Адаптивное устройство приема частотно-разнесенных сигналов

Адаптивное устройство приема частотно-разнесенных сигналов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВКДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Соиетскик

Социалистическими Республик 11,944126 (6l ) Дополиктсльнпе к авт. свил-ву (5I ) M. Кл. (22) «> >0 27.06.80(21) 2947379/18 09 с присоединением заявки М (23) Приоритет

Опубликовано 15.07.82. Бюллетень М 26

Дата опубликования описания 19.07.82

Н 04 В 7/1"

Н 04 В 1/)i

Гасударственный комнтет по делам нэабретеннй н открытнй (53) УДК 621.;:9 ,229(088.8) Г; И. Вальдман, В. В. Грибин С. С. 1)ветков I и В. С. Шаталов / р ." (72) Авторы изобретения (54) АДАПТИВНОЕ УСТРОЙСТВО ПРИЕМА

ЧАСТОТНО-РАЗНЕСЕННЫХ СИГНАЛОВ

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано для приема дискретной информации.

Известно устройство приема с пространственно-временной обработкой прини5 маемых сигналов, называемое также адаптивной антенной решеткой. Это устройство, практически не изменяя средней мощности принимаемого информационного сигнала, способно производить компенсацию до Ц- 1 помех, rge )ч- количевтво элементов антенной решетки, направление прихода которых не совпадает с направлением прихода сигнала. Отмеченное свойство является весьма ценным при приеме в условиях перегруженного станционными помехами декаметрового диапазона (1) .

Однако известное устройство требует що наличия в пункте приема опорного сигнала, полностью совпадающего или хотя бы сильно коррелированного с информационным сигналом и не коррелнрованного с помехами, что не всегда достаточно просто обеспечить.

Наиболес близким по технической сущности к предложенному является адаптивное устройство приема частотно-разнесе| ных сигналов, содержащее соединенные последовательно Й -входовой сумматор, блок формирования опорного сигнала, вычитатель и формирователь весовых коэффициентов, к каждому из входов К -входового сумматора подключены последовательно антенна, приемный блок, выход которого соединен с соответствующим входом формирователя весовых коэффициентов, и элемент регулировки комплексного коэффициента передачн, другой вход котс— рого соединен соответствующим выходок, формирователя весовых коэффициентов. В данном устройстве проблема формирования опорногст сигнала решена следующим образом. На передающем конце радиолинии информацмонный двоичный сигнал складывается по модулю 2 c: псевдошу944126

Бель изобретения - повьпнение помехозашищеннос ти.

Бель достигается тем, что и адаптивном устройстве приема частотно-разнесенных сигналов, содержащем соединенные последовательно N -входовой сумматор, 40 блок формирования опорного сигнала, вычитатель и формирователь весовых коэффициентов, к каждому из входов N -входового сумматора подключены последовательно антенна, приемный блок, выход которого соединен с соответствующим

45 входом формирователя весовых коэффициентов, и элемент регулировки комплексного коэффициента передачи, другой вход которого соединен с соответствующим выходом формирователя весовых коэффициен- 5О тов, между выходом 14 -входового сумматора и другим входом вычитателя включен элемент задержки, блок формирования опорного сигнала выполнен в виде соединенных последовательно первого g -входового сумматора, первого полосового фильтра и первого нормализатора, выход которого является выходом. блока формировамовым кодом (последовательностью максимальной длины) и полученный суммарный сигнал манипулирует по фазе излучаемое колебание. Вид псевдошумового кода и частота следования его импульсов (в 5 — 10 раз большая, чем частота следования информационных импульсов) заранее известны на приемном конце, что позволяет произвести путем взаимокорреляционной обработки разделение информа- lÎ ционной и кодовой последовательностей.

После фильтрации информационной последовательности и последующей ее манипуляции псевдошумовым кодом от местного генератора, формируется опорный сигнал, 15 очищенный от помех и совпадающий в случае отсутствия ошибок демодуляции, с переданным сигналом f2) .

Недостатком известного устройства является необходимость точной цикловой синхронизации псевдошумовых кодов на передающем и приемном концах радиолинии. При рассогласовании псевдошумовых кодов на величину, превышающую длительность 0,5 бита, происходит подавление наряду с помехой и полезного сигнала.

Это требует создания в приемной аппаратуре сложной автоматической системы цикловой синхронизации, помехоустойчивость и особенно процесс вхождения в синхронизм которой существенно влияют на помехоустойчивость приема информационного сигнала. ния опорного сигнала, второго hh -входо» вого сумматора, к каждому входу которого подключен частотный канал, точка соединения входов частотных каналов является входом блока формирования опорного сигнала, каждый частотный канал образован последовательным соединением второго полосового фильтра, второГо нормалиaaToph, первого перемножителя, измерительного фильтра и второго перемножителя, другой вход которого соединен с выходом второго нормализатора, между выходом каждого измерительного фильтра и соответствующим входом первого JA-входовоI го сумматора включен смеситель, между выходом второго Q -входового сумматора и точкой соединения других входов смесителя и первых перемножителей включены последовательно третий полосовой фильтр и третий нормалиэатор.

На чертеже приведена структурная схема устройства;Устройство содержит антенны 1, приемные блоки 2, элементы 3 регулировки комплексного: коэффициента передачи, Явходовой сумматор 4, формирователь 5 весовых коэффициентов, элемент 6 задержки, вычитатель 7, блок 8 формирования опорного сигнала, частотные каналы 9, второй /4-входовой сумматор 10, второй перемножитель 11, третий полосовой фильтр 12, третий нормализатор 13, смеситель 14, первый 9, входовой сумматор

15, первый полосовой фильтр 16, первый нормалиэатор 17, второй полосовой фильтр

18, второй нормализатор 19, первый перемножитель 20 и измерительный фильтр

21.

Устройство работает следующим образом.

Аддитивная смесь широкополосного сигнала сосредоточенных по спектру (станционных) помех и флюктуационного шума принимается антеннами 1 и после усиления и частотной селекции, осуществляемых приемными блоками 2 поступает на входы элементов 3 и входы формирователя 5 весовых коэффициентов. Смесь сигнала и помех на выходе. j-го приемного блока

2 можно записать:

Z (t)=S Ь)+Х П„,Ю+И„.ж, 1 115 где 5„(t)- полезный сигнал;

П .(E,)» -ая помеха;

p (Q) — флюитуаиилииый шум, ллеаставляюший сумму внешних и собственных шумов уст ройс тва;

9441 „— число помех в полосе приема, причем, - М- 3

®отличается от 2.. (g) только

1И 1 реализацией флюктуационного шума и фазовыми сдвигами АЧ между колебаниями одной частоты (2 ч = . gco59co5B .где Д - расстояние между антеннами 1;

l0

), — длина. волны сигнала (j. = О) или j -ой помехи; ф,g — углы прихода ф-го колебания в аэимутальной и угломестной плоскостях.

15 формирователь Ь весовых коэффициентов, в соответствии с алгоритмом наискорейшего спуска, формирует весовые коэффициенты

w (t)=w.(î)» ê ò„"(t )t(t)dt, )))

1 1

t=o где g .(p)- начальное состояние -го

1 весового коэффициента; () — сигнал ошибки, поступающей 25 на управляюший вход формирователя 5 весовых коэффициентов с выхода вычитателя 7;

К - масштабируюший множитель, щ определяюший скорость сходимости вектора весовых коэффициентов f Щ g к некото- рому вектору д ) при

Вычисленный набор весовых коэффициентов поступает на входы элементов 3, где сигналы Z (4) умножаются на весовые коэффициенты и затем складываются на К-входовом сумматоре 4, вид сигнала на выходе которого можно записать

H хИ.)=, е Ф (М. е. (О.

В результате этой операции (если вектор весовых коэффициентов f g вычис- 45 лен идеально точно, коэффициент Йежка-, нальной корреляции помех равен единице и помехи полностью не коррелированы с сигналом) происходит полноеподавление всех ) помех (если Ь & и - 1), сред-, 5О няя мошность сигнала не изменяется.

Реально все перечисленные условия не.выполняются, и в сигнале )(() содержится некоторый нескомпенсированный остаток помех. Поэтому на выходе вычи- 55 тателя 7 появляется сигнал ошибки

С ® = i (+) Х Ж, 26 6 где g(p) — опорный сигнал, в идеале полностью совпадающий с принимаемым сигналом.

Получаемый сигнал ошибки используется для коррекции вычисленных значений весовых коэффициентов по приведенной формуле (1), в результате чего среднее значение 1 Щ)l минимизируется.

На приемном пункте системы связи невоз ложно иметь априори полную информацию о полезном сигнале (Ц . Поэтому опорный сигнал () вырабатывается непосредственно иэ принятого сигнала X (+) следуюшим образом.

Излучаемый широкополосный сигнал

5($) можно представить в виде

Ы+.) = S(t) X ссай(а+авЕ) + Е 3, 0=1 т. е. информационный сигнал 9(+) М раэ эквидистантно разнесен по частоте с шагом и (И . Для устойчивой работы устрой. ства достаточно иметь hh Ъ 5. Отдельные частотно разнесенные составляюшие сигнала ) фильтруются вторыми полосовыми фильтрами 18, центральные частоты которых совпадают с поднесушими частотами O = Ж + 8ЬИ) этих составляюших.

Затем расфильтрованные составляюшие, с целью подавления узкополосных помех, ограничиваются по амплитуде вторыми нормалиэаторами 19 (например усилителями с АРУ) и поступают. на входы первых перемножителей 20. На вторые входы укаэанных перемножителей подается напряжение раэманипуляции

U >5)"" )Coo(wo<+fp).

Напряжение сигнала на выходах первых перемножителей 20 в отсутствии помех можно представить в виде:

u (t)=s (t)v - »ЮБ (t) t ((% о) .1

g Vg-g )» » ((

Поскольку измерительные фильтры 21 настроены в каждом из частотных каналов 9 на частоты Шо + И), то сигналы на их выходах имеют вид

0фь) М)б ь)= z 4® со ЬФе1("о) ело "fe 3

Отсюда сигналы на выходах вторых перемножителей 11 в частотных каналах 9 при l4S>l= 1 равны

ОЯ(Ы 4 &(1) СОВ ((ИО» + фо) S(t)coo ((.Q. å+ ÜÌ+ 2gegp) 944 126 1 х к лаку второе слагаемое в выражении для 0<(4) при дальнейшей обработке (на чертеже не показано) и третьим полосовым фильтром 12 подавлено, то переписываем последнее выражение в виде

01(6) -, 6(1)Со (13)о +Ма).

Отсюда видно, что все ча:тотно разнесенные составляющие сигнала переносятся когератором на частотуЩ и приводятся к одинаковой фазе 1(Io . Вследствие этого в сумматоре 10 когератора происходит когерентное сложение этих составляющих и напряжение сигнала на его выходе можно представить в виде

15

0 ® -О Ж0 (I) = 2Ь а) СМ(юе ФрМ и (юр Йц Я 2Vo+gg ) (После сложения частотно разнесенных составляющих сигнала в первом М входовом сум,латоре 15, подавление второго слагаемого в выражении для 0)рЮ пер- 4 вым полосовым фильтром 16 и нормиро-. вания амплитуды суммарного сигнала первым нормализатором 17 получаем опорныи многочастотный сигнал вида

М 50 Ю= ®= И Е со (

Е=1

Поскольку сформированный таким обр ззом опорный сигнал получается весьма близким к излучаемому сигналу 5(t), то . «55 и вектор весовых коэффициентов t 1 J быстро сходится к (1 "1 . Вследствие этого

ОР1 помехи в полосе приема хорошо. компенси(Ь

0 (+) =: 0ge- )--МО H).. е= "

При наличии сосредоточенных по спектру

Еомех в полосе широкополосного сигнала, они складываются некогерентно (т. е. квадратично, по мощности), Это особен« ио с учетом нормирования a."..:ëèòóäû смеси сигнала и помех в частотных каналах 9 вторыми нормализаторами 19, значительно улу и. лет отношение мощности с игнала к м ошнос ти по л ех. с формированный таким образом сигнал

30 подается ч;рез третий полосовой фильтр

12 и третий нормализатор 13 на первые перемножители 20 в частотных каналах

9 и смесители 14. На вторые входы сме-, с.IT(лей 14 подаются напряжения ОуЕ®

Соответственно напр:жение с. гнала на

35 выходах смесителей 14 имеет вид руются, что в свою очередь увеличивает точность формирования опорного сигнала и в конечном счете приводит к повышению помехоустойчивости.

Формула изобретения

Адаптивное устройство приема частотно-разнесенных сигналов, содержащее соединенные последовательно Я -axoaoaofI сумматор, блок формирования опорного сигнала, вычитатель и формирователь весовых коэффициентов, к каждому из входов и -входового сумматора подключены последовательно антенна, приемный блок, выход которого соединен с соответствующим входом .формирователя весовых коэффициентов, и элемент регулировки комплексного коэффициента передачи, другой вход которого соединен с соответствующим выходом формирователя весовых коэффициентов, о т л и ч а ю ш е е с я тем, что, с целью повышения помехозашишенности, между выходом Й -входового сумматора и другим входом вычитателя включен элемент задержки, блок формирования опорного сигнала выполнен в виде соединенных последовательно первого

Q-входового сумматора, первого полосового фильтра и первого нормализатора, выход которого является выходом блока формирования опорного сигнала, второго

/М»входового сумматора, к каждому входу которого подключен частотный канал, точка соединения входов частотных кана« лов является входом блока формирования опорного сигнала, каждый частотный канал образован последовательным соеди« нением второго полосового фильтра, второго нормализатора, первого перемножителя, измерительного фильтра и второго перемножителя, другой вход которого соединен с выходом второго нормализа- . тора, между выходом каждого измерительного фильтра и соответствующим входом первого М-входового сумматора включен смеситель, между выходом второго 9входового сумматора и точкой соединения других входов смесителя и первых перемножителей включены последовательно третий полосовой фильтр и третий нормализатор.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Зарубежная радиоэлектроника, № 8, 1976, с. 35 - 39.

2. ТИИЭР, том 66, № 3, март 1978 с. 23 - 34 (прототип).