СУММАТОР РАЗНЕСЕННЫХ СИГНАЛОВ

Предлагаемый сумматор разнесенных сигналов относится к области передачи сигналов и предназначен для использования в системах связи с пространственным разнесением, в частности, системах дальней тропосферной радиосвязи.
Известны устройства обработки разнесенных сигналов (см., например, Гусятинский И.А. и др. Дальняя тропосферная связь. М, «Связь», 1968, §5.6, Катунин Т.П. и др. Телекоммуникационные системы и сети. Радиосвязь, радиовещание, телевидение. Т.2 - М: Горячая линия - Телеком, 2004, гл. 11
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство, описанное в книге: В.В. Крухмалев и др. Основы построения телекоммуникационных систем и сетей. - М.: Горячая линия - Телеком, 2004, часть 7. Оно содержит в каждой ветви разнесения измерители мощности аддитивного шума амплитудные детекторы, усилители и общие для всех ветвей усилитель и сумматор. Входы каждой ветви соединены через усилители со входами сумматора, а также через измеритель мощности аддитивного шума и амплитудный детектор со вторыми входами усилителей.
Сигнал на выходе измерителя мощности аддитивных шумов обратно пропорционален мощности аддитивного шума данной ветви разнесения.
Известные устройства не обеспечивают высокой помехоустойчивости систем связи с разнесением, особенно при небольших отношениях сигнал/шум.
Как известно (см, например, книгу: Системы мобильной связи / В.П. Ипатов и др. - М.: Горячая линия - Телеком, 2003) для обеспечения максимально помехоустойчивого приема разнесенных сигналов необходимо осуществлять сложение разнесенных сигналов с оптимальными взвешивающими коэффициентами, определяемыми, как:
a
i
i
где  - взвешивающий коэффициент i-той ветви разнесения; U - амплитуда i-той ветви разнесения;  - средняя мощность шума i-той ветви разнесения.
При отклонении реальных значений взвешивающих коэффициентов от определяемых формулой (1), помехоустойчивость устройства обработки разнесенных сигналов значительно падает.
i
iBX
ai
Известные устройства обработки обеспечивают оптимальные взвешивающие коэффициенты b, пропорциональные общему уровню сигнала U и обратно пропорциональный мощности аддитивного шума P в каждой ветви. Эти коэффициенты равны:
i
1
2
b=SS,
1
ai
где S=1/P; , поскольку информационный сигнал и аддитивный шум на ходе i-той ветви некоррелированы.
Таким образом, реальные взвешивающие коэффициенты известных устройств имеют вид:
,
ai
то есть отличается от действительно оптимальных взвешивающих коэффициентов. Это отличие особенно велико в моменты времени, соответствующие небольшим значениям отношения «сигнал/шум», то есть именно в те моменты, когда применение разнесенных сигналов особенно эффективно, что существенно снижает помехоустойчивость тропосферной радиосвязи. Кроме этого, поскольку в реальных условиях всегда P>0, то помехоустойчивость известных устройств всегда ниже оптимальной.
Задачей данной полезной модели является повышение помехоустойчивости связи с использованием разнесенного приема радиосигналов.
Поставленная задача решается тем, что в сумматор разнесенных сигналов, содержащий N ветвей разнесения, каждая из которых состоит из амплитудного детектора, измерителя мощности аддитивных шумов и общего для всех ветвей сумматора, в каждую ветвь разнесения введен перемножитель и трехвходовый управляемый усилитель, сигнальный вход которого соединен с выходом перемножителя, первый управляемый вход с выходом амплитудного детектора, второй управляемый вход с выходом измерителя мощности аддитивных шумов, а выход с одним из входов сумматора, при этом коэффициент передачи управляемого усилителя данной ветви разнесения определяется по формуле:
,
1
2
где x - выходной сигнал амплитудного детектора данной ветви; x - выходной сигнал измерителя мощности аддитивных шумов, обратно пропорциональный мощности аддитивных шумов данной ветви разнесения.
На чертеже (Фиг. 1) представлена структурная схема сумматора разнесенных сигналов.
Предлагаемое устройство состоит из N ветвей разнесения, в каждой из которых содержится перемножитель 1, измеритель мощности аддитивных шумов 2, амплитудный детектор 3, управляемый усилитель 4 и общий для всех ветвей сумматор 5.
При этом первый вход перемножителя 1 и входы измерителя мощности аддитивных шумов 2 и амплитудного детектора 3 соединены между собой. Выход амплитудного детектора 3 соединен с первым управляющим входом управляемого усилителя 4, выход измерителя мощности аддитивных шумов 2 - со вторым входом перемножителя 1 и вторым управляющим входом управляемого усилителя 4. Выход перемножителя 1 подключен к сигнальному входу управляемого усилителя 4, а его выход к одному из входов сумматора 5.
3
Устройство работает следующим образом. Разнесенный сигнал данной ветви разнесения поступает на входы перемножителя 1, измерителя мощности аддитивных шумов 2 и амплитудного детектора 3. Сигнал на выходе амплитудного детектора 3 пропорционален амплитуде входного сигнала, представляющего собой сумму информационного сигнала и аддитивного шума. Сигнал на выходе измерителя мощности аддитивных шумов 2 обратно пропорционален мощности аддитивных шумов в данной ветви. Перемножитель 1 умножает сигнал данной ветви на выходной сигнал измерителя мощности аддитивных шумов 2. Выходной сигнал управляемого усилителя 4 суммируется в сумматоре 5 с выходными сигналами управляемых усилителей других ветвей разнесения. Коэффициент передачи S сигнала управляемого усилителя 4 зависит от выходных сигналов амплитудного детектора 3 и измерителя мощности аддитивных шумов 2.
Таким образом, обеспечивается результирующий коэффициент передачи i-той ветви.
3
где S - коэффициент передачи управляемого усилителя:
1
2
1
x - сигнал первого управляющего входа; x - сигнал второго управляющего входа. Но x - сигнал с выхода амплитудного детектора:
Подставляя (4) в (3) и (2), имеем
.
i
i
a
Таким образом, предлагаемое устройство обеспечивает взвешивающие коэффициенты b=, действительно обеспечивающие оптимальное сложение разнесенных сигналов.
Применение предлагаемого сумматора разнесенных сигналов обеспечивает оптимальные значения взвешивающих коэффициентов при обработке входных сигналов различных ветвей разнесения, что ведет к повышению помехоустойчивости тропосферной радиосвязи.