналам с разнесением.

При прохождении трасс передачи (например, тропосферных или ионосферных) разнесенные сигналы значительно изменяются по уровню и приобретают различный и также изменяющийся относительный фазовый сдвиг из-за воздействия замираний, причем при быстрых замираниях изменения сигналов в разных каналах разнесения происходят, как правило, независимо.

Известны различные устройства обработки цифровых сигналов, принимаемых по каналам с разнесением, описанные, например, в кн.: В.А. Васин и др. Радиосистемы передачи информации. - М.: Горячая линия - Телеком, 2005, или в кн.: В.В.Крухмалев и др. Основы построения телекоммуникационных систем и сетей. - М.: Горячая линия - Телеком, 2004.

Соответствующие устройства обработки разнесенных сигналов содержат (при использовании линейного додетекторного сложения разнесенных сигналов) блоки предварительного фазирования разнесенных сигналов, сумматоры разнесенных сигналов и детекторы разнесенных сигналов, которые в случае приема цифровых сигналов реализуются в виде последовательно соединенных демодулятора и порогового элемента, вырабатывающего решение о передаваемом символе. Разнесенные сигналы предварительно выравниваются по фазе, далее складываются, далее детектируются.

При использовании выбора максимального из сигналов (автовыбора) предварительно выбирается наибольший по уровню сигнал, который и детектируется. При использовании оптимального сложения после предварительного фазирования сигналы складываются в сумматоре с различными весовыми коэффициентами, определяемыми состоянием разнесенных каналов передачи в текущий момент и пропорциональными уровням сигналов.

Все указанные аналоги обладают рядом недостатков. Линейное додетекторное сложение требует реализации блоков фазирования, что усложняет устройство и уменьшает надежность его работы. Кроме того, линейное сложение уступает по помехоустойчивости автовыбору при значительном различии уровней разнесенных сигналов и уступает также оптимальному сложению при любых соотношениях уровней объединяемых сигналов. Автовыбор, в свою очередь, не требует предварительного фазирования сигналов, но уступает по помехоустойчивости линейному сложению при несильно различающихся уровнях разнесенных сигналов, и уступает оптимальному сложению при любых уровнях сигналов.

Оптимальное сложение требует сложных блоков регулировки фазы и весовых коэффициентов, что снижает надежность работы устройства, кроме того, точное вычисление требуемых весовых коэффициентов встречает определенные трудности, а при неточном обеспечении весовых коэффициентов помехоустойчивость устройства может значительно снизиться, уступая и линейному сложению, и автовыбору.

Таким образом, аналоги не обеспечивают нужной надежности и помехоустойчивости при передаче цифровых сигналов.

Ближайшим по технической сущности прототипом к заявляемому техническому решению является изобретение по авторскому свидетельству СССР 919110, МКИ Н04В 7/02 на «Устройство сложения разнесенных сигналов» авторов Полушина П.А., Самойлова А.Г., Тараканкова С.П.

Устройство предназначено для приема разнесенных сигналов с частотной модуляцией и содержит регулируемые усилители, блоки АРУ, частотные детекторы, сумматоры, вычитатели, пороговые элементы, элементы задержки, логический элемент (элемент «И») и коммутатор. Принцип работы прототипа основан на одновременном использовании сигналов додетекторного и последетекторного сложения. При этом осуществляется автовыбор наилучшего из них.

Недостатками прототипа являются недостаточная помехоустойчивость и надежность передачи информации, так как для использования линейного сложения также необходимо предварительное фазирование, кроме того, прототип может использоваться только при частотной модуляции.

Задачей данной полезной модели является повышение помехоустойчивости и надежности передачи цифровой информации по разнесенным каналам.

Поставленная задача решается тем, что в устройство, содержащее первый и второй сумматоры, первый и второй пороговые элементы, первый коммутатор, введены первый и второй амплитудные детекторы, первый и второй усреднители, первый и второй демодуляторы, третий пороговый элемент, аттенюатор, блок сравнения, второй и третий коммутаторы, элемент «ИЛИ» и логическая схема, при этом один из входов устройства через последовательно соединенные первый амплитудный детектор и первый усреднитель подключен ко входу второго сумматора и к первому входу блока сравнения, а через первый демодулятор - ко входу первого порогового элемента и к одному из входов первого сумматора, второй вход устройства через последовательно соединенные второй амплитудный детектор и второй усреднитель подключен к другому входу второго сумматора и к третьему входу блока сравнения, а через второй демодулятор - ко входу второго порогового элемента и к другому входу первого сумматора, выход второго сумматора через аттенюатор соединен со вторым входом блока сравнения, а выход первого сумматора через третий пороговый элемент - с третьим входом логической схемы, выход первого порогового элемента подключен к сигнальному входу первого коммутатора и к первому входу логической схемы, выход второго порогового элемента подключен к сигнальному входу третьего коммутатора и ко второму входу логической схемы, а выход логической схемы - к сигнальному входу второго коммутатора, первый, второй и третий выходы блока сравнения соединены, соответственно, с управляющими входами первого, второго и третьего коммутаторов, а выходы всех коммутаторов соединены со входами элемента «ИЛИ».

На чертежах представлены: на фиг.1 - структурная схема устройства обработки цифровых сигналов; на фиг.2 - пример реализации блока сравнения; на фиг.3 - рисунок, поясняющий определение помехоустойчивости при последетекторной обработке; на фиг.4 - рисунок, поясняющий определение помехоустойчивости при додетекторном сложении и приеме отрицательного сигнала; на фиг.5 - рисунок, поясняющий определение помехоустойчивости при додетекторном сложении и приеме положительного сигнала; на фиг.6 - структурная схема, поясняющая работу метода, заменяющего линейное сложение; на фиг.7 - рисунок, поясняющий работу при разных уровнях принимаемых разнесенных сигналов; на фиг.8 - рисунок, поясняющий свойства метода при объединении автовыбора и линейного сложения.

На фиг.1 обозначены: первый 1 и второй 2 амплитудные детекторы; первый 3 и второй 4 усреднители; первый 5 и второй 6 демодуляторы; первый 7 и второй 8 сумматоры; первый 9, второй 10 и третий 11 пороговые элементы; аттенюатор 12; блок сравнения 13; первый 14, второй 15 и третий 16 коммутаторы; элемент «ИЛИ» 17, логическая схема 18.

При этом вход первого демодулятора 5 через первый амплитудный детектор 1 и первый усреднитель 3 соединен с первым входом блока сравнения 13 и с одним из входов второго сумматора 8, вход второго демодулятора 6 через второй амплитудный детектор 2 и второй усреднитель 4 соединен с третьим входом блока сравнения 13 и с другим входом второго сумматора 8, а его выход через аттенюатор 12 - со вторым входом блока сравнения 13, выходы первого 5 и второго 6 демодуляторов подключены ко входам первого 7 сумматора и через первый и 9 второй 10 пороговые элементы подключены к сигнальным входам, соответственно, первого 14 и третьего 16 коммутаторов, а также к первому и второму входам логической схемы 18, к третьему входу которой через третий пороговый элемент 11 подключен выход первого сумматора 7, выход логической схемы 18 соединен с сигнальным входом второго коммутатора 15, первый, второй и третий выходы блока сравнения 13 соединены, соответственно, с управляющими входами первого 14, второго 15 и третьего 16 коммутаторов, а выходы всех коммутаторов - со входами элемента «ИЛИ» 17.

На фиг.2 обозначены: первый 19, второй 20 и третий 21 вычитатели, четвертый 22, пятый 23 и шестой 24 пороговые элементы; первый 25, второй 26 и третий 27 элементы «НЕ»; первый 28, второй 29 и третий 30 элементы «И».

При этом к первому входу блока сравнения подключены входы первого 19 и третьего 21 вычитателей, ко второму входу блока сравнения подключен один из входов второго вычитателя 20 и другой вход первого вычитателя 19, к третьему входу блока сравнения подключены другие входы второго 20 и третьего 21 вычитателей, выход первого 19 вычитателя через четвертый пороговый элемент 22 соединен со входом первого 28 элемента «И» и через первый 25 элемент «НЕ» со входом второго 29 элемента «И», выход второго вычитателя 20 через пятый 23 пороговый элемент соединен с другим входом второго 29 элемента «И» и через второй 26 элемент «НЕ» - со входом третьего 30 элемента «И», выход третьего вычитателя 21 через шестой пороговый элемент 24 соединен с другим входом первого 28 элемента «И» и через третий 27 элемент «НЕ» - с другим входом третьего 30 элемента «И», выходы первого 28, второго 29 и третьего 30 элементов «И» подключены, соответственно, к первому, второму и третьему входам блока сравнения.

На фиг.6 обозначены: демодулятор первого канала 31; демодулятор второго канала 32; сумматор 33; пороговый элемент первого канала 34; пороговый элемент второго канала 35; пороговый элемент суммы 36; блок логической обработки 37.

При этом вход канала 1 через демодулятор 31 первого канала соединен с одним из входов сумматора 33 и через пороговый элемент 34 первого канала - с первым входом блока логической обработки 37, вход канала 2 через демодулятор 32 второго канала соединен с другим входом сумматора 33 и через пороговый элемент 35 второго канала - со вторым входом блока логической обработки 37, выход сумматора 33 через пороговый элемент суммы 36 подключен к третьему входу блока логической обработки 37.

Блоки устройства на фиг.1 работают следующим образом. На входы (канал 1 и канал 2) поступают сигналы принятые двумя разнесенными приемниками. Сигналы - цифровые в двоичном коде, т.е. могут принимать два значения. В первом 1 и втором 2 амплитудных детекторах измеряются их амплитуды, измеренные значения в первом 3 и втором 4 усреднителях усредняются за определенный интервал времени. Результаты усреднения поступают на первый и третий входы блока сравнения 13. Кроме того, оба результата усреднения складываются во втором сумматоре 8 и далее проходят через аттенюатор 12. Этот аттенюатор имеет постоянный коэффициент передачи, равный 1/2.

Сигнал, прошедший аттенюатор, подается на второй вход блока сравнения 13. В блоке сравнения сравниваются уровни всех трех сигналов и определяется наибольший из них. В соответствии с тем, на каком их входов присутствует наибольший уровень, блок сравнения вырабатывает сигнал логической «1» на выходе с тем же номером, какой имеет вход с наибольшим сигналом. На остальных выходах вырабатываются логические «0».

Сигналы с выходов блока сравнения подаются на соответствующие первый 14, второй 15 и третий 16 коммутаторы и являются для коммутаторов управляющими. Тот коммутатор, на чей вход поступает единица, пропускает на свой выход сигнал со своего сигнального входа. На выходах остальных двух коммутаторах присутствуют логические нули. Схема «ИЛИ» 17 объединяет выходные сигналы коммутаторов логической операцией «ИЛИ».

Входные сигналы первого и второго каналов разнесения поступают также на первый 5 и второй 6 демодуляторы. В демодуляторах входные сигналы демодулируются таким образом, что в отсутствии шумов на выходе каждого демодулятора вырабатывается положительный уровень напряжения, если на его вход поступает сигнал, соответствующий передаче логической единицы. Поступление на вход демодулятора сигнала, соответствующего передаче логического нуля, вызывает выработку на выходе демодулятора такого же по величине, как положительный, но отрицательного уровня напряжения.

Выходные сигналы демодуляторов подаются на первый 9 и второй 10 пороговые элементы. Каждый пороговый элемент вырабатывает на выходе сигнал логической единицы, если его входе напряжение выше нуля, и вырабатывает сигнал логического нуля, если на его входе сигнал ниже нуля.

Выходные сигналы с обоих демодуляторов также поступают на входы первого сумматора 7, где вырабатывается их арифметическая сумма и подается на вход третьего порогового элемента 11, который работает так же, как и два других пороговых элемента.

Сигналы с выходов всех трех пороговых элементов поступают на входы логической схемы 18. Она вычисляет логическую операцию по формуле

где через х₁, х₂ и х₃ обозначены логические сигналы на, соответственно, первом, втором и третьем входах логической схемы, через y обозначен логический сигнал на выходе логической схемы. Сигналы с выходов первого 9 и второго 10 пороговых элементов, а также с выхода логической схемы 18 подаются на сигнальные входы коммутаторов. На выход соответствующего коммутатора подается тот из этих сигналов, чей коммутатор открыт.(Подачей с блока сравнения логической единицы на его управляющий вход).

Блок сравнения работает следующим образом.

В первом 19, втором 20 и третьем 21 вычитателях вырабатываются арифметические разности напряжений на их входах. Эти разности поступают на четвертый 22, пятый 23 и шестой 24 пороговые элементы. В зависимости от знака их входных напряжений (т.е. упомянутых разностей) на выходах пороговых элементов вырабатываются сигналы логической единицы, если разность положительная, или логического нуля, если разность отрицательная.

В первом 25, втором 26 и третьем 27 элементах «НЕ» осуществляется логическая операция «НЕ». В первом 28, втором 29 и третьем 30 элементах «И» осуществляется логическая операция «И». Таким образом, на одном из выходов этого блока присутствует логическая единица, на двух других выходах - логические нули. Логическая единица присутствует выходе того номера, который равен номеру входа с сигналом наибольшего уровня.

На фиг.6 приведен фрагмент схемы с фиг.1, используемый для пояснения принципа работы, блоки этого фрагмента аналогичны блокам схемы с фиг.1.

Принцип работы устройства заключается в следующем.

При использовании методов разнесенного приема, т.е. приема одинаковых сигналов по разным каналам, появляется необходимость объединения этих сигналов с целью получить определенный выигрыш по помехоустойчивости. При этом выигрыш имеет место в двух направлениях: во-первых, в уменьшении влияния замираний сигналов; во-вторых, в увеличении отношения «сигнал/шум» (С/Ш) после объединения.

Объединение может проводиться как до детектирования, так и после детектирования. Выигрыш в обоих случаях имеет место из-за того, что в складываемых сигналах полезная составляющая (при додетекторном сложении - после предварительного фазирования разнесенных сигналов) складывается синфазно, а составляющие шумов в различных разнесенных сигналах, будучи независимыми, складываются со случайными взаимными фазовыми сдвигами, т.е. «по мощности». При одинаковой мощности шумов и равенстве уровней полезных составляющих это может дать выигрыш до 3 дБ.

Считается, что сложение сигналов до детектирования имеет преимущество по сравнению с последетекторным сложением. Это обусловлено, в основном, пороговыми явлениями при демодуляции, когда при уменьшении входного отношения «сигнал/шум» ниже некоторого порога, после демодуляции выходное отношение С/Ш начинает снижаться существенно быстрее, чем на входе демодулятора. При этом, поскольку во время додетекторного сложения отношение С/Ш повышается, то пороговые явления наступают позднее, в чем и проявляется выигрыш.

Однако, результаты обработки разнесенных сигналов можно улучшить, используя одновременно и додетекторное, и последетекторное сложение, особенно при обработке цифровых сигналов.

Рассмотрим явления подробнее. (В демодуляцию будем включать восстановление на приемной стороне принимаемого сигнала в видеоимпульс, а в детектирование - принятие решения относительно цифрового значения этого импульса). Принципиальные отличия между цифровыми и аналоговыми сигналами заключаются в том, что для цифровых сигналов показатель «отношение С/Ш», используемый до детектирования, заменяется вероятностью ошибки после детектирования.

Рассмотрим передачу бинарных сигналов. При детектировании по максимуму отношения правдоподобия сигнал после согласованной фильтрации (или корреляционной обработки) сравнивается в пороговом элементе с некоторым заданным пороговым уровнем, и по результату сравнения принимается решение о передаче одного или другого бинарного символа.

В случае, если производится раздельное детектирование каждого разнесенного сигнала, то после детектирования возможны различные ситуации. Если сигналы обоих детекторов совпадают, это означает, либо текущие напряжения шумов в обоих каналах невелики, и в обоих каналах ошибки нет, либо сразу в обоих каналах перед пороговыми устройствами составляющие шума значительны и в обоих каналах происходит ошибка. (При додетекторном сложении при этом также будет иметь место ошибка).

Однако возможны ситуации, когда в одном канале составляющая шума в данный момент невелика, а в другом она значительна. При этом один из детекторов выработает правильное решение, а другой - ошибочное. Никакой дополнительной информации при этом не имеется, и оба решения приходится считать равноправными, и это приводит к вероятности ошибки, равной 0,5. А при додетекторном сложении может оказаться, что сумма шумов при этом не превысит удвоенного уровня полезного сигнала (считая при этом, что уровни полезных составляющих в обоих сигналах одинаковы). В таких ситуациях будет выработано правильное решение. Вероятность подобных ситуаций зависит от параметров сигналов и шумов, и именно ее наличие и определит при цифровой передаче информации выигрыш при додетекторном сложении.

Обозначим через s ₁=u₁+n₁ и s₂=u₂ +n₂ - сигналы перед детекторами в каждой ветви, причем u₁, u₂ - полезные компоненты, n₁ , n₂ - шумовые компоненты первого и второго разнесенных сигналов. Первоначально будем считать уровень обоих полезных компонентов одинаковым и равным а.

При додетекторном сложении сигнал перед детектором равен s_С=(u₁ +u₂)+(n₁+n₂)=u_С+n _С. Будем считать, что при передаче мощность обоих бинарных сигналов (соответствующая передаче логических «1» и «0») одинакова, появление их равновероятно. В отсутствии шумов сигналу «1» соответствует уровень а/2 на входе детектора, сигналу «0» соответствует уровень -а/2. Решение принимается в результате сравнения входного напряжения детектора (порогового элемента) с нулем. Для определенности рассмотрим моменты времени, когда передается символ «0». (Для другого символа все рассуждения аналогичны). Тогда ошибка в первом канале разнесения будет в случае, если n₁>а. Ошибка во втором канале разнесения будет в случае, если n₂ >а. Ошибка при додетекторном сложении будет иметь место, если n₁+n₂=n_С>2a.

Рассмотрим графические иллюстрации описываемых соотношений. Отложим вдоль координатных осей n₁ и n₂ плотность вероятности того, что значение шумов в первой и второй ветвях разнесения будут равны, соответственно, n₁ и n ₂. Как известно, для описания распределений тепловых шумов используется гауссова плотность распределения вероятностей. Тогда двумерная плотность распределения вероятности значений шумов будет равна:

где и - дисперсии распределений шума в первой и второй ветвях.

Рассмотрим фиг.3. Затемненная область А+С соответствуют ситуации, когда n₁>a, т.е. детектор первого канала принял ошибочное решение. Область С+В соответствуют ошибочному решению детектора второго канала, т.е. когда n₂>a. Таким образом, область D соответствует ситуации, когда оба детектора одновременно принимают правильное решение, область С - (наиболее опасная) соответствует ситуации, когда оба детектора одновременно принимают одинаковое ошибочное решение. Области А и В соответствуют неопределенной ситуации, когда решения детекторов различаются, у одного из них оно правильное у другого - ошибочное, Вероятности соответствующих ситуаций равны вероятностям попадания точки с координатами (n₁, n₂) в соответствующую область на рассматриваемой плоскости. Таким образом, вероятность правильного приема равна: где . Соответственно, вероятность ошибочного приема равна P _e=(1-F₁(a))(1-F₂(a)). Вероятность неопределенной ситуации равна P₁₂=F₁(a)(1-F ₂(a))+(1-F₁(a))F₂(a).

Определение вероятности ошибки при додетекторном сложении разнесенных сигналов иллюстрируется на фиг.4. Здесь будет принято ошибочное решение, если сумма значений шума превысит величину 2а. Это соответствует области А, принятие правильного решения cooтвeтcтвуeт оставшейся незатемненной области (т.е. области В). Для определения вероятности ошибки в этом случае необходимо проинтегрировать величину Р(n ₁, n₂), по области А. Громоздкое вычисление двойного интеграла по области, ограниченной косой линией раздела между А и В (на фиг.2 - жирная линия) можно заменить простым рассуждением. Если дисперсии распределений обоих процессов n ₁ и n₂ одинаковы, то функция Р(n₁ , n₂) имеет круговую симметрию относительно центра координат, и при повороте координатных осей ее вид не изменится. Повернем координатные оси на угол 45°. При этом граница раздела областей станет перпендикулярной одной из осей (скажем, оси n₁), расстояние до нее будет равно x=а2. Вероятность правильного приема будет равна F₁ (a2), что соответствует, как выше отмечалось, улучшению отношения С/Ш по сравнению с одиночным каналом на 3 дБ.

Рассматривалась ситуация, когда передавался символ «0», соответствующий уровню -а/2. В случае, когда передается символ «1», соответствующий уровню а2, ситуация аналогична. Все построения нужно зеркально отобразить относительно биссектрисы второго-четвертого квадранта. (Для додетекторного сложения иллюстрируется фиг.5).

Использование додетекторного сложения сопряжено со значительным усложнением аппаратуры и обусловлено необходимостью предварительного фазирования складываемых сигналов. При этом блоки подстройки фаз могут оказаться технически весьма сложными. В то же время такого же эффекта можно добиться существенно проще, без значительного усложнения аппаратуры. Сущность описываемого метода иллюстрируется схемой на фиг.6.

Разнесенные сигналы в первом и втором каналах разнесения обрабатываются в демодуляторах 31 первого и 32 второго канала, в результате чего вырабатываются напряжения s₁ и s₂, которые подаются на пороговые элементы 34 и 35 первого и второго каналов. В них эти напряжения сравниваются с нулевым уровнем, в результате чего вырабатываются логические сигналы x₁ и x₂ . Сигнал «I» вырабатывается в случае, если они выше нуля, сигнал «0» - если ниже нуля.

Кроме того, в сумматоре 33 определяется их сумма s₃=s ₁+s₂, и в пороговом 36 элементе суммы она тоже сравнивается с нулем. В результате вырабатывается сигнал x ₃=1, если она больше нуля, и сигнал x₃=0, если эта сумма меньше нуля.

Все три логических сигнала поступают на блок логической обработки 37, где на их основе вырабатывается выходная логическая функция y, являющаяся решением относительно переданного информационного символа.

Функция, реализуемая блоком 37, определяется следующим. В случае, если сигналы x₁ и x₂ одинаковы, любой из них (пусть сигнал x₁) подается на выход. В случае, если сигналы x₁ и x₂ различаются, на выход подается сигнал x₃.

Проиллюстрируем сказанное графически. Пусть передавался сигнал, равный -а/2, соответствующий передаче логического нуля. При этом ошибка может быть в моменты времени, когда, либо пороговые элементы обоих каналов выработают одинаковый сигнал «1», либо выработают разные сигналы, но будет выбран неверный из них.

Рассмотрим последнюю ситуацию. Пусть х₁=1 и х₂=0, (или х₁=0 и x₂=1). Решение при этом будет приниматься по величине переменной х₃. При этом возникнет ошибка, если будет выработан сигнал x₃=1 и принято решение, что передавалась логическая единица. Эта ситуация соответствует выполнению неравенства: s₁+s₂>0, т.е. n₁-а+n ₂-а>0 или n₁+n₂>2a. Граничная линия между правильным и ошибочным решениями определится уравнением n₁+n₂=2а. Обе ситуации иллюстрируются одним и тем же рисунком на фиг.4 Рассмотрение случая, когда передавалась логическая единица, соответствующая уровню а/2, аналогичными рассуждениями приводит к ситуации, изображенной на фиг.5.

Таким образом, схема, приведенная на фиг.6 действует так же, как и схема линейного додетекторного сложения, но при этом не требует организации предварительного фазирования складываемых сигналов на высокой частоте. Другое преимущество проявляется в случае работы в достаточно широкой полосе в каналах с селективно-частотными замираниями. В таких каналах влияние замираний принимаемых разнесенных сигналов на разных частотах в каждом канале проявляются по-разному и независимо. Взаимный фазовый сдвиг разнесенных сигналов на разных частотах спектра различен. Предварительное фазирование перед сложением не дает результата, при любом взаимном фазовом сдвиге складываемых сигналов какие-то области спектра сигналов будут складываться несинфазно и выигрыш по отношению С/Ш не будет. В случае использования последетекторного объединения в описанном виде подобные недостатки отсутствуют.

Однако преимущества последетекторной обработки в определенных ситуациях будут иметь место и в случае узкополосных сигналов, когда селективно-частотные замирания отсутствуют, и разнесенные сигналы смогут быть сложены синфазно на всех частотах спектра сигнала. Из-за замираний соотношение амплитуд полезных составляющих непрерывно меняется, временами уменьшаясь до малых значений, в то время, как мощность шумов в разнесенных сигналах остается постоянной. В связи с этим вероятность ошибок увеличивается. Это иллюстрируется на фиг.7.

Пусть уровни полезных сигналов в ветвях разнесения равны, соответственно, a₁/2 и a₂/2. Рассмотрим додетекторное сложение. При уменьшении уровня одного из сигналов (здесь - второго сигнала) граничная линия между областями А и В смещается к началу координат, и расстояние x, определяющее вероятность ошибки, уменьшается и при а₂=0 становится равным x=a₁/2. Следует отметить, что, если бы использовался только один первый сигнал, то соответствующее расстояние (см. фиг.3) было бы равно a₁, т.е. вероятность ошибки была бы меньше. Это отражает известный факт, что при значительных различиях уровней разнесенных сигналов автовыбор имеет преимущества перед линейным сложением.

Наилучшим является оптимальное сложение, когда (при равенстве мощностей шумов в каналах) весовые коэффициенты складываемых сигналов должны быть пропорциональны их амплитудам, однако реализация подобного принципа достаточно трудоемкая, так как необходимо постоянно и достаточно точно подстраивать значения весовых коэффициентов. В то же время, схема, близкая по свойствам к оптимальному сложению, реализуется существенно проще.

Принцип заключается в том, чтобы использовать выходной сигнал со автовыбора или линейного сложения при тех соотношениях уровней разнесенных сигналов, где тот или другой методы обработки оказываются помехоустойчивее.

Подобные условия нетрудно установить (см. фиг.7). Поскольку длина) отрезка , то из неравенства x<a₁ следует, что автовыбор имеет преимущества перед линейным сложением при соблюдении условия (или . В противоположном случае преимущество по помехоустойчивости у линейного сложения, которое необязательно реализовывать в «классическом» виде, а можно использовать вышеизложенный подход на основе схемы, фиг.1.

Здесь пунктиром выделен фрагмент (схема из фиг.6), аналогичный по помехоустойчивости линейному сложению. Дополнительная обработка заключается в том, что с помощью амплитудных детекторов 1 и 2 (АД) и усреднителей 3 и 4 определяется текущий уровень сигналов в ветвях разнесения. Во втором сумматоре 8 вырабатывается их сумма, в аттенюаторе 12 ей придается коэффициент, равный . Все три сигнала сравниваются, и среди них выбирается наибольший (в блоке сравнения 13). Управляющие сигналы этого блока с помощью коммутаторов подключают на выход через схему 17 «ИЛИ» либо выходные сигналы одного из пороговых элементов 14, либо 16, если преимущества у автовыбора, либо сигнал y с логической схемы 18, соответствующий по свойствам линейному сложению. Подобная обработка близка по результатам к оптимальному сложению. Это иллюстрируется рисунком на фиг.8.

На этом рисунке показаны соотношения между уровнями полезных составляющих двух разнесенных сигналов, необходимые, чтобы обеспечить некоторое зафиксированное отношение С/Ш после обработки с помощью автовыбора, линейного сложения и оптимального сложения. В отличие от предыдущих рисунков здесь, чем ближе линия к началу координат, тем метод выгоднее, т.к. для достижения того же результата требует меньших уровней принимаемых полезных сигналов.

При этом прямая линия ACEG соответствует линейному сложению, две линии BD-DF соответствуют автовыбору, четверть окружности между точками В и F соответствует оптимальному сложению, ломаная линия BCEF соответствует описываемому объединенному методу. Отличия этой ломаной линии от окружности незначительны, что указывает на то, что этот метод близок по помехоустойчивости к оптимальному сложению.

Применение предлагаемого устройства позволяет реализовать обработку разнесенных сигналов с помехоустойчивостью, близкой к оптимальному сложению, но без применения схем фазирования складываемых сигналов и схем регулировки весовых коэффициентов. Это дает возможность значительно повысить надежность и помехоустойчивость передачи цифровых сигналов по каналам с разнесением.

Устройство, содержащее первый и второй сумматоры, первый и второй пороговые элементы, первый коммутатор, отличающееся тем, что в него введены первый и второй амплитудные детекторы, первый и второй усреднители, первый и второй демодуляторы, третий пороговый элемент, аттенюатор, блок сравнения, второй и третий коммутаторы, элемент «ИЛИ» и логическая схема, при этом один из входов устройства через последовательно соединенные первый амплитудный детектор и первый усреднитель подключен ко входу второго сумматора и к первому входу блока сравнения, а через первый демодулятор - ко входу первого порогового элемента и к одному из входов первого сумматора, второй вход устройства через последовательно соединенные второй амплитудный детектор и второй усреднитель подключен к другому входу второго сумматора и к третьему входу блока сравнения, а через второй демодулятор - ко входу второго порогового элемента и к другому входу первого сумматора, выход второго сумматора через аттенюатор соединен со вторым входом блока сравнения, а выход первого сумматора через третий пороговый элемент - с третьим входом логической схемы, выход первого порогового элемента подключен к сигнальному входу первого коммутатора и к первому входу логической схемы, выход второго порогового элемента подключен к сигнальному входу третьего коммутатора и ко второму входу логической схемы, а выход логической схемы - к сигнальному входу второго коммутатора, первый, второй и третий выходы блока сравнения соединены соответственно с управляющими входами первого, второго и третьего коммутаторов, а выходы всех коммутаторов соединены со входами элемента «ИЛИ».