УСТРОЙСТВО СОВМЕСТНОЙ ПЕРЕДАЧИ ИНФОРМАЦИИ И ТЕСТОВЫХ СИГНАЛОВ В КАНАЛАХ С МЕЖСИМВОЛЬНОЙ ИНТЕРФЕРЕНЦИЕЙ

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, 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-B.
Наиболее близким к заявленному техническому решению является устройство последовательной передачи сигналов, описанное в [Николаев Б.И. Последовательная передача дискретных сообщений по непрерывным каналам с памятью. - М.: Радио и связь, 1988. - 264 с.] и принятое за прототип. Устройство содержит источник информации, модулятор, источник тестового сигнала, блок расчета импульсной характеристики (ИХ) КФ, КФ, демодулятор, получатель информации. В устройстве последовательной передачи сигналов осуществляют периодические вставки тестового сигнала в информационный сигнал.
К недостаткам прототипа относится то, что на передачу тестового сигнала затрачивается значительная часть временного ресурса, что снижает информационную скорость передачи.
Целью полезной модели является повышение скорости передачи информации.
Поставленная цель достигается тем, что в устройство совместной передачи информации и тестовых сигналов в каналах с межсимвольной интерференцией, содержащее источник информации, выход которого соединен с входом модулятора, источник тестового сигнала, блок расчета импульсной характеристики корректирующего фильтра, корректирующий фильтр, демодулятор, выход которого соединен с входом получателя информации, введены первый сумматор, первый вход которого соединен с выходом модулятора, а второй вход соединен с выходом умножителя, к входу которого подключен вход источника тестового сигнала, при этом выход первого сумматора является выходом устройства, а входом устройства являются вход n отводной линии задержки и первый вход корректирующего фильтра, n выходов линии задержки соединены с n входами второго сумматора, выход которого соединен с входом блока деления, выход которого соединен с первым входом блоком расчета импульсной характеристики корректирующего фильтра, ко второму входу которого подключен выход источника тестового сигнала, выход блока расчета импульсной характеристики корректирующего фильтра подключен ко второму входу корректирующего фильтра, выход которого соединен с первым входом третьего сумматора, второй вход которого со знаком минус соединен с выходом умножителя, а выход третьего сумматора подключен к входу демодулятора.
Структурная схема предлагаемого устройства изображена на фиг 1. Она содержит источник информации 1, выход которого соединен с входом модулятора 2, выход которого соединен с первым входом первого сумматора 3, причем выход первого сумматора является выходом устройства. Выход источника тестового сигнала 4 соединен с входом умножителя 5, выход которого соединен со вторым входом первого сумматор 3. Входом устройства является вход n отводной линии задержки 6, выходы которой соединены с n входами второго сумматора 7. Выход второго сумматора 7 соединен с входом блока деления 8, выход которого соединен с первым входом блока расчета импульсной характеристики корректирующего фильтра (ИХ КФ) 9, причем второй вход блока расчета ИХ КФ 9 соединен с выходом источника тестового сигнала 4. Выход блока расчета ИХ КФ 9 соединен со вторым входом корректирующего фильтра (КФ) 10, первый вход которого соединен с входом устройства, а выход подключен к первому входу третьего сумматора 11. Второй вход третьего сумматора 11 соединен с выходом умножителя 5, а выход третьего сумматора 11 подключен к демодулятору 12, выход которого соединен с входом получателя информации 13.
Работа устройства осуществляется следующим образом.
С выхода источника информации 1 на вход модулятора 2 поступает N бит сообщения. В модуляторе 2 формируется информационный сигнал длительностью Т, который поступает на первый вход первого сумматора 3. Одновременно с этим с выхода источника тестового сигнала 4 тестовый сигнал длительностью Т поступает на вход умножителя 5. В умножителе 5 тестовый сигнал умножают на весовой коэффициент А. Согласно моделированию, показанному в [Егоров В.В., Маслаков М.Л., Мингалев А.Н. Совместная передача тестовых и информационных последовательностей в системах последовательной передачи данных с адаптивной коррекцией // Сборник докладов 14-й международной конференции «Цифровая обработка сигналов и ее применение» (DSPA 2012). - Москва, 2012. - С. 142-145] значение коэффициента А выбирают равным из диапазона 0.1-0.3, считая амплитуду информационного сигнала равной 1. С выхода умножителя 5 взвешенный тестовый сигнал подают на второй вход первого сумматора 3. В результате на выходе первого сумматора 3, являющегося выходом устройства, получают передаваемый сигнал - смесь информационного сигнала и взвешенного тестового сигнала, длительность которой равна Т. Так же поступают для каждых последующих N бит сообщения.
На вход n отводной линии задержки 6, вход которой является входом устройства, поступают следующие друг за другом искаженные передаваемые сигналы длительностью Т. С каждого из n выходов n отводной линии задержки 6 на соответствующие n входов второго сумматора 7 подают передаваемые сигналы длительностью Т, задержанные на интервал Т. Во втором сумматоре 7 осуществляется сложение n передаваемых сигналов, в результате чего на выходе второго сумматора 7 получают принимаемый сигнал, т.е. сумму суммарного тестового сигнала и помехи, представляющей собой сумму информационных сигналов. При этом амплитуда суммарного тестового сигнала равна n*А, а амплитуда помехи, т.е. математическое ожидание при случайной информации равно . С выхода второго сумматора 7 принимаемый сигнал подают на вход блока деления 8, в котором осуществляют деление принимаемого сигнала на коэффициент, равный числу n. В результате деления мощность суммарного тестового сигнала близка к мощности одного тестового сигнала, а мощность помехи меньше в n раз. С выхода блока деления 8 принимаемый сигнал поступает на вход блока расчета импульсной характеристики корректирующего фильтра 9, на второй вход которой с выхода источника тестового сигнала подают тестовый сигнал. Для расчета импульсной характеристики корректирующего фильтра в блоке расчета импульсной характеристики корректирующего фильтра 9 может быть реализован, например, метод наименьших квадратов (алгоритм LMS) [Джиган В.И. Адаптивная фильтрация сигналов: теория и алгоритмы. М.: Техносфера, 2013. - С. 135-139], либо алгоритм RLS [Джиган В.И. Адаптивная фильтрация сигналов: теория и алгоритмы. М.: Техносфера, 2013. - С. 194-196]. На выходе блока расчета импульсной характеристики корректирующего фильтра 9 получают импульсную характеристику корректирующего фильтра, которую передают на второй вход корректирующего фильтра 10, а на первый вход корректирующего фильтра 10 с входа устройства подают передаваемый сигнал длительностью Т. С выхода корректирующего фильтра 10 полученный сигнал подают на первый вход третьего сумматора 11, на второй вход которого со знаком минус с выхода умножителя подают взвешенный тестовый сигнал. В результате на выходе третьего сумматора получают откорректированный информации сигнал, который передают на вход демодулятора 12, на выходе которого получают N бит сообщения, которые передают получателю информации 13.
Предлагаемое устройство может быть использовано в системах одночастотной передачи данных с адаптивной коррекцией сигналов на приемной стороне, по каналам с замираниями и межсимвольной интерференцией. Устройство позволяет передавать тестовый сигнал совместно, т.е. одновременно, с передачей информации, таким образом отсутствуют затраты временного ресурса на передачу тестового сигнала, в результате чего обеспечивается повышение скорости передачи информации.