УСТРОЙСТВО АДАПТИВНОЙ НАСТРОЙКИ КОРРЕКТИРУЮЩЕГО ФИЛЬТРА С СИНФАЗНЫМ СЛОЖЕНИЕМ ТЕСТА

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, в частности в коротковолновом радиоканале, 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-В.
Известно устройство адаптивной настройки корректирующего фильтра, описанное в [Березовский В.А., Дулькейт И.В., Савицкий O.К. Современная декаметровая радиосвязь: оборудование, системы и комплексы / Под ред. В.А. Березовского. - М.: Радиотехника, 2011. - 444 с.]. Устройство содержит блок расчета импульсной характеристики корректирующего фильтра, в котором осуществляется расчет импульсной характеристики корректирующего фильтра, выход которого является выходом устройства. Для расчета импульсной характеристики корректирующего фильтра в блоке расчета импульсной характеристики корректирующего фильтра может быть реализован, например, метод матричного фильтра [Березовский В.А., Дулькейт И.В., Савицкий O.К. Современная декаметровая радиосвязь: оборудование, системы и комплексы / Под ред. В.А. Березовского. - М.: Радиотехника, 2011. - 444 с.], метод наименьших квадратов (алгоритм LMS)
[Джиган В.И. Адаптивная фильтрация сигналов: теория и алгоритмы. М.: Техносфера, 2013. - 528 с.], либо алгоритм RLS [Джиган В.И. Адаптивная фильтрация сигналов: теория и алгоритмы. М.: Техносфера, 2013. - 528 с.]. Выбор конкретного алгоритма расчета определяется исходя из требуемой скорости сходимости и вычислительных возможностей.
К недостаткам такого устройства относится то, что при низких значениях отношения сигнал/шум точность настройки корректирующего фильтра значительно ухудшается, что приводит к снижению качества коррекции, и как следствие снижению помехоустойчивости.
T
И
Наиболее близким к заявленному техническому решению является устройство адаптивной настройки корректирующего фильтра с квазикогерентным сложением теста, патент РФ на полезную модель №148638 опубликованный 10.12.2014, принятый за прототип. Устройство содержит n отводную линию задержки, вход которой является входом устройства, с каждого из n выходов которой поступают тестовые сигналы длиной L, задержанные на интервал равный длине информационного сигнала L, сумматор, выход которого соединен с входом блока деления, выход которого соединен с входом блока расчета импульсной характеристики корректирующего фильтра, в котором осуществляют расчет импульсной характеристики корректирующего фильтра, выход которого является выходом устройства.
К недостаткам прототипа относится то, что в каналах, в которых импульсная характеристика канала меняется достаточно быстро с течением времени, сложение нескольких тестовых сигналов нельзя считать квазикогерентным, в результате такого сложения точность настройки корректирующего фильтра снижается, что приводит к снижению качества коррекции, и как следствие снижению помехоустойчивости.
Целью полезной модели является повышение точности расчета импульсной характеристики корректирующего фильтра и, как следствие, повышение помехоустойчивости.
T
И
Поставленная цель достигается тем, что в устройство адаптивной настройки корректирующего фильтра с синфазным сложением теста, содержащее n отводную линию задержки, вход которой является входом устройства, с каждого из n выходов которой поступают тестовые сигналы длиной L, задержанные на интервал равный длине информационного сигнала L, сумматор, выход которого соединен с входом блока деления, выход которого соединен с входом блока расчета импульсной характеристики корректирующего фильтра, в котором осуществляют расчет импульсной характеристики корректирующего фильтра, выход которого является выходом устройства, введены n-1 фазовращатель, причем первые n1 выходов и последние n2 выходов n отводной линии задержки соединены с первыми входами n1+n2=n-1 соответствующих фазовращателей, второй вход которых соединен с 0-ым выходом n отводной линии задержки, при этом в каждом фазовращателе осуществляют поворот фазы тестового сигнала, поступившего на первый вход фазовращателя, таким образом, чтобы этот тестовый сигнал стал синфазным по отношению к тестовому сигналу поступающему на второй вход фазовращателя, выход каждого фазовращателя, а также 0-ой выход n отводной линии задержки соединены с соответствующим входом сумматора, в котором складывают поступившие тестовые сигналы и в результате на выходе сумматора получают суммарный тестовый сигнал, который передают на вход блока деления, в блоке деления суммарный тестовый сигнал делят на усредняющий коэффициент, получая на выходе усредненный суммарный взвешенный тестовый сигнал, который с выхода блока деления передают на вход блока расчета импульсной характеристики корректирующего фильтра.
Структурная схема предлагаемого устройства изображена на фиг 1. Она содержит n отводную линию задержки 1, вход которой является входом устройства, первые n1 выходов и последние n2 выходов которой соединены с первым входом n-1=n1+n2 соответствующих фазовращателей 2.-n1, … 2.-1, 2.1 … 2.n2, второй вход которых соединен с 0-ым выходом n отводной линии
задержки 1. Выход каждого n-1=n1+n2 фазовращателя 2.-n1, … 2.-1, 2.1 … 2.n2, а также 0-ой выход n отводной линии задержки 1 соединены с соответствующими n входами сумматора 3. Выход сумматора 3 соединен с входом блока деления 4. Выход блока деления 4 соединен с входом блока расчета импульсной характеристики корректирующего фильтра 5, выход которого является выходом устройства.
Работа устройства осуществляется следующим образом.
T
И
T
И
На вход n отводной линии задержки 1, вход которой является входом устройства, поступает сигнал, содержащий периодически повторяющиеся тестовые и информационные сигналы. Структура такого сигнала представлена на фиг. 2. При этом длина каждого тестового сигнала составляет L, длина каждого информационного сигнала L. Количество отводов (выходов) линии задержки 1 равное n может быть различным и выбирается исходя из конкретного применения. Например, может быть недопустимой задержка в обработке информационных сигналов, п2 в этом случае будет равно 0. С каждого из n выходов n отводной линии задержки 1 поступают тестовые сигналы длиной L, задержанные на интервал равный длине информационного сигнала L. При этом с первых n1 и последних n2 выходов n отводной линии задержки 1 тестовые сигналы поступают на первый вход соответствующих n-1=n1+n2 фазовращателей 2.-n1, … 2.-1, 2.1 … 2.n2. А с 0-го выхода n отводной линии задержки 1 тестовый сигнал подают на второй вход каждого из n-1 фазовращателя 2.-n1, … 2.-1, 2.1 … 2.n2.
В каждом фазовращателе 2.-n1, … 2.-1, 2.1 … 2.n2 осуществляют поворот фазы тестового сигнала, поступившего на первый вход, таким образом, чтобы этот тестовый сигнал стал синфазным по отношению к тестовому сигналу поступающему на второй вход. То есть в каждом фазовращателе 2.-n1, … 2.-1, 2.1 … 2.n2 осуществляют оценку разности фаз Δφ между тестовыми сигналами, поступившими на первый и второй входы, после чего осуществляют поворот фазы тестового сигнала, поступившего на
первый вход, на угол Δφ и передают его на выход фазовращателя 2.-n1, … 2.-1, 2.1 … 2.n2. Методы оценки разности фаз описаны в [М.К. Чмых. Цифровая фазометрия. - М.: Радио и связь, 1993. - 184 с.]. Осуществление поворота фазы тестового сигнала можно осуществить, например, с помощью устройства описанного в патенте РФ №2303326 от 20.07.2007. Еще несколько вариантов реализации фазовращателей 2.-n1, … 2.-1, 2.1 … 2.n2, также описаны в публикации [Сартасов Н.А., Едвабный В.М., Грибин В.В. Коротковолновые магистральные радиоприемные устройства, М.: «Связь», 1971. - 288 с.], в частности на с. 185 рис. 5.146.
Тестовые сигналы с выхода каждого из фазовращателей 2.-n1, … 2.-1, 2.1 … 2.n2, а также тестовый сигнал с 0-го выхода n отводной линии задержки 1 подают на соответствующие n входов сумматора 3. В сумматоре 3 осуществляют сложение n тестовых сигналов, в результате чего на выходе сумматора 3 получают суммарный тестовый сигнал, который передают на вход блока деления 4. В блоке деления 4 осуществляют деление суммарного тестового сигнала на усредняющий коэффициент равный n, получая усредненный суммарный тестовый сигнал, мощность которого близка к мощности одного тестового сигнала, а мощность шума меньше в n раз. С выхода блока деления 4 усредненный суммарный тестовый сигнал поступает на вход блока расчета импульсной характеристики корректирующего фильтра 5, на выходе которого получают искомую импульсную характеристику корректирующего фильтра, необходимую для последующей настройки корректирующего фильтра. Для расчета импульсной характеристики корректирующего фильтра в блоке расчета импульсной характеристики корректирующего фильтра 5 может быть реализован, например, метод матричного фильтра [Березовский В.А., Дулькейт И.В., Савицкий O.К. Современная декаметровая радиосвязь: оборудование, системы и комплексы / Под ред. В.А. Березовского. - М.: Радиотехника, 2011. - 444 с.], метод наименьших квадратов (алгоритм LMS) [Джиган В.И. Адаптивная фильтрация сигналов: теория и алгоритмы. М.: Техносфера,
2013. - 528 с.], либо алгоритм RLS [Джиган В.И. Адаптивная фильтрация сигналов: теория и алгоритмы. М.: Техносфера, 2013. - 528 с.].
Результатом, получаемым на выходе блока расчета импульсной характеристики корректирующего фильтра 5, является импульсная характеристика в виде: h(m), m=0…М-1, где М - конечное количество коэффициентов корректирующего фильтра, представляющего собой фильтр с конечной импульсной характеристикой.
Предлагаемое устройство может быть использовано в системах одночастотной передачи данных с адаптивной коррекцией сигналов на приемной стороне, по каналам с замираниями и межсимвольной интерференцией. Предлагаемое устройство обеспечивает повышение точности расчета импульсной характеристики корректирующего фильтра, и как следствие повышение помехоустойчивости, в том числе в каналах с быстрым изменение импульсной характеристики с течением времени, за счет синфазного сложения тестовых сигналов и повышения отношения сигнал/шум.