Устройство непараметрическойобработки сигналов

Устройство непараметрическойобработки сигналов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

1ssi80901? (61) Дополнительное к авт. сеид-ву— (22) Заявлено 280479 (21) 2759516/18-09 с присоединением заявкн ¹â€” (51)м. к„.з

G 01 S 7/30

Н 04 В 3/50

Государствеииый комитет

СССР яо делам изобретеиий и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 280231,бюллетень N9 8 (53} УДК 621. 396. 96 (088.8) Дата опубликования описания 28.0281 (72) Авторы изобретения

П. С. Акимов и A. В. Миначева 1 еъ

„.д

i (71) Заявитель

Московское ордена Ленина и ордена Трудово высшее техническое училище им. Н. Э. Баумана (54) УСТРОИСТВО НЕПАРАМЕТРИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ СИГНАЛОВ

Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться в системах передачи сигналов с обратной связью.

Известно устройство иепараметрической обработки, содержащее блок вычисления вероятности, последовательно включенные первый согласованный Фильтр, первый детектор и многоотводную линию задержки, М выходов которой соединены 1О с соответствующими N входами первого и второго вычислителей ранга сигнала, последовательно включенные генератор ожидаемого сигнала, сумматор и второй детектор и последовательно включенные 15 блок вычитания, рециркуляционный накопитель, перемножитель и блок принятия решения, при этом выход первого согласованного ьильтра соединен со вторым входом сумматора, выход второго детек 20 тора соединен с (8+1)-ым входом второго вычислителя ранга сигнала, выход которого через блок вычисления вероятности соединен со вторым входом перемножителя, а- выход первого вычисли- 25 теля ранга сигнала соединен с первым входом блока вычитания (1) .

Такое устройство решает частную задачу различения сигналов — обнаружение сигнала определенного вида на 30

Фоне помехи. для вынесения решения о наличии или отсутствии сигнала в устройстве Формируется непараметрическая статистика и

8=).г,=1 D%($; „)

j =

11 и где i = 1, и; j - 1, m; h1ОХс > учитывающая соотношения (ранги) исследуемой выборки х относительно помеховой у. Применение такой статистики позволяет стабилизировать вероятность ошибки 1-го рода (ложного обнаружения) независимо от вида и параметров распределения помехи.

Обеспечение расчетного уровня веро- ятности ошибки П-ro рода (пропуска сигнала) при изменении помеховой обстановки достигается применением последовательной процедуры анализа в сочетании с параметрической адаптацией.

Однако известное устройство работоспособно лишь при условии, что все, или почти все) отсчеты действительно помеховые,т. е. обнаружитель нор-. мально работает лишь при большой асимметрии информационного канала,.когда вероятность наличия сигнала в какомР либо элементе -разрешения намного меньше вероятности его отсутствия.

809017

При симметричном канале, характерном для системы связи, задача обнаружения с гнала (передача с пассивной паузой) или различения cHFHBJIQB, (передача с активной паузой) указанным устройством решена быть не может..

° I åëü изобретения — увеличение помехоустойчивости приема бинарных сигналов независимо от вида и параметров функции распределения помехи.

Указанная цель достигается тем, что в устройство непараметрической обработки сигналов, содержащее блок вычисления вероятности, последовательно включенные первый согласованный фильтр, первый детектор и многоотводную линию задержки, N выходов которой-1 соединены с соответствующими И входами первого и второго вычислителей ранга сигнала, последовательно включен" ные генератор ожидаемого сигнала, сумматор и второй детектор и последова- 20 тельно включенные блок вычитания, рециркуляционный накопитель, перемножитель и блок принятия решения, при этом выход первого согласованного фильтра соединен с (М+1)-ым входом второго вычислителя ранга сигнала., выход которого через блок вычисления вероятности соединен со вторым входом перемножителя, а выход первоro вычислителя ранга сигнала соединен с первым входом блока вычитания, введены второй согласованный Фильтр, третий детектор и элемент постоянной памяти, при этом выход второго согласованного Фильтра через третий детектор сое6 динен с (М+1)-ым входом первого вычислителя ранга сигнала, а выход элемента постоянной памяти — co вторым входом блока вычитания, блок вычисления вероятности содержит последовательно включенные первый блок вычи- 40 тания, блок деления на "и", сумматор и блок памяти, выход которого соединен с первыми входами первого и второго блоков вычитания и вторым входом сумматора, при этом входом и выходом 45 блока вычисления вероятности являются соответственно второй вход перво го блока вычитания и выход второго блока вычитания.

На фиг. 1 представлена. стРУктУР- 50 ная электрическая схема устройства; на фиг. 2 — то же, блока вычисления вероятности.

Устройство содержит блок 1 вычисления вероятности, первый согласованный фильтр 2, первый детектор 3, многоотводную линию 4 задержки, первый и второй вычислители 5 и 6 ранга сигнала, генератор 7 ожидаемого сигнала, сумматор 8„ второй детектор 9, блок вычитания 10, рециркуляционный 60 накопитель 11, перемножитель 12, блок

13 принятия решения, второй согласованный фильтр 14, третий детектор 15, элемент 16 постоянной памяти, а блок

1 вычисления вероятности содержит первый блок 17 вычитания, блок 18 деления на "п ", сумматор 19, блок 20 памяти и второй блок 21 вычитания.

Устройство непараметрической обработки сигналов работает следур>щим образом. устройство имеет два входа. На один вход — вход второго согласованного Фильтра 14 — поступает смесь одного из передаваемых бинарных сигналов и помехи, на другой вход — вход первого согласованного фильтра 2 поступает сигнал помехи, извлекаемый из соседнего с основным (частотным, пространственным или временным) канала. Амплитудно-частотные характеристики согласованных фильтров 2 и

14 идентичны и определяются амплитудно-частотной характеристикой сигнала.

После детектирования в первом детекторе 3 отс зты помехи поступают на многоотводную линию 4 задержки, отводы в которой выбраны так, чтобы отсчеты помехи, снимаемые с соседних элементов многоотводной линии 4 задержки, былй независимы. Отсчеты помехи с выхода согласованного фильтра

2 поступают также на сумматор 8, где складываются с отсчетами ожидаемого сигнала, снимаемыми с выхода генератора 7 ожидаемого сигнала. Отсчеты ожидаемого сигнала представлены в виде напряжения, которое характеризует величину ожидаемого сигнала при передаче с пассивной паузой и величину как первого, так и второго сигналов при передаче с активной паузой. Продетектированная во втором детекторе 9 смесь ожидаемого сигнала с помехой подается на, М+1)-ый вход второго вычислителя

6 ранга сигнала, в котором вычисляются значения рангов ожидаемого сигнала

r относительно rn отсчетов помехи. и

В блоке 1 вычисления вероятности вычисляется оценка среднего значения ранга r.э ожидаемого сигнала за все предыдущие отсчеты, которая является оценкой Р вероятности превышения смеси сигнала с помехой. . С выхода второго согласованного фильтра 14 смесь сигнала с помехой, продетектированная в третьем детекторе 15, поступает на вход вычисле- . ния первого вычислителя 5 ранга сигнала, в котором вычисляется значение ранга r n-íoão отсчета исследуемоЬ го сигнала относительно m отсчетов помехи. B блоке 10 вычитания образуется разность значений ранга г, и величины "вЂ, снимаемой с выхода элемента 16 йостоянной памяти;

Величина S „ = г >- — далее подается в рециркуляционный накопитель 11, где складывается с суммой ранее записанных величин S „ çà (n-1) отсчет сигнала. Из рециркуляционного накопителя 11 сумма ф S; поступает на перемножитель 12," второй вход которого

809017

Формула изобретения л н m

Х = 4(Р-О,S)P (r,— )

Ь1

= — (г5 -г ) + г

1 -з -э

n n n-q ч3 Ф

-5 г ь

40 соединен с выходом блока 1 вычисле ния вероятности.

На выходе перемножителя 12 получается величина

Величина Лп является информационным аналогом отношения правдоподобия » и случайной величины 5 = Ф» г», где соответствующий неизвестйый параметр заменен его оценкой р. В соответствии с процедурой последовательного анализа „ сравнивается с двумя порогами, установленными по заданным вероятностям ошибок I u II рода в блоке 13 принятия решения. Если решение о виде передаваемого сигнала не принято, то передача сигнала повторяется. После принятия решения си- 20 стема переходит к передаче следукицего сигнала.

Таким образом, с помощью оценки Р производится адаптация последовательной процедуры (вычисление отношения 25 правдоподобия соответствующего текущим условиям), что и обеспечивает заданные вероятности ошибок независимо от изменений помеховой обстановки.

На вход первого блока 17 вычитания ЗО (фиг. 2) поступает ранг г г, ожидаемоS го сигнала с выхода вычислителя 5 ранга сигнала. На второй вход первого блока 17 вычитания подается среднее значение ранга r„»„ предыдущего (n-S

1) — го отсчета времени. Среднее значение ранга сигнала г вычисляется по рекуррентному правилу и равно

-S

Среднее значение ранга r „ предыдущих (n-1)-ых отсчетов сигйала хранится в блоке 20 памяти. Во втором блоке 21 вычитания осу 1ествляется вы- 45 читание из г„ постоянного числа 0,5

3 и, таким образом, на выходе блока 1 вычисления вероятности появляется величина г — 0,5.

Предлагаемое устройство позволяет. увеличить помехоустойчивость приема бинарных сигналов в условиях воздействия широкого класса помех и априорного незнания вида функции распределения помех. Это устройство мо- 55 жет быть использовано в системах связи с обратным каналом, по которому передается информация о результатах приема сигнала.

1. Устройство непараметрической обработки сигналов, содержащее блок вычисления вероятности, последовательно включенные первый согласованный фильтр, первый детектор и многоотводную линию задержки, N выходов которой соединены с соответствующими И входами первого и второго вычислите-. лей ранга сигнала, последовательно. включенные генератор ожидаемого сигнала, сумматор и второй детектор и последовательно включенные блок вычи-, тания, рециркуляционный накопитель, перемножитель и блок принятия ремения, при этом выход первого согласованного фильтра соединен со вторь1м входом сумматора, выход второго детек; тора соединен с (N+1)-ым входом второго вычислителя ранга сигнала, выход которого через блок вычисления вероятности соединен со вторым входом перемьожителя, а выход первого вычислителя ранга сигнала соединен е первым входом блока вычитания, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью увеличения помехоустойчивости приема бинарных сигналов независимо от вида и параметров функции распределения помехи, введены втор»й согласованный Фильтр, третий детектор и элемент постоянной памяти, при этом выход второго согласованного фильтра через третий детектор соединен с (0+1)-ым входом первого вычислителя ранга сигнала, а выход элемента постоянной памяти соединен со вторым входом блока вычитания.

2. Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что блок вычисления вероятности содержит последовательно включенные первый блок вычитания, блок деления на "n ", cyMMaTop и блок памяти, выход которого соединен с первыми входами первого и втО» рого блоков вычитания и вторым входом сумматора, при этом входом и выходом блока вычисления вероятности являются соответственно второй вход первого блока вычитания и выход вто- рого блока вычитания.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.. Авторское свидетельство СССР

9 566218, кл. G 01 S 7/30, 1977, ïðoòîòèï).

809017

Риг. /

Уиа 2

Заказ 409/51

Тираж 743 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам.иэооретений и открытий

1 1 3035, Москва, Ж«35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель В. Иванов

Редактор Н. Безродная Техред Й.Майорош Корректор M. Демчик