Адаптивное устройство передачи и приема информации

Адаптивное устройство передачи и приема информации

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к электросвязи и позволяет повысить помехоустойчивость при быстрых изменениях параметров помехи и при наличии искажений в информационном канале связи за счет того, что адаптируется предыскажающий фильтр передатчика под реальные условия в канале. Это позволяет согласовать параметры сигнала с частотными характеристиками линейного тракта. Цель достигается тем, что вводится регулируемый усилитель 2, решающий блок 5, вычитатель 6, блок 7 настройки корректирующего фильтра, блок 8 вычисления импульсной характеристики канала, демультиплексор 9, блок 10 вычисления градиента и блок 12 подстройки предыскажающего фильтра. По алгоритму работы устройства на первом этапе происходит идентификация импульсного отклика канала, а на втором - непосредственно настройка предыскажающего фильтра 1 через дополнительный канал 11 связи с помощью вектора градиента, вычисленного в приемнике. 2 з.п. ф-лы, 5 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)э Н 04 В 1/62

ГОСУДАРСТВЕН-ЫИ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ:

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Фиг.7 (21) 4723024/09(22) 19.07.89 (46) 23.08,91. Бюл. М 31 (71) Ленинградский электротехнический институт связи им. профессора М.А. БончБруевича (72) М.Ю,Буянин и С.А.Курицын (53) 621.391.31(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

hk 1314466, кл. Н 04 В 1/62, 1985. (54) АДАПТИВНОЕ УСТРОЙСТВО ПЕРЕДАЧИ И ПРИЕМА ИНФОРМАЦИИ (57) Изобретение относится к электросвязи и позволяет повысить помехоустойчивость при быстрых изменениях параметров помехи и при наличии искажений в информационном канале связи за счет того, что адаптируется предыскажающий фильтр пе„„Я2„„1672576 А1 редатчика под реальные условия в канале.

Это позволяет согласовать параметры сигнала с частотными характеристиками линейного тракта. Цель достигается тем, что вводится регулируемый усилитель 2, решающий блок 5, вычитатель 6, блок 7 настройки корректирующего фильтра, блок 8 вычисления импульсной характеристики канала, демультиплексор 9, блок 10 вычисления градиента и блок 12 подстройки предыскажающего фильтра, По алгоритму работы устройства на первом этапе проиСходит идентификация импульсного отклика канала, а на втором — непосредственно настройка предыскажающего фильтра 1 через дополнительный канал 11 связи с помощью вектора градиента, вычисленного в прием- Я нике. 2 з.п. ф-лы, 5 ил.

1672576

Изобретение относится к электросвязи и может использоваться для передачи данных по каналам связи с меняющимися параметрами и (или) при наличии нестационарной помехи.

Цель изобретения — повышение помехоустойчивости при быстрых изменениях параметров помехи и при наличии искажений в информационном канале связи.

На фиг,1 изображена структурная эг!екгрическая схема предлагаемого адаптивного устройства; на фиг.2 — схема блока вычисления градиента; на фиг.3 — схема блока вычисления импульсной характеристики канала; на фиг.4 — схема блока настройки корректирующего фильтра: на фиг.5 — схема блока подстройки предыскажающего фильтра, Адаптивное устройство содержит предыскажающий фильтр 1, регулируемый усилитель

2, информационный канал Зсвязи, корректирующий фильтр 4, решающий блок 5, вычитатель 6, блок 7 настройки корректирующего фильтра, блок 8 вычисления импульсной характеристики канала, демультиплексор 9, блок 10 вычисления градиента, дополнительный канал 11 связи, блок

12 подстройки предыскажающего фильтра.

Блок 10 содержит первый, второй перестраиваемые фильтры 13, 14, первую линию

15 задержки, п ум,".ожителей 16 сумматоров

17, и элементов памяти 18, вторую линию 19 задержки, дополнительный умножитель 20; блок 21 памяти, Блок 8 содержит умножители 22, сумматор 23, вычитатель 24, блок 25 памяти. умножитель 26, элементы памяти 27, сумматоры

28, умножители 29, линию 30 задержки, блок 31 анализа.

Блок 7 содержит линию 32 задержки, умножители 33, сумматоры 34, элементы памяти 35.

Блок 12 содержит сумматоры 36 и эле-менты памяти 37.

Адаптивное устройство работает следующим образом.

Данное устройство реализует градиентный метод оптимизации коэффициентов предыскажающего фильтра и работает в соответствии с алгоритмом

A(i+1) = A(l) +p л ftA(l)), (1) где A(i) — вектор регулируемых коэффициентов;

ztf(A(i)) — вектор градиента целевой функции !1 ) в точке A(i);

p — шаг подстройки коэффициентов предыскажающего фильтра.

Работа устройства разбивается на два этапа, На первом происходит настройка корректирующего фильтра 4 и вычисление импульсной характеристики канала, для

55 этого при первоначальном включении устройства демультиплексор 9 подключает выход решающего блока 5 к второму входу блока 8.

На первом этапе устройство работает следующим образом.

Входной сигнал x(i) в виде отсчетов подается на вход предыскажающего фильтра

1, где происходит формирование сигнала уо(!): у (!) =A (!) Х(!) (2) где А(!) — вектор регулируемых коэффициентов предыскажающего фильтра 1;

X(l) — вектор отсчетов входного сигнала.

Затем сигнал с выхода предыскажающего фильтра 1 yo(I) поступает на вход регулируемого усилителя 2, здесь происходит усиление или ослабление сигнала у (!) с тем, чтобы выходной сигнал передатчика у(!) имел постоянную среднюю мощность, независимо от значения вектора параметра А(!): у(!) = v (i), (3) где К вЂ” коэффициент регулируемого усилителя.

После этого выходной сигнал передатчика y(i) подается на вход информационного канала 3, на выходе которого наблюдается при этом сигнал и(!) в(!) = В У(!}+ и(!) (4) где  — вектор отсчетов импульсной характеристики информационного канала 3;

V(i) — вектор отсчетов канального сигнала; и(!) — отсчет шума, действующего в информационном канале 3.

Посовокупности наблюденийв(!) в корректирующем фильтре 4 выносится решвние о переданном сигнале x(l); х(!) =- С (!)ЧЧ(!) (5) где х(!) — оценка переданного сигнала;

C(I) — вектор регулируемых коэффициентов корректирующего фильтра 4;

W(i) вектор отсчетов сигнала наблюдения, Оценка x(i) в решающем блоке 5 сравнивается с эталонами и выносится решение о переданном сигнале x(i). Если вероятность ошибки мала, то можно считать, что хЩ = x(i)

Тогда на выходе вычитателя 6 формируется сигнал ошибки оцгенивания; е(!) = х(!) — С (!) ЧЧ(!) (6)

По сигналу ошибки к(!), который подается на второй вход блока 7, и по сигналу наблюдения а(!), поступающего с выхода информационного канала 3 на первый вход блока 7, происходит настройка регулируемых коэффициентов С корректирующего фильтра 4, Таким образом на векторном выходе блока

1672576

7 возникает вектор коэффициентов C(i+1).

При этом алгоритм настройки зависит от реализации блока 7.

Одновременно с этим сигнал решения

x(l) с выхода решающего блока 5 подается на вход демультиплексора 9, с первого выхода которого x(i) поступает на второй вход блока 8, где происходит идентификация параметров информационного канала 3. На первый вход блока 8 подается сигнал наблюдения й>(!) с выхода информационного канала 3. Вектор оценок В импульсной характеристики канала формируется на векторном выходе блока 8.

Поскольку на первый вход блока 10 сигнал x(l) не подается, то на векторном выходе блока 10 вектор градиента принимает нулевое значение, тем самым не происходит подстройка предыскэжающего фильтра 1 через обратный канал 11.

Первый этап работы устройства заканчивается, когда на управляющем выходе блока 8 возникает сигнал окончания идентификации параметров В информационного кэнэлэ 2, который переключает демультиплексор 9, тем самым подключая выход решающего блока 5 и первый вход блока 10. Блок

8 в этот момент отключается.

На втором этапе работы устройства происходит одновременная настройка регулируемых коэффициентов предыскажающего фильтра 1 на передаче и корректирующего фильтра 4 на приеме, Настройка корректирующего фильтра 4 осуществляется так же, как и на первом этапе. Выходной сигнал х(!) подается на предыскэжающий фильтр 1, здесь формируется сигнал у,(!), который через регулируемый усилитель 2 подается на вход информационного канала 3, нэ выходе кото роге наблюдается сигнал го(!). В корректирующем фильтре 4 происходит оценивание л переданного сигнала, r o оценке хЩ в решающем блоке 5 выносится решение x(i). Оценка x(l) с выхода корректирующего фильтра 4 подается на первый вход вычитателя 6, решение x(l) с выхода решающего блока 5 поступает на второй вход вычитателя 6, при этом на выходе вычитателя 6 возникает сигнал ошибки ф), который подается одновременно на второй вход блока 7 и на второй вход блока 10. В блоке 7 по сигналу г(!) и сигналу наблюдения co(l), подаваемому с выхода информационного канала 3 на первый вход блока 7, осуществляется вычисление коэффициентов C(i+1) коррктирующего фильтра 4, при этом вектор C(i+1) формируется на векторном выходе блока 7, Одновременно с вычислением C(i+1) в блоке 10 по сигналам: решения x(l) на первом входе, ошибки оценивания ф) на втором входе, вектору оценок В параметроа информационного канала 3 на первом векторном входе, 5 вектору регулируемых коэффициентов C(i) нэ втором векторном входе осуществляется вычисление вектора градиента выбранной целевой функции адаптации. Причем вектор градиента л f(A(l)) формируется на вектор10 ном выходе блока 10, В зависимости от пропускной способности имеющегося в наличии обратного канала 11 вектор градиента тг (А(!)) передается через М тактов работы устройства на

15 передающую сторону, где подается в блок

12 подстройки предыскажающего фильтра, в котором н зависимости от реализации происходит изменение вектора регулируемых параметров А(!! предыскажающего

20 фильтра 1, В связи с тем, что на выходе передатчика средняя мощность сигнала должна всегда соответствовать номинальному значению,на выходе предыскажающего

25 фильтра 1 включен регулируемый усилитель

2, который поддерживает неизменным среднюю мощность сигнала у(!) независимо от характеристики предыскажающего фильтра 1. Если выбрать в качестве целевой фун30 кции оптимизации функцию минимума мощности сигнала ошибки оценивания E(l)

f(l) = < Е2(!) > = <(x(l) — x(l)) >, (7) где < > — з н а к статического усреднения, то блок 10 работает следующим образом, Сиг35 нал решения х(!) подается на первый вход блока 10, которым является вход перестраиваемого фильтра 13, на выходе фильтра 13 формируатгя сигнал

O = hт,--,!, (8)

40 который подается на вход перестраиваемого фильтра 14, таким образом на его выходе возникает сигнал д(!) = 8 (i} С(!) = В Х(!) C(i), (9) где X(i) — матрица решений с выхода реша45 ющего блока 5.

Сигнал с выхода перестраиваемого фильтра 14 поступает в линию 15 задержки, на выходах которой формируется вектор (!):

50 G(!) - (д(!), „д(!-Я+1))

Одновременно с этим на второй вход блока 10 поступает сигнал ошибки оценивания ф) с выхода вычитателя 6. Этот сигнал подается на вход линии 19 задержки, с вы55 хода которой снимается сигнал ф — k), задержанной на К тактов, который умножается в дополнительном умножителе

20 на малое число у, хранящееся в блоке 21.

Результат умножения с выхода дополни1672576 тельного умножителя 20 поступае на вгорые входы умножителей 16.1 — 16.N, на первые входы которых подается вектор сигнал

G(i), на выходах умножителей 16,1-16.N формируется вектор P(i):

P(I) = y Ф-k)G(l), (10) который затем складывается в сумматорах

17,1-17,N с вектором Я(И), хранящимся в элементах памяти 18.1-18.N, а результат записываетгя обратно в элементы памяти

18. 1 — 18. N:

S(i) — S(I 1) + P(I) (11)

Таким образом, на выходах элементов памяти 18.1 — 18,N через М тактов формируется вектор градиент целевой функции

M .- А())= ) 5() = Ууg @-К) Я() !)>, (12)

I — j где Q(i) — матрица, столбцами кот.>ро1 являются векторы V(ij, „0(i- ), здесь VII) — В X(I).

Очевидно, что вы раженне,12) для

° Of(A(i)) является ни чем ин,:.м к,к производной целевой функции (7) по вектору I!зоаметров предыскажающего фильтра ",(1). В уравнении (12) произведение уМ г:г;едставляет собой шаг адаптации, аналоги ной р в уравнении (1).

При реализации число N (число отводов линии 15 задержки размер групп умножителей, сумматоров и элементов памяти) равно размеру вектора регулируемых параметров предыскажающего фильтра 1, Величина задержки К во второй линии задержки определяется из суммы тактов в характеристиках первого В и второго C(I) перестраиваемых фильтров 13, 14, а также в характеристике

A(i) предыскажающего фильтра 1, которые соответствуют преддействию в этих фильтрах.

Формула изобретения

1. Адаптивное устройство передачи и приема информации, содержащее предыскажающий фильтр, информационный канал связи, корректирующий фильтр, дополнительный канал связи, выход информационного канала связи соединен с входом корректирующего фильтра, а вход предыскажающего фильтра является входом адаптивноге устройства. о т л и ч в ющ е е с я тем, что, с целью повышения помехоустойчивости при быстрых изменениях параметров помехи и при наличии искажений в информационном канале связи, введены регулируемый усилитель, решающий блок, вычитатель, блок настройки корректирующего фильтра, блок вычисления импульсной характеристики канала, демультиплексор, блок вычисления градиента и блок подстройки предыскажающего фильтра, при этом выход предыскажающего

2. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что блок вычисления градиента содержит первый и второй перестраиваемые фильтры, первую линию задержки, и умножителей, и сумматоров, п элементов памяти, вторую линию задержки, дополнительный умнсжитель, блок памяти, причем первым входом блока вычисления градиента является вход первого перестраиваемого фильтра, выход которого соединен с входом второго перестраиваемого фильтра, выход которого подключен к входу первой линии задержки, выходы которой соединены с первыми входами и умножителей, выходы которых соединены с первыми входами и сумматоров, выходы которых подключены к входам и элементов памяти, выходы которых являются выходом блока вычисления градиента и соединены с вторыми входами и сумматоров, вторым входом блока вычисления градиента является вход второй линии задержки, выфильтра соединен с входом регулируемого усилителя, выход которого соединен с входом информационного канала связи, выход которого соединен с первым входом блока

5 настройки корректирующего фильтра и первым входом блока вычисления импульсной характеристики канала, выход корректирующего фильтра соединен с входом решающего блока и с первым входом вычитателя, 10 выход решающего блока является выходом адаптивного устройства и соединен с вторым входом вычитателя и входом демультип.лексора, первый выход которого соединен с вторым входом блока вычисления импульсной

15 характеристики канала, управляющий выход которого соединен с управляющим входом демультиплексора, второй выход которого соединен с первым входом блока вычисления градиента, при этом векторный выход

20 блока вычисления импульсной характеристики канала соединен с первым векторным входом блока вычисления градиента, векторный выход блока настройки корректирующего фильтра соединен с векторным

25 управляющим входом корректирующего фильтра и с вторым векторным входом блока вычисления градиента, выход вычитателя соединен с вторым входом блока настройки корректирующего фильтра и с вторым вхо30 дом блока вычисления градиента, причем векторный выход блока вычисления градиента соединен с входом дополнительного канала связи, векторный выход которого подключен к векторному входу блока под35 стройки предыскажающего фильтра, выход которого соединен с управляющим входом предыскажающего фильтоа.

1672576

Фиг 2 ход которой соединен с первым входом дополнительного умножителя, выход которого соединен с вторыми входами и умножителей, выход блока памяти соединен с вторым входом дополнительного умножителя, причем первым векторным входом блока вычисления градиента является векторный управляющий вход первого перестраивасмого фильтра, вторым векторным входом блока вычисления градиента является век5 торный управляющий вход второго пере- страиваемого фильтра, 1672576

ВыхОд

Составитель H. Лазарева

Техред M.Ìoðãåíòàë Корректор М. Пожо

Редактор О. Стенина

Заказ 2В47 Тираж 377 Подписное

8НИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 101