СПОСОБ РЕГИСТРАЦИИ ЕДИНИЧНОГО ЭЛЕМЕНТА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МЕТОДОВ НЕЧЕТКОЙ ЛОГИКИ
METHOD OF REGISTERING UNIT ELEMENT USING FUZZY LOGIC METHODS

Изобретение относится к технике связи, в частности к устройствам, предназначенным для принятия решения о значении полученного дискретного двоичного сигнала.
Известен способ принятия решения о значении полученного двоичного сигнала по одному отсчету - метод стробирования (Теория передачи сигналов: Учебник для вузов / А.Г.Зюко, Д.Д.Кловский, М.В.Назаров, Л.М.Финк. - 2-е изд., перераб. и доп.- М.: Радио и связь, 1986. - 304 с.). Суть метода заключается в том, что значение единичного элемента проверяется в момент времени, наименее подверженный искажениям, т.е. в середине длительности единичного элемента путем подачи стробирующего импульса.
Недостатком этого способа является низкая помехозащищенность и относительно большая вероятность ошибки при наличии искажений в виде дробления сигнала или наличия импульсной помехи.
Известен способ принятия решения о значении полученного двоичного сигнала на основе метода многократных отсчетов - метод синхронного дискретного накопления (В.А.Котельников. Теория потенциальной помехоустойчивости. - М., Госэнергоиздат, 1956. - 152 с.). Суть метода заключается в том, что для повышения помехоустойчивости приема двоичных импульсов решение о переданном символе принимается не по одному отсчету на длительности единичного импульса, а по нескольким, в общем случае по n некоррелированным отсчетам. Применение метода многократных отсчетов позволяет по сравнению с принятием решения по одному отсчету увеличить отношение сигнал/шум в n раз.
Недостатком этого способа является необходимость увеличения длительности элемента сигнала в n раз, что, в свою очередь, приводит к снижению скорости передачи сообщений также в n раз по сравнению с вариантом принятия решения по одному отсчету.
0
0
Известен способ принятия решения на основе интегрального метода (В.А.Котельников. Теория потенциальной помехоустойчивости. - М., Госэнергоиздат, 1956. - 152 с.). В данном методе регистрация осуществляется в результате анализа процесса интегрирования в течение длительности его интервала τ, который подвергся дроблению. Интегральный метод реализуется путем непрерывного интегрирования (аналоговое интегрирование) или дискретного сканирования отсчетами длительности τ и дальнейшего их суммирования.
Недостатком такого способа является недостаточный уровень защиты от краевых искажений и большого количества импульсных помех.
Существует способ приема сигналов с минимальной частотной модуляцией с учетом корреляционной связи между символами. При данном способе формируют первый и второй элементарные сигналы, соответствующие передаваемым логическим символам «0» и «1», формируют суммарный опорный сигнал, определяют значение суммарной корреляционной метрики входного сигнала, сравнивают значение суммарной корреляционной метрики с нулем и запоминают результат сравнения. Далее сравнивают между собой два последовательно полученных результата сравнения и принимают решение о приеме логического символа «0», если указанные результаты сравнения совпадают, либо решение о приеме логического символа «1», если указанные результаты сравнения не совпадают (патент РФ №2303855, кл. H04L 27/00, 2006).
Недостатком этого метода является высокая вероятность ошибки принятия решения принятого сигнала логического «0» или «1» при оценке корреляционной метрики в момент фиксации длительности k-го (k+1) символа из-за краевых и (или) импульсных помех.
Наиболее близким является способ распознавания сигналов со стиранием в качестве контроля качества приема (Шувалов В.П. Прием сигналов с оценкой их качества.- М.: Связь, 1979. - 240 с.). Суть способа заключается в том, что сигнал после усиления и ограничения представляется в виде последовательности импульсов положительной и отрицательной полярности, которая полностью характеризуется расстояниями между моментами переходов данных импульсов через ноль. Сравнивая эти расстояния, принимается решение о значении принятого сигнала логический «0» или логическая «1», либо выдается сигнал «стирание» при оценке качества принятого сигнала ниже заданного.
Недостатком данного способа является существенная потеря информации о принятом символе (о форме сигнала) при регистрации единичного элемента (ЕЭ) после порогового устройства (ПУ), что приводит к увеличению вероятности ложных стираний. Такая ситуация может возникнуть из-за неоднозначности определения (или необоснованном выборе) уровня порога срабатывания порогового устройства как при краевых искажениях, так и при дроблениях ЕЭ (фиг.1, 2).
0
i
i
0
В связи с этим предлагается производить регистрацию ЕЭ до ПУ, используя метод сканирования длительности τ ЕЭ и дальнейшего анализа отсчетов u(Δτ) в дискретные моменты времени Δτ. Однако решение данной задачи усложняется ввиду отсутствия априорной вероятностной и статистической информации о состоянии ЕЭ за время τ при приеме сигнала. Поэтому в дальнейшем для решения задачи регистрации ЕЭ используется математический аппарат теории нечетких множеств.
Целью изобретения является создание способа регистрации ЕЭ, повышающего достоверность работы устройств, которые принимают решение о регистрации ЕЭ в условиях отсутствия априорной вероятностной и статистической информации о состоянии ЕЭ при наличии краевых искажений и дроблениях ЕЭ.
Указанная цель достигается применением в предлагаемом изобретении способа сканирования длительности ЕЭ и дальнейшего анализа отсчетов в дискретные моменты времени, отличающегося тем, что полученные отсчеты соотносятся с функциями принадлежности, характеризующими «хороший» прием логической «1» или логического «0»; осуществляется процедура решения нечеткого интеграла, после чего принимается решение о приеме двоичной единицы «1» или нуля «0». Также вводится зона неопределенной регистрации (ЗНПР), при попадании в которую выносится решение о приеме сигнала «стирание».
При осуществлении предлагаемого способа регистрации двоичных ЕЭ выполняют следующие операции:
0
i
0
i
1. Осуществляется дискретизация принятого сигнала u(t) в интервале длительности единичного элемента τ через дискретные моменты времени Δτ, i=0, 1, 2, 3,…, n (где n - количество отсчетов на интервале τЕЭ). Априорно задается шкала нечеткой плотности распределения моментов времени отсчетов g(Δτ).
k
2. Отсчеты u(Δτ), k=1, 2, 3,…, n-1, соотносятся с априорной оценочной шкалой Ģ по правилу:
для решения о приеме логической «1» -
для решения о приеме логического «0» -
Gq
где  - терм множеств, который характеризуется функцией принадлежности µ(u).
Gq(1)
Gq(0)
3. На основании экспертной оценки формируются функции принадлежности (фиг.3) µ(u) и µ(u), соответствующие «хорошему приему 1» и «хорошему приему 0» соответственно.
4. Выполняются процедуры свертки путем решения нечетких интегралов по правилам
З
5. Для увеличения достоверности приема ЕЭ на границе раздела принятия решения учитывается наличие зоны неопределенной регистрации (ЗНПР) (фиг.3) и вводится сигнал «стирание». Область ЗНПР также является нечетким множеством D(u):
где Supp[·] - означает носитель множества или четкое множество.
6. Принимается решение о регистрации ЕЭ по правилу
где ⇔ - знак эквивалентности.
Использование предлагаемого способа позволяет повысить достоверность принятия решения о регистрации ЕЭ или вынести решение о плохом качестве принятого сигнала в условиях наличиях краевых искажений принятого сигнала или дроблений.