УСТРОЙСТВО ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ С АДАПТИВНОЙ НАСТРОЙКОЙ КОРРЕКТИРУЮЩЕГО ФИЛЬТРА ПО РЕЗУЛЬТАТАМ СИНДРОМНОГО ДЕКОДИРОВАНИЯ ИНФОРМАЦИОННЫХ КОДОВЫХ БЛОКОВ

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, использующих фазоманипулированные сигналы.
Сущность адаптивной коррекции заключается в построении фильтра, компенсирующего искажения сигнала, являющиеся следствием замираний и многолучевого распространения в канале связи, в частности в коротковолновом канале связи.
Наиболее близким к заявленному техническому решению является способ передачи данных по многолучевому каналу связи с адаптивной настройкой корректирующего фильтра по информационным сигналам (заявка на изобретение №2012118425 от 10.11.2013), принятый за прототип.Способ содержит источник сообщений, первый кодер, выход которого подключен к входу первого модулятора, а выход первого модулятора подключен к входу канала связи, первый корректирующий фильтр, выход которого подключен к входу первого демодулятора, выход которого подключен к входу первого декодера, получатель сообщений, второй кодер, выход которого подключен к входу второго модулятора, выход которого соединен с первым входом блока поиска сегмента, а выход блока поиска сегмента, соединен с первым входом блока расчета импульсной характеристики корректирующего фильтра, выход которого соединен с первым входом второго корректирующего фильтра, выход второго корректирующего фильтра подключен к входу второго демодулятора, выход которого подключен к входу второго декодера, блок принятия решения. Способ передачи данных по многолучевому каналу связи с адаптивной настройкой корректирующего фильтра по информационным сигналам, заключается в том, что на передающей стороне полезная информация преобразуется модулятором в M-позиционный фазоманипулированный сигнал, поступающий в канал связи, где M - число позиций фазы, а на приемной стороне ищется импульсная характеристика канала и параметры корректирующего фильтра, с выхода которого сигнал поступает на демодулятор, на выходе которого получают полезную переданную информацию, причем на передающей стороне от источника сообщений поступают информационные блоки фиксированной длины, для каждого из которых производится вычисление циклической контрольной суммы (CRC), добавляемой в конце блока, после чего блок данных с CRC кодируется помехоустойчивым кодом, затем закодированный пакет данных поступает на модулятор, формирующий аналоговый сигнал, который передается по каналу связи на приемную сторону, при этом в передаваемом сигнале отсутствует зондирующий (тестовый) сигнал, на приемной стороне сигнал поступает на корректирующий фильтр, а затем на демодулятор и декодер, после чего декодированные данные проходят проверку по CRC, и в случае совпадения контрольной суммы осуществляется передача информационной последовательности получателю сообщения, а в текущем кодовом блоке после восстановления искаженных бит проводится поиск сегмента, который по спектральным свойствам подходит в качестве тестового для расчета импульсных характеристик канала и параметров корректирующего фильтра.
К недостаткам прототипа относится то, что в способе предполагается использование CRC в составе кодовых конструкций, для контроля безошибочно декодированных кодовых слов (или кодовых блоков), что снижает информационную скорость передачи.
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.
Поставленная цель достигается тем, что в устройство передачи данных с адаптивной настройкой корректирующего фильтра по результатам синдромного декодирования информационных кодовых блоков содержащее источник сообщений, первый кодер, выход которого подключен к входу первого модулятора, а выход первого модулятора подключен к входу канала связи, первый корректирующий фильтр, выход которого подключен к входу первого демодулятора, выход которого подключен к входу первого декодера, получатель сообщений, второй кодер, выход которого подключен к входу второго модулятора, выход которого соединен с первым входом блока поиска сегмента, а выход блока поиска сегмента, соединен с первым входом блока расчета импульсной характеристики корректирующего фильтра, выход которого соединен с первым входом второго корректирующего фильтра, выход второго корректирующего фильтра подключен к входу второго демодулятора, выход которого подключен к входу второго декодера, блок принятия решения, введены первый регистр синдрома, представляющего собой блок, определяющий количество обнаруженных кодом ошибок путем анализа поступившего синдрома кода, вход которого соединен с выходом первого декодера, первый выход первого регистра синдрома, по которому передается декодированный информационный блок, соединен с входом получателя сообщений, второй выход первого регистра синдрома, по которому передается декодированный информационный блок, соединен с входом второго кодера, а третий выход первого регистра синдрома, по которому передается сигнал о наличии «ненадежного» кодового блока, с первым входом блока принятия решения, в котором принимают решение о том, что расчет новой импульсной характеристики корректирующего фильтра не осуществляют, второй регистр синдрома, вход которого соединен с выходом второго декодера, а выход, по которому передается синдром кода, со вторым входом блока принятия решения, где принимают решение о том, что новая импульсная характеристика корректирующего фильтра найдена, если количество ошибок не увеличилось, либо не найдена, если количество ошибок увеличилось, при этом выход источника сообщений подключен к входу первого кодера, первый выход канала связи соединен с первым входом первого корректирующего фильтра, второй выход со вторым входом блока расчета импульсной характеристики корректирующего фильтра, а третий выход со вторым входом второго корректирующего фильтра, первый выход блока принятия решения, по которому передается команда о поиске нового сегмента, если принимается решение о том, что новая импульсная характеристика корректирующего фильтра не найдена, подключен ко второму входу блока поиска сегмента, а второй выход, по которому передается новая импульсная характеристика, если принимается решения о том, что новая импульсная характеристика корректирующего фильтра найдена, подключен ко второму входу первого корректирующего фильтра.
Структурная схема предлагаемого устройства изображена на фиг. Она содержит источник сообщений 1, выход которого подключен к входу первого кодера 2, выход которого подключен к входу первого модулятора 3, выход которого подключен к входу канала связи 4. Первый выход канала связи 4 подключен к первому входу первого корректирующего фильтра 5, второй выход ко второму входу блока расчета импульсной характеристики 13, третий выход ко второму входу второго корректирующего фильтра 14. Первый корректирующий фильтр 5, выход которого подключен к входу первого демодулятора 6, выход которого подключен к входу первого декодера 7. Выход первого декодера 7 подключен к входу первого регистра синдрома 8, первый выход которого соединен с входом получателя сообщений 9, второй выход с входом второго кодера 10, третий выход с первым входом блока принятия решения 18. Выход второго декодера 10 подключен к входу второго модулятора 11, выход которого подключен к первому входу блока поиска сегмента 12. Выход блока поиска сегмента 12 подключен к первому входу блока расчет импульсной характеристики 13, выход которого подключен к первому входу второго корректирующего фильтра 14. Выход второго корректирующего фильтра 14 подключен к входу второго демодулятора 15, выход которого подключен к входу второго декодера 16, выход которого подключен к входу второго регистра синдрома 17. Выход второго регистра синдрома 17 подключен ко второму входу блока принятия решения 18, первый выход которого подключен ко второму входу блока поиска сегмента 12, а второй выход ко второму входу первого корректирующего фильтра 5.
Работа устройства осуществляется следующим образом.
На передающей стороне от источника сообщений 1 информационные блоки фиксированной длины из K бит поступают на вход первого кодера 2 с параметрами (N, K), где K количество информационных бит, поступающих на вход кодера, N количество бит в кодовом блоке, получаемом на выходе кодера. В результате кодовые блоки длиной N бит поступают на вход первого модулятора 3, с выхода которого информационный сигнал подают на вход канала связи 4. Каналом связи 4 является среда, по которой передается сигнал, в частности это может быть радиоканал, при этом сигнал претерпевает искажения. С каждого из трех выходов канала связи 4 получают один и тот же искаженный информационный сигнал.
На приемной стороне с первого выхода канала связи 4 сигнал подают на первый вход первого корректирующего фильтра 5. Импульсная характеристика первого корректирующего фильтра 5 первоначально рассчитана в процессе установления сеанса связи, далее в процессе работы устройства. Откорректированный сигнал с выхода первого корректирующего фильтра 5 подают на вход первого демодулятора 6, с выхода которого получают последовательность бит (кодовый блок) длиной N, которую передают на вход первого декодера 7. На выходе первого декодера 7 получают декодированный информационный блок длиной K бит и синдром кода, которые передают на вход первого регистра синдрома 8. Первый регистр синдрома 8 представляет собой блок, определяющий количество обнаруженных кодом ошибок путем анализа поступившего синдрома кода. С первого выхода первого регистра синдрома декодированный информационный блок отдают получателю сообщений 9. Кроме того, на основе полученного синдрома определяют, не превышено ли количество ошибок заданного порогового значения, тем самым определяют «надежные» или «ненадежные» кодовые блоки. Если кодовый блок относится к «ненадежным», то с третьего выхода первого регистра синдрома 8 на первый вход блока принятия решения 18 передают сигнал о наличии «ненадежного» кодового блока, где принимают решение о том, что расчет новой импульсной характеристики корректирующего фильтра не осуществляют и со второго выхода блока принятия решения 17 на второй вход первого корректирующего фильтра 5 передают команду о использовании импульсной характеристики корректирующего фильтра полученной ранее. Если принятый кодовый блок относится к «надежным», то со второго выхода первого регистра синдрома 8 декодированный информационный блок передают на вход второго кодера 10, с выхода которого новый кодовый блок передают на вход второго модулятора 11. Сигнал на выходе второго модулятора 11 передают на первый вход блока поиска сегмента 12.
В блоке поиска сегмента 12 осуществляют поиск такого сегмента сигнала, который по своим спектральным характеристикам подходит в качестве тестового, в частности одно из главных требований отсутствие нулей в спектре.
Найденный сегмент сигнала с выхода блока поиска сегмента 12 поступает на первый вход блока расчета импульсной характеристики корректирующего фильтра 13, и считается тестовым сигналом, то есть сигналом без искажений. На второй вход блока расчета импульсной характеристики корректирующего фильтра 13 передают сигнал со второго выхода канала связи 4, при этом выделяется сегмент этого сигнала соответствующий сегменту принятому как тестовый сигнал. Для расчета импульсной характеристики корректирующего фильтра в блоке расчета импульсной характеристики корректирующего фильтра 13 может быть реализован алгоритм по методу наименьших квадратов (LMS алгоритм) [Джиган В.И. Адаптивная фильтрация сигналов: теория и алгоритмы. М.: Техносфера, 2013. - С.135-139.], либо алгоритм RLS [Джиган В.И. Адаптивная фильтрация сигналов: теория и алгоритмы. М.: Техносфера, 2013. - С.194-196.]. Рассчитанную импульсную характеристику корректирующего фильтра подают на первый вход второго корректирующего фильтра 14, на второй вход которого передают сигнал с третьего выхода канала связи 4. Заново откорректированный сигнал с выхода второго корректирующего фильтра 14 подают на вход второго демодулятора 15, с выхода которого получают последовательность бит длиной N и передают на вход второго декодера 16. На выходе второго декодера 16 получают информационный блок и второй синдром, которые передают на вход второго регистра синдрома 17. С выхода второго регистра синдрома 17 второй синдром передают на второй вход блока принятия решения, где определяют, что новая импульсная характеристика корректирующего фильтра не ухудшает качество коррекции по сравнению с импульсной характеристикой корректирующего фильтра, используемой в данный момент в первом корректирующем фильтре 5. Если количество ошибок увеличилось, то с первого выхода блока принятия решения на второй вход блока поиска сегмента передают команду о поиске нового сегмента и последовательность действий после нахождения нового сегмента повторяется. Если количество ошибок не увеличилось, принимают решения о том, что новая импульсная характеристика корректирующего фильтра найдена, и со второго выхода блока принятия решения на второй вход первого корректирующего фильтра передают новую импульсную характеристику.
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, не несущих информации, а также без введения CRC в состав передаваемых кодовых конструкций. Таким образом, наличие такого устройства позволяет отказаться от введения дополнительной избыточности для расчета импульсной характеристики корректирующего фильтра.
Предлагаемое устройство обеспечивает:
- коррекцию принимаемых сигналов, что улучшает помехоустойчивость;
- расчет импульсной характеристики корректирующего фильтра без введения дополнительной избыточности в виде передачи тестовых сигналов, что повышает информационную скорость передачи, при этом нет необходимости в добавлении CRC к каждому кодовому блоку, что также повышает информационную скорость передачи.