УСТРОЙСТВО БЕСТЕСТОВОЙ АДАПТИВНОЙ КОРРЕКЦИИ ПО РЕЗУЛЬТАТАМ ДЕКОДИРОВАНИЯ СВЕРТОЧНОГО КОДА

Полезная модель относится к области электрорадиотехники, а именно к технике радиосвязи, и может быть использована в системах одночастотной передачи данных с адаптивной коррекцией сигналов на приемной стороне.
Сущность адаптивной коррекции заключается в построении корректирующего фильтра (КФ), компенсирующего искажения сигнала, являющиеся следствием многолучевого распространения в канале связи, в частности в коротковолновом канале связи. Следствием многолучевого распространения является межсимвольная интерференция (МСИ).
Наиболее близким к заявленному техническому решению является устройство передачи данных с адаптивной настройкой корректирующего фильтра по результатам синдромного декодирования информационных кодовых блоков (патент РФ на полезную модель №143804 от 27.07.2014), принятое за прототип. Устройство содержит первый корректирующий фильтр, выход которого подключен к входу первого демодулятора, выход которого подключен к входу первого декодера, получатель сообщений, модулятор, блок расчета импульсной характеристики корректирующего фильтра, второй корректирующий фильтр, выход которого подключен к входу второго демодулятора, выход которого подключен к входу второго декодера, блок принятия решения.
К недостаткам прототипа относится то, что в нем предполагается использование только блоковых кодов, однако во многих известных в системах одночастотной передачи данных часто используют сверточные коды. Целью полезной модели является обеспечение достоверной высокоскоростной передачи данных с адаптивной коррекцией сигналов на приемной стороне по информационным сигналам, не прерывая при этом передачу полезной информации кодированной сверточным кодом.
11
11
11
11
11
22
22
12
12
11
12
22
12
22
12
22
12
22
12
22
12
22
12
22
12
22
12
22
12
22
12
22
Поставленная цель достигается тем, что в устройство бестестовой адаптивной коррекции по результатам декодирования сверточного кода содержащее первый корректирующий фильтр, выход которого подключен к входу первого демодулятора, выход которого подключен к входу первого декодера, получатель сообщений, модулятор, блок расчета импульсной характеристики корректирующего фильтра, второй корректирующий фильтр, выход которого подключен к входу второго демодулятора, выход которого подключен к входу второго декодера, блок принятия решения, при этом входом устройства является первый вход первого корректирующего фильтра, первый выход первого декодера, по которому передается восстановленная кодовая последовательность бит b, соединен с первым входом ключа, второй выход первого декодера, по которому передается значение метрики М минимального на данный момент пути, соединен с входом порогового устройства, третий выход первого декодера, по которому передается декодированное сообщение, соединен с входом получателя сообщений, выход порогового устройства, по которому передается управляющий сигнал «1», если М меньше значения порога, или «0», если М больше значения порога, соединен со вторым входом ключа, при поступлении на второй вход ключа «1» ключ замыкается и с выхода ключа на вход модулятора передается восстановленная кодовая последовательность бит b, выход модулятора, по которому передается сигнал S, соответствующий восстановленной кодовой последовательности бит и являющийся сегментом принимаемого сигнала, соединен с входом блока проверки сегмента, в котором проверяются спектральные свойства сегмента, который будет использоваться в качестве теста, в случае удовлетворительных спектральных свойств сегмента, а именно отсутствие нулей или близких к нулю компонент спектра в занимаемой сигналом S полосе, с выхода блока проверки сегмента этот сегмент передают на первый вход блока расчета импульсной характеристики корректирующего фильтра, на второй вход которого с входа устройства поступает принимаемый сигнал, соответствующий данному сегменту, на выходе блока расчета импульсной характеристики корректирующего фильтра получают импульсную характеристику корректирующего фильтра, которую передают на второй вход второго корректирующего фильтра и на пятый вход блока принятия решения, при этом первый вход второго корректирующего фильтра соединен с входом устройства, первый и второй выходы второго декодера, по которым передаются восстановленная кодовая последовательность b и значение метрики М минимального на данный момент пути, соединены соответственно с третьим и четвертым входами блока принятия решения, на первый вход которого с первого выхода первого декодера передают восстановленную кодовую последовательность b, а со второго выхода первого декодера передают значение метрики Мминимального на данный момент пути с вычетом М, при этом в блоке принятия решения осуществляют сравнение поступивших восстановленных кодовых последовательностей b и b и метрик М и М, при чем, сравнение осуществляют следующим образом: сначала сравнивают b и b, если b=b, то сравнивают метрики М и М, если М≥М, то принимают решение о новой импульсной характеристике корректирующего фильтра, которую с выхода блока принятия решения передают на второй вход первого корректирующего фильтра, в случаях, когда с выхода порогового устройства передают управляющий сигнал «0», либо когда спектральные свойства сегмента считаются неудовлетворительными, т.е. при наличии нулей и близких к нулю компонент спектра в занимаемой сигналом S полосе, либо когда при сравнении последовательностей b и b и метрик М и М в блоке принятия решения получают b≠b или b=b, но M<М, то в блоке принятия решения не принимают решения о новой импульсной характеристике корректирующего фильтра.
Структурная схема предлагаемого устройства изображена на фиг. 1. Она содержит первый корректирующего фильтра 1, первый вход которого является входом устройства, а выход первого корректирующего фильтра 1 подключен к входу первого демодулятора 2, выход которого подключен к входу первого декодера 3. Первый выход первого декодера 3 соединен с первым входом ключа 6 и первым входом блока принятия решения 13, второй выход первого декодера 3 соединен с входом порогового устройства 5 и вторым входом блока принятия решения 13, третий выход первого декодера 3 соединен с входом получателя сообщений 4. Выход порогового устройства 5 соединен со вторым входом ключа 6, выход которого подключен к входу модулятора 7, выход которого соединен с входом блока проверки сегмента 8. Выход блока проверки сегмента 8 соединен с первым входом блока расчета импульсной характеристик корректирующего фильтра 9, второй вход которого соединен с входом устройства, а выход подключен ко второму входу второго корректирующего фильтра 10 и пятому входу блока принятия решения 13. Первый вход второго корректирующего фильтра 10 соединен с входом устройства, а выход подключен к входу второго демодулятора 11, выход которого подключен к входу второго декодера 12. Первый и второй выходы второго декодера 12 подключены, соответственно, к третьему и четвертому входам блока принятия решения 13. Выход блока принятия решения 13 подключен ко второму входу первого корректирующего фильтра.
Работа устройства частично поясняется фиг. 2 и осуществляется следующим образом.
11
11
11
11
11
На первый вход первого корректирующего фильтра 1, являющегося входом устройства, поступает принимаемый сигнал. На выходе первого корректирующего фильтра 1 получают откорректированный принимаемый сигнал, который передают на вход первого демодулятора 2, на выходе которого получают поток бит, представляющий собой информационные биты, кодированные сверточным кодом. Эти биты передают на вход первого декодера 3. Декодирование сверточных кодов, как правило, осуществляется по алгоритму Витерби [Морелос-Сарагоса Р. Искусство помехоустойчивого кодирования. Методы, алгоритмы, применение. - М.: Техносфера, 2006.]. При этом на практике глубину просмотра решетки или глубину декодирования ограничивают с целью упрощения работы декодера. Это означает, что в момент времени Т2 (фиг. 2) на первом выходе первого декодера 3 получают восстановленную кодовую последовательность бит b длиной N бит, на втором выходе первого декодера 3 получают значение метрики М минимального на данный момент пути, а на третьем выходе первого декодера 3, получают декодированное сообщение, которое передают на вход получателя сообщений 4. Значение метрики М подают на второй вход порогового устройства 5. С выхода порогового устройства 5 передают управляющий сигнал «1», если М меньше значения порога, или «0», если М больше значения порога. Значение порога выбирают, основываясь на исправляющей способности используемого кода.
11
11
11
На первый вход ключа 6 с первого выхода первого декодера 3 передают восстановленную кодовую последовательность бит b длиной N бит, а на второй вход ключа 6 со второго выхода декодера 3 подают управляющий сигнал. Если управляющий сигнал соответствует «1», то ключ 6 замыкается, и на выходе ключа 6 получают восстановленную кодовую последовательность бит b длиной N бит, которую подают на вход модулятора 7. С выхода модулятора 7 получают сигнал S, соответствующий восстановленной кодовой последовательности бит b и являющийся сегментом принимаемого сигнала. Сигнал S подают на вход блока проверки сегмента 8, в котором проверяются спектральные свойства сегмента, который будет использоваться в качестве теста, а именно отсутствие нулей или близких к нулю компонент спектра в занимаемой сигналом S полосе. В случае удовлетворительных спектральных свойств сегмента с выхода блока проверки сегмента 8 этот сегмент передают на первый вход блока расчета импульсной характеристики корректирующего фильтра 9, на второй вход которого с входа устройства поступает принимаемый сигнал на интервале времени [0 Т1], соответствующий данному сегменту. Для расчета импульсной характеристики корректирующего фильтра в блоке расчета импульсной характеристики корректирующего фильтра 9 может быть использован, 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.], или другой известный алгоритм.
12
12
11
22
22
На выходе блока расчета импульсной характеристики корректирующего фильтра 9 получают импульсную характеристику корректирующего фильтра в виде: h(l), l=0…L-1, где L - конечное количество коэффициентов, которую передают на второй вход второго корректирующего фильтра 10 и на пятый вход блока принятия решения 13. При этом второй корректирующий фильтр 10, также как и первый корректирующий фильтр 1, представляет собой фильтр с конечной импульсной характеристикой. На первый вход второго корректирующего фильтра 10 с выхода устройства подают принимаемый сигнал, начиная с момента времени T1. С выхода второго корректирующего фильтра 10 получают откорректированный принимаемый сигнал, который передают на вход второго демодулятора 11, на выходе которого получают поток бит, представляющий собой информационные биты, кодированные сверточным кодом. Эти биты передают на вход второго декодера 12. В момент времени Т3 на первом выходе первого декодера 3 получают восстановленную кодовую последовательность b длиной N бит, а на втором выходе первого декодера 3 получают значение метрики М минимального на данный момент пути с вычетом М, которые передают, соответственно, на первый и второй входы блока принятия решения 13. Так же в момент времени Т3 на первом выходе второго декодера 12 получают восстановленную кодовую последовательность b длиной N бит, а на втором выходе второго декодера 12 получают значение метрики М минимального на данный момент пути, которые передают, соответственно, на третий и четвертый входы блока принятия решения 13.
12
22
12
22
12
22
12
22
12
22
12
22
В блоке принятия решения 13 осуществляют сравнение поступивших b и b и метрик M и М. Сравнение осуществляют следующим образом: сначала сравнивают b и b, если b=b, то сравнивают метрики М и М, если М≥М, принимают решение о новой импульсной характеристике корректирующего фильтра, которую с выхода блока принятия решения 13 передают на второй вход первого корректирующего фильтра 1.
Кроме того при работе устройства возможны следующие ситуации:
- в момент времени Т2 с выхода порогового устройства 5 получают управляющий сигнал «0»;
- спектральные свойства сегмента считаются неудовлетворительными и, следовательно, с выхода блока проверки сегмента 8 на вход блока расчета импульсной характеристики корректирующего фильтра 9 поступивший сегмент не передают;
12
22
12
22
12
22
12
22
12
22
- после сравнения последовательностей b и b и метрик М и М в блоке принятия решения 13 получают b≠b или b=b, но М<М и не принимают решения о новой импульсной характеристике корректирующего фильтра и, следовательно, с выхода блока принятия решения 13 на второй вход первого корректирующего фильтра 1 новую импульсную характеристику не передают.
Предлагаемое устройство может быть использовано для систем одночастотной передачи данных с адаптивной коррекцией сигналов на приемной стороне, использующих фазоманипулированные сигналы. Отличительной особенностью описанного устройства является возможность настройки корректирующего фильтра непосредственно по информационному сигналу без введения специальных тестовых сигналов. Таким образом, наличие такого устройства позволяет отказаться от введения дополнительной избыточности для расчета импульсной характеристики корректирующего фильтра тем самым повысить информационную скорость передачи, при этом информационные биты закодированы сверточным кодом.