УНИВЕРСАЛЬНЫЙ ИНВАРИАНТНЫЙ ЭХОКОМПЕНСАТОР ДЛЯ НЕЛИНЕЙНОГО ЭХОТРАКТА

Предполагаемая полезная модель относится к области систем, сетей и устройств телекоммуникации для подавления сигналов передатчика, проходящих через паразитный эхотракт устройств разделения направлений передачи на вход собственного приемника.
В настоящее время наиболее известны три способа эхокомпенсации путем вычитания копий эхосигналов из суммы принимаемых сигналов и сигналов эха собственного передатчика.
Первый способ, называемый табличным, заключается в запоминании на этапе обучения эхокомпенсатора всех возможных копий эхосигналов на выходе эхотракта. После окончания обучения компенсация эха происходит путем вычитания из принимаемой совокупности сигналов противоположной стороны и сигналов эха, соответствующих передаваемым сигналам копий эха.
Второй метод формирования копий эхосигналов осуществляется пропусканием сигналов передатчика через физическую или математическую модель (при цифровой реализации) паразитного эхотракта.
Третий, инвариантный метод эхокомпенсации, базируется на использовании для вычисления копий эхосигналов инварианта эхотракта - особого соотношения между параметрами передаваемых сигналов, которое не меняется эхотрактом для подобных по форме сигналов. За счет этого свойства копия эхосигнала может быть рассчитана путем умножения текущей величины инварианта для передаваемого сигнала на копию эха от предыдущего сигнала с подобной формой [1, 2].
Преимуществом инвариантного метода эхокомпенсации относительно табличного метода является меньшие требования к объему памяти эхокомпенсатора, а по отношению ко второму методу - меньшее количество математических операций для вычисления копии эха.
Известные устройства, реализующие инвариантный метод эхокомпенсации, используют инвариант аффинной группы преобразований в виде отношения длин векторов сигналов подобной формы [3, 4]. Аффинная группа преобразований описывает преобразования сигналов системами с линейными амплитудными характеристиками [1]. Следовательно, известные устройства инвариантной эхокомпенсации применимы только для ситуации, когда амплитудная характеристика эхотракта линейна.
Однако на практике в общем случае могут использоваться устройства разделения направлений передачи, амплитудная характеристика эхотракта которых имеет нелинейный характер.
Для таких ситуаций в инвариантных эхокомпенсаторах необходимо использовать инвариант более общей группы преобразований, включающую в себя аффинную группу в качестве подгруппы. В нашей полезной модели определим синтез универсального инвариантного метода эхокомпенсации, использующего инвариант этой группы.
Структурная схема универсального инвариантного эхокомпенсатора
Рассмотрим структурную схему универсального инвариантного эхокомпенсатора, использующего инвариант нелинейного эхотракта, преобразования сигналов в котором характеризуются проективной группой преобразований (фиг. 1).
i
iэ
Сигналы передатчика S(t) последовательно поступают на вход устройства разделения направлений передачи и вследствие наличия паразитного эхотракта проходят на вход приемника в виде эхосигналов S(t). Задача эхокомпенсатора, включаемого на входе приемника, состоит в устранении сигнала эха.
Назначение блоков схемы:
ИС - источник сообщений;
Пер - передатчик;
1
2
3
4
Кл, Кл, Кл, Кл - ключи;
1
2
3
4
БП, БП, БП, БП - блоки памяти;
ВМВС - вычислитель модулей векторов сигналов;
НХЭС - блок нормирования и хранения образа эхосигнала;
БВМС - блок вычисления модулей и их векторов.
Работа схемы состоит в следующем. При этом полагаем, что информационные и опорные сигналы имеют подобные формы, отличающиеся лишь множителем. Последовательность работы схемы состоит из двух этапов: обучения и рабочего этапа.
1
2
1
2
На этапе обучения передатчик последовательно во времени вырабатывает опорные сигналы S(t) и S(t). В блоки памяти БП и БП записываются величины модулей векторов первого и второго опорных сигналов и, соответственно. Величины модулей рассчитываются блоком вычисления модулей векторов сигналов. При этом эхосигналы, порождаемые опорными сигналами, поступают с выхода эхотракта устройства разделения направлений передачи на блок вычисления модулей их векторов.
3
4
1
4
3
Вычисленные значения длин векторов эхосигналов и записываются, соответственно, в блоки памяти БП и БП. Распределение вычисленных величин модулей векторов опорных сигналов и модулей векторов их эхосигналов по блокам памяти осуществляется через ключи Кл и Кл с использованием ключа Кл.
2
На этапе обучения через ключ Кл в блок нормирования и хранения образа эхосигнала поступает образец формы эхосигнала.
После этапа обучения начинается рабочий этап, алгоритм которого описывается выражениями (1) и (2).
1
i
2
3
В этом режиме ключ Кл находится в крайнем левом положении и через него на вычислитель инварианта J поступают длины векторов информационных сигналов. Ключ Кл находится в разомкнутом состоянии, а ключ Кл - в крайнем правом положении.
iэ
i
1э
2э
На вычислитель копий сигналов эха S'(t) подаются величины инварианта J модули векторов сигналов эха S(t) и S(t), а также нормированный образец эха с выхода блока нормирования и хранения образа эхосигнала. В соответствии с выражением (1) вычислитель копии сигнала эхо осуществляет ее расчет
Рассчитанная таким образом копия эхосигнала устраняется вычитателем из суммы принимаемого сигнала и сигнала эха, в результате чего осуществляется компенсация эха. Координация согласованной работы блоков нелинейного инвариантного эхокомпенсатора осуществляется передатчиком.
Заключение.
Применение для синтеза эхокомпенсаторов дуплексных систем связи нового для теории связи математического аппарата - теории групп преобразований - открывает возможность разработки эхокомпенсаторов с инвариантными относительно характеристик эхотрактов свойствами.
Использование инварианта проективной группы преобразований для решения задачи эхокомпенсации позволяет синтезировать инвариантный эхокомпенсатор для широкого класса устройств разделения направлений передачи как с линейными, так и нелинейными амплитудными характеристиками эхотракта.
Список используемой литературы.
1. Лебедянцев В.В., Разработка и исследование методов анализа и синтеза инвариантных систем связи. Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук. - Новосибирск: СибГУТИ, 1995 г. - 253 с.
2. Абрамов С.С., Повышение помехоустойчивости дуплексных систем на основе инвариантной эхокомпенсации: Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук. - Новосибирск: СибГУТИ, 2016 г. - 241 с.
3. Адаптивный инвариантный эхокомпенсатор / Патент РФ №148617 от 12.11.2014. / С.С. Абрамов, В.В. Лебедянцев, Е.В. Морозов, А.А. Калачиков.
4. Корреляционный адаптивный инвариантный эхокомпенсатор / Патент РФ №168793 от 21.02.2017. / С.С .Абрамов, В.В. Лебедянцев, Е.В. Морозов, А.А. Калачиков.