RU2528134C1 - Device for decoding signals passing through multibeam communication channel - Google Patents
Device for decoding signals passing through multibeam communication channel Download PDFInfo
- Publication number
- RU2528134C1 RU2528134C1 RU2013145790/08A RU2013145790A RU2528134C1 RU 2528134 C1 RU2528134 C1 RU 2528134C1 RU 2013145790/08 A RU2013145790/08 A RU 2013145790/08A RU 2013145790 A RU2013145790 A RU 2013145790A RU 2528134 C1 RU2528134 C1 RU 2528134C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- stage
- correlators
- correlator
- kfm
- inputs
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Mobile Radio Communication Systems (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области передачи дискретной информации и предназначено для применения в декодерах сигналов связи, передаваемых в каналах с многолучевым распространением.The invention relates to the field of transmission of discrete information and is intended for use in decoders of communication signals transmitted in multipath channels.
При передаче сигналов связи через многолучевой канал имеют место искажения их формы, при этом для когерентной обработки и декодирования принимаемых сигналов необходим контроль (оценивание) импульсной реакции канала (ИРК). В связи с этим большинство известных решений указанных проблем основаны на излучении наряду с информационными (т.е. неизвестными на приемном конце системы связи) импульсами также испытательных импульсов, по которым осуществляется оценивание ИРК или, точнее, ИРК в полосе частот испытательного импульса. Такой принцип передачи именуется как «система с испытательным импульсом и предсказанием» (СИИП) (см. например, [1], раздел 3.1). Этот принцип лежит и в основе, в частности, объектов [2-4].When transmitting communication signals through a multipath channel, distortions of their shape occur, and for the coherent processing and decoding of received signals, control (estimation) of the channel impulse response (IRF) is necessary. In this regard, most of the known solutions to these problems are based on radiation along with information (i.e., unknown at the receiving end of the communication system) pulses of test pulses, which are used to evaluate the KFM or, more precisely, the KFM in the frequency band of the test pulse. Such a transmission principle is referred to as a “system with a test pulse and prediction” (SIIP) (see, for example, [1], section 3.1). This principle underlies, in particular, objects [2-4].
Недостатком принципа построения системы связи, на которую рассчитаны известные аналоги, является сравнительно низкое качество приема (декодирования) сообщений, обусловленное либо потерей времени при раздельной во времени передаче испытательных и информационных импульсов (как это имеет место в [1]), либо действием испытательных импульсов, мешающим приему информационных импульсов (а также и наоборот, действием информационных импульсов, мешающим приему испытательных импульсов).The disadvantage of the principle of constructing a communication system for which well-known analogues are designed is the relatively low quality of reception (decoding) of messages, caused either by a loss of time during the transmission of test and information pulses separated in time (as is the case in [1]), or by the action of test pulses interfering with the reception of information pulses (and also vice versa, the action of information pulses that interfere with the reception of test pulses).
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому объекту является устройство, описанное в [5]. Оно рассматривается в качестве прототипа. Прототип решает следующую задачу. Передан один из двух возможных сигналов (или символов) - S1(t) или S2(t) (применительно к цифровому варианту реализации устройства декодирования далее рассматриваем все сигналы как функции дискретного времени, т.е. рассматриваем сигналы S1(n) и S2(n), где n - индекс аргумента дискретного времени). Как отмечено выше, форма переданного символа при распространении в многолучевом канале подверглась искажениям, описываемым как свертка этого символа с ИРК, форма которой априорно неизвестна. В точке приема требуется принять решение о том, какой из двух символов был передан (т.е. декодировать переданное сообщение).The closest in technical essence to the claimed object is the device described in [5]. It is considered as a prototype. The prototype solves the following problem. One of two possible signals (or symbols) is transmitted - S1 (t) or S2 (t) (in relation to the digital embodiment of the decoding device, we further consider all signals as functions of discrete time, i.e., consider signals S1 (n) and S2 ( n), where n is the index of the discrete time argument). As noted above, the shape of the transmitted symbol during propagation in the multipath channel was distorted, described as a convolution of this symbol with the KFM, the shape of which is a priori unknown. At the receiving point, a decision must be made about which of the two characters was transmitted (i.e., decode the transmitted message).
Блок-схема прототипа приведена на фиг.1; пояснения по ней приведены ниже при описании принципа действия прототипа.The block diagram of the prototype is shown in figure 1; explanations on it are given below when describing the principle of operation of the prototype.
Принцип действия прототипа состоит в следующем. Для каждого возможного момента прихода связного сигнала вычисляется взаимная корреляция между принятым сигналом и каждым из двух возможных символов S1(n) или S2(n). Это действие выполняется корреляторами первой ступени (позиции 1-1 и 1-2 на фиг.1). В данном случае корреляторы первой ступени по существу являются согласованными фильтрами, т.е. каждый коррелятор первой ступени играет роль согласованного с соответствующим символом фильтра. В результате выполнения этой функции на выходах корреляторов первой ступени 1-1 и 1-2 формируются временные реализации, причем на выходе того коррелятора, опорное колебание которого совпадает с фактически переданным символом, эта временная реализация - есть оценка ИРК в рабочей полосе частот (с шумом), а на выходе другого коррелятора - только шум. В связи с тем, что прототипу информация о том, какой именно из двух возможных символов был передан, неизвестна, в нем осуществляется суммирование (одноименных временных отсчетов) временных реализаций, сформированных на выходах обоих корреляторов первой ступени (сумматор 2 на фиг.1). Этот результат суммирования оценку ИРК заведомо содержит. Сумматор 2 является также накапливающим на скользящем интервале времени, т.е. в нем накапливаются массивы оценок ИРК (в смеси с шумам), формируемые последовательно во времени по мере прихода серии связных символов. Подобное накопление необходимо в, частности, в обеспечение снижения корреляции шумов на входах каждого из корреляторов второй ступени. Количество указанных накапливаемых реализаций ограничено как количеством содержащихся в передаваемом сообщении символов, так и (это более жесткое условие) интервалом стабильности ИРК.The principle of operation of the prototype is as follows. For each possible moment of arrival of the connected signal, a cross-correlation between the received signal and each of the two possible symbols S1 (n) or S2 (n) is calculated. This action is performed by the correlators of the first stage (positions 1-1 and 1-2 in figure 1). In this case, the correlators of the first stage are essentially matched filters, i.e. each correlator of the first stage plays the role of a filter consistent with the corresponding symbol. As a result of performing this function, temporary implementations are formed at the outputs of the first-stage correlators 1-1 and 1-2, and at the output of that correlator, the reference oscillation of which coincides with the actually transmitted symbol, this temporary implementation is an estimate of the KFM in the working frequency band (with noise ), and at the output of another correlator, only noise. Due to the fact that the prototype does not know which of the two possible symbols was transmitted, it sums up (the same time samples) time realizations generated at the outputs of both correlators of the first stage (adder 2 in FIG. 1). This result of summing up the estimate of the KFM obviously contains. The adder 2 is also cumulative over a moving time interval, i.e. it accumulates arrays of estimates of the KFM (mixed with noise), which are formed sequentially in time as a series of connected symbols arrives. Such accumulation is necessary, in particular, to ensure a decrease in the correlation of noise at the inputs of each of the second-level correlators. The number of indicated accumulated implementations is limited both by the number of characters contained in the transmitted message and (this is a more stringent condition) by the stability interval of the KFM.
Далее реализуется вычисление корреляции между оценкой ИРК (она формируется на выходе сумматора 2 и подается на опорные входы корреляторов второй ступени) и каждой из временных реализаций, сформированных на выходах корреляторов первой ступени 1-1 и 1-2. Эта функция выполняется в корреляторах второй ступени (позиции 3-1 и 3-2 на фиг.1).Next, the calculation of the correlation between the estimate of the KFM (it is formed at the output of the adder 2 and fed to the reference inputs of the correlators of the second stage) and each of the temporary realizations formed at the outputs of the correlators of the first stage 1-1 and 1-2 is implemented. This function is performed in the correlators of the second stage (positions 3-1 and 3-2 in figure 1).
Далее для конкретности, положим, что передан символ S1(n). При этом в корреляторе второй ступени 3-1 фактически формируется отклик, пропорциональный энергии принятого многолучевого сигнала (т.е. искаженного по форме символа S1(n)), что соответствует эффекту когерентного сложения лучей. Этот отклик характеризуется высоким уровнем. На выходе же коррелятора второй ступени. 3-2 в данной ситуации формируется лишь реализация шума. У нее низкий уровень главным образом потому, что поступающие на входы коррелятора второй ступени 3-2 шумы при большом количестве накапливаемых в сумматоре 2 реализаций оценки ИРК практически некоррелированы. Далее при сравнении (в решающем устройстве 4) между собой и/или с порогом уровней откликов, сформированных на выходах корреляторов второй ступени 3-1 и 3-2, принимается решение о фактически переданном символе. Так, в рассматриваемом случае большим и/или превышающим порог будет, как правило, уровень на выходе коррелятора второй ступени 2-1, что приведет (так же, как правило, т.е. как тенденция) к принятию решения о том, что предан символ S1(n), что в рассматриваемой ситуации и является правильным решением.Further, for concreteness, we assume that the symbol S1 (n) is transmitted. Moreover, in the correlator of the second stage 3-1, a response is actually formed proportional to the energy of the received multipath signal (i.e., distorted in the shape of the symbol S1 (n)), which corresponds to the effect of coherent addition of rays. This response is characterized by a high level. At the output of the same correlator of the second stage. 3-2 in this situation, only the realization of noise is formed. It has a low level mainly because the noise coming to the inputs of the correlator of the second stage 3-2 noise with a large number of implementations accumulated in the adder 2 estimates of the KFM are practically uncorrelated. Further, when comparing (in the solving device 4) with each other and / or with a threshold of response levels formed at the outputs of the correlators of the second stage 3-1 and 3-2, a decision is made on the actually transmitted symbol. So, in the case under consideration, as a rule, the level at the output of the correlator of the second stage 2-1 will be large and / or higher than the threshold, which will lead (as a rule, i.e., as a trend) to the decision that symbol S1 (n), which in the situation under consideration is the correct solution.
Таким образом, в прототипе проблема временного рассеяния энергии сигнала связи решена, поскольку, как отмечено выше, достигнут эффект, эквивалентный когерентному сложению всех лучей (точнее, сигналов, пришедших по всем лучам).Thus, in the prototype, the problem of temporal dispersion of the energy of the communication signal is solved, because, as noted above, an effect is achieved that is equivalent to the coherent addition of all the rays (more precisely, the signals that came along all the rays).
Недостатком прототипа является низкое качество декодирования, имеющее место при приеме сообщения, состоящего из малого количества символов, или при сравнительно малом интервале стабильности ИРК. Так, при приеме сообщения, состоящего из одиночного символа, в сумматоре 2 прототипа формируется результат суммирования откликов корреляторов первой ступени 1-1 и 1-2 на принимаемую аддитивную смесь информационного импульса и шума. В этом случае на обоих входах каждого из корреляторов второй ступени шумы в значительной степени коррелированы. Эта коррелированность шумов существенно нивелирует различия в откликах корреляторов второй ступени 2-1 и 2-2 на принимаемый сигнал и тем самым снижает тенденцию к принятию правильного решения. По мере увеличения количества символов в сообщении действие указанного выше фактора, снижающего качество декодирования, хоть и уменьшается, но весьма плавно. Малый интервал стабильности ИРК в свете приведенного пояснения причины низкого качества декодирования в прототипе приводит к тем же последствиям, что и малое количество символов в сообщении.The disadvantage of the prototype is the low quality of decoding that occurs when receiving a message consisting of a small number of characters, or with a relatively small interval of stability of the KFM. So, when receiving a message consisting of a single character, in the adder 2 of the prototype, the result of summing the responses of the correlators of the first stage 1-1 and 1-2 to the received additive mixture of the information pulse and noise is formed. In this case, at both inputs of each of the correlators of the second stage, the noise is largely correlated. This correlation of noise significantly eliminates the differences in the responses of the correlators of the second stage 2-1 and 2-2 to the received signal and thereby reduces the tendency to make the right decision. As the number of characters in the message increases, the effect of the above factor, which reduces the quality of decoding, although decreases, but very smoothly. A small interval of stability of the KFM in the light of the above explanation of the reasons for the low quality of decoding in the prototype leads to the same consequences as a small number of characters in the message.
Целью заявляемого устройства является устранение указанного недостатка прототипа, т.е. обеспечение возможности приема (декодирования) сообщения вне зависимости от указанных факторов. Цель достигается тем, что в устройство для декодирования сигналов, содержащее два коррелятора первой ступени и два коррелятора второй ступени, а также решающее устройство, причем общий вход корреляторов первой ступени является входом устройства декодирования, выходы первого и второго корреляторов первой ступени подключены к первым входам соответственно первого и второго корреляторов второй ступени, выходы корреляторов второй ступени подключены ко входам решающего устройства, а выход решающего устройства является выходом устройства декодирования, введены два дополнительных коррелятора первой ступени, входы которых объединены со входом устройства декодирования, и два блока коррекции оценки импульсной реакции канала, первый и второй из которых включены между выходом соответственно первого и второго дополнительных корреляторов первой ступени и вторыми входами соответственно первого и второго корреляторов второй ступени.The purpose of the claimed device is to eliminate the specified disadvantage of the prototype, i.e. providing the ability to receive (decode) the message regardless of these factors. The goal is achieved in that in a device for decoding signals containing two correlators of the first stage and two correlators of the second stage, as well as a solver, the common input of the correlators of the first stage being the input of the decoding device, the outputs of the first and second correlators of the first stage are connected to the first inputs, respectively the first and second correlators of the second stage, the outputs of the correlators of the second stage are connected to the inputs of the resolver, and the output of the resolver is the output of the device of decoding, two additional first-stage correlators are introduced, the inputs of which are combined with the input of the decoding device, and two channel response response correction blocks, the first and second of which are connected between the output of the first and second additional correlators of the first stage, respectively, and the second inputs of the first and second correlators, respectively second stage.
Заявляемый объект может быть использован в системе связи в общем случае с многопозиционным кодированием (при этом в нем соответственно увеличивается количество корреляторов первой и второй ступени). При N-позиционном коде в нем количество корреляторов первой и второй ступени, дополнительных корреляторов, а также входов решающего устройства 8 составляет по N. Однако минимальный состав его признаков имеет место в случае его использования в бинарной системе связи. При этом одновременно с каждым информационным импульсом (символом) S1(n) или S2(n) (которым соответствуют коды, например, «1» и «0») излучается и соответствующий ему испытательный импульс S1и(n) или S2и(n), причем каждый испытательный импульс излучается в полосе частот, не совпадающей (или совпадающей не полностью) с полосой частот соответствующего ему информационного импульса. Каждый испытательный импульс может отличаться от соответствующего ему информационного, например, только несущей частотой.The inventive object can be used in a communication system in the general case with multi-position coding (while the number of correlators of the first and second steps accordingly increases in it). With an N-position code in it, the number of correlators of the first and second stages, additional correlators, and also inputs of the resolving device 8 is N. However, the minimum composition of its attributes occurs when it is used in a binary communication system. In this case, simultaneously with each information pulse (symbol) S1 (n) or S2 (n) (which correspond to codes, for example, “1” and “0”), the corresponding test pulse S1i (n) or S2i (n) is emitted, moreover, each test pulse is emitted in a frequency band that does not coincide (or does not coincide completely) with the frequency band of the corresponding information pulse. Each test pulse may differ from the corresponding information pulse, for example, only with a carrier frequency.
Блок-схема заявляемого объекта приведена на фиг.2, где обозначены:The block diagram of the claimed object is shown in figure 2, where indicated:
- 5-1 и 5-2 - корреляторы первой ступени;- 5-1 and 5-2 - correlators of the first stage;
- 5-3 и 5-4 - дополнительные корреляторы первой ступени;- 5-3 and 5-4 - additional correlators of the first stage;
- 6-1 и 6-2 - блоки коррекции оценки импульсной реакции канала;- 6-1 and 6-2 - correction blocks for evaluating the impulse response of the channel;
- 7-1 и 7-2 - корреляторы второй ступени;- 7-1 and 7-2 - correlators of the second stage;
- 8 - решающее устройство.- 8 - decisive device.
Каждый коррелятор первой ступени (5-1…5-4) реализуется, например, в соответствии с блок-схемой на рис.5.14, с.295 книги [6]. При этом сигнальным входом коррелятора является нижний на указанном рис.5.14 вход, на который подается принимаемый сигнал x(n). Опорная же функция коррелятора первой ступени (на указанном рис.5.14 она обозначена как h(n)) хранится в его долговременной памяти, на рис.5.14 для простоты не показанной. В заявляемом устройстве опорные функции корреляторов первой ступени h(n) имеют вид:Each correlator of the first stage (5-1 ... 5-4) is implemented, for example, in accordance with the block diagram in Fig.5.14, p.295 of the book [6]. In this case, the signal input of the correlator is the lower input in the indicated Fig. 5.14, to which the received signal x (n) is supplied. The reference function of the correlator of the first stage (in the indicated Fig. 5.14 it is designated as h (n)) is stored in its long-term memory, which is not shown in Fig. 5.14 for simplicity. In the claimed device, the support functions of the correlators of the first stage h (n) are:
- коррелятор 5-1 - h1(n)=S1(n);- correlator 5-1 - h1 (n) = S1 (n);
- коррелятор 5-2 - h2(n)=S2(n);- correlator 5-2 - h2 (n) = S2 (n);
- дополнительный коррелятор 5-3 - h3(n)=S1и(n);- additional correlator 5-3 - h3 (n) = S1 and (n);
- дополнительный коррелятор 5-4 - h4(n)=S2и(n).- additional correlator 5-4 - h4 (n) = S2and (n).
При реализации коррелятора первой ступени в спектральной области (т.е. на базе процедуры быстрой свертки) над опорной функцией каждого из этих корреляторов заранее выполняется операция дискретного преобразования Фурье (ДПФ), и массив результата ДПФ (результат его комплексного сопряжения) запоминается в долговременной памяти соответствующего коррелятора первой ступени. Над массивами отсчетов входного сигнала x(n) также выполняется ДПФ, далее выполняется поэлементное перемножение (т.е перемножение одноименных отсчетов) массивов результатов ДПФ над опорной функцией и входным сигналом и обратное ДПФ (ОДПФ) от массива результатов указанного перемножения. Период обновления массива отсчетов входного сигнала при смежных по времени циклах вычисления корреляции в каждом из корреляторов первой ступени обычно выбирается равным длительности каждого из импульсов S1(n), S2(n), S1и(n) и S2и(n) (длительности всех этих импульсов в простейшем случае совпадают), при этом длина окна ДПФ равна двойной длительности каждого из этих сигналов. Четыре независимо работающих коррелятора первой ступени показаны на фиг.2 условно. При их реализации в спектральной области входящая в состав этих корреляторов процедура ДПФ от входного сигнала может быть для всех них общей.When the correlator of the first stage is implemented in the spectral region (i.e., based on the fast convolution procedure), the discrete Fourier transform (DFT) operation is performed in advance on the support function of each of these correlators, and the array of the DFT result (the result of its complex conjugation) is stored in long-term memory corresponding correlator of the first stage. Above the arrays of samples of the input signal x (n), DFT is also performed, then elementwise multiplication (i.e., multiplication of the same samples) of arrays of DFT results over the reference function and input signal and the inverse DFT (DFT) from the array of the results of the specified multiplication are performed. The period of updating the array of samples of the input signal for adjacent time cycles of calculating the correlation in each of the correlators of the first stage is usually chosen equal to the duration of each of the pulses S1 (n), S2 (n), S1 and (n) and S2 and (n) (the duration of all these pulses in the simplest case, coincide), while the length of the DFT window is equal to the double duration of each of these signals. Four independently working correlators of the first stage are shown in FIG. 2 conditionally. When implemented in the spectral region, the DFT from the input signal that is part of these correlators may be common to all of them.
Возможен также эквивалентный рассмотренному вариант блок-схемы коррелятора первой ступени во временной области; описание этого варианта коррелятора приведено в [6], рис.6.18б, с.418., где (в соответствии с сегодняшними возможностями техники) вместо рециркулирующей линии задержки, хранящей массив временных отсчетов опорного сигнала при его жестком ограничении, реализуется многоразрядный регистр сдвига, хранящий те же отсчеты, представленные многоразрядными кодовыми словами.A variant of the block diagram of the correlator of the first stage in the time domain equivalent to the one considered is also possible; A description of this correlator option is given in [6], Fig. 6.18b, p. 418, where (in accordance with the current capabilities of the technique) instead of a recirculating delay line that stores an array of time samples of the reference signal when it is severely limited, a multi-bit shift register is implemented, storing the same samples represented by multi-bit code words.
Динамика обновления входных и выходных данных рассматриваемого коррелятора иллюстрируется, например, в [7, с.76-78.].The dynamics of updating the input and output data of the correlator under consideration is illustrated, for example, in [7, pp. 76-78.].
Каждый коррелятор второй ступени 7-1 и 7-2 реализуется аналогично коррелятору первой ступени (предпочтительно в варианте во временной области), с той лишь разницей, что нем отсутствует долговременная память, хранящая опорное колебание. Длительность цикла обновления сигнала на выходе каждого коррелятора второй ступени может составлять, например, один период дискретизации входных сигналов.Each correlator of the second stage 7-1 and 7-2 is implemented similarly to the correlator of the first stage (preferably in the time-domain variant), with the only difference being that it does not have a long-term memory that stores the reference oscillation. The duration of the signal update cycle at the output of each correlator of the second stage can be, for example, one sampling period of the input signals.
Блоки коррекции оценки импульсной реакции канала 6-1 и 6-2 осуществляют пересчет оценок ИРК соответственно
где запись ОДПФ{Mj(k)} (при j=1, 2) означает выполнение операции ОДПФ над массивом отсчетов дискретного спектра Mj(k) (k - дискретный аргумент частоты), определяемого какwhere the entry of the ODPF {Mj (k)} (for j = 1, 2) means the operation of the ODPF on the array of samples of the discrete spectrum Mj (k) (k is the discrete argument of the frequency), defined as
где S1(k), S1и(k) и
При реализации коррелятора первой ступени 5-3 (5-4) в спектральной области (т.е. на базе процедуры быстрой свертки) в нем используемый в соотношении (2) дискретные спектр
В обеспечение корректности выполнения операции (1) при вычислении всех ДПФ все исходные для этих вычислений массивы дополнятся нулевыми отсчетами в соответствии с правилами вычисления свертки.To ensure the correctness of the operation (1) when calculating all the DFTs, all the arrays initial for these calculations are supplemented with zero samples in accordance with the convolution calculation rules.
В итоге каждый из блоков коррекции оценки импульсной реакции канала 6-1 и 6-2 выполняет такое преобразование оценок ИРК (в смеси с шумами) в диапазонах частот испытательных импульсов соответственно S1и(n) и S2и(n), при котором формируются оценки ИРК (также в смеси с шумами) в диапазонах частот информационных импульсов соответственно S1(n) и S2(n),As a result, each of the correction blocks for estimating the impulse response of channel 6-1 and 6-2 performs such a conversion of the KFM estimates (mixed with noise) in the frequency ranges of the test pulses, respectively, S1i (n) and S2i (n), at which the KFM estimates are generated ( also mixed with noise) in the frequency ranges of information pulses, respectively, S1 (n) and S2 (n),
Решающее устройство 8 представляет собой схему сравнения текущих уровней сигналов на его входах между собой и/или с заданным порогом, хранящимся в его долговременной памяти. В случае превышения уровнем одного из сигналов уровня второго сигнала (и, возможно, порога) на выходе решающего устройства 8 формируется, например, код, соответствующий указанному первому сигналу (например, «1»), в противном случае - код, соответствующий второму сигналу (например, «0»).The solver 8 is a circuit for comparing the current signal levels at its inputs with each other and / or with a predetermined threshold stored in its long-term memory. If the level of one of the signals exceeds the level of the second signal (and, possibly, the threshold) at the output of the resolving device 8, for example, a code corresponding to the specified first signal (for example, “1”) is generated, otherwise, a code corresponding to the second signal ( for example, "0").
Следует заметить, что реализуемая корреляторами 5-1…5-4 и 7-1. 7-2 процедура вычисления корреляции между входным и опорным сигналами является линейной (при этом опорные сигналы (или их спектры) корреляторов 5-1…5-4 хранятся в долговременной памяти этих блоков, а опорные сигналы корреляторов 7-1 и 7-2 оперативно вырабатываются блоками коррекции оценки импульсной реакции канала соответственно 6-1 и 6-2), и поэтому корреляторы 5-1 и 5-2 без изменения принципа действия заявляемого устройства могут быть переставлены местами с корреляторами соответственно 7-1 и 7-2. При этом связи между каждым из корреляторов 7-1 и 7-2 с выходом блока коррекции оценки импульсной реакции канала соответственно 6-1 и 6-2 сохраняются.It should be noted that implemented by the correlators 5-1 ... 5-4 and 7-1. 7-2, the procedure for calculating the correlation between the input and reference signals is linear (the reference signals (or their spectra) of the correlators 5-1 ... 5-4 are stored in the long-term memory of these blocks, and the reference signals of the correlators 7-1 and 7-2 are operatively are generated by the correction blocks for evaluating the impulse response of the channel, respectively, 6-1 and 6-2), and therefore the correlators 5-1 and 5-2 without changing the principle of operation of the claimed device can be rearranged with the correlators 7-1 and 7-2, respectively. In this case, the connections between each of the correlators 7-1 and 7-2 with the output of the correction unit for estimating the pulse response of the channel, respectively, 6-1 and 6-2 are saved.
Принцип действия заявляемого устройства состоит в следующем. При передаче информационного импульса S1(n) и соответствующего ему на испытательного импульса S1и(n) выходе коррелятора первой ступени 5-1 (опорное колебание которого совпадает с информационным импульсом S1(n)) формируется отклик, равный свертке ИРК с автокорреляционной функцией импульса S1(n). При этом на выходе коррелятора первой ступени 5-3 (опорное колебание которого совпадает с испытательным импульсом S1и(n)) формируется отклик, равный свертке ИРК с автокорреляционной функцией сигнала S1и(n). Упомянутые отклики корреляторов первой ступени 5-1 и 5-3 в рассматриваемой ситуации являются оценками ИРК в полосе частот информационного импульса S1(n) и испытательного импульса S1и(n) соответственно. При несовпадении диапазонов частот, занимаемых информационным и соответствующим ему испытательным импульсом (т.е. при несовпадении их автокорреляционных функций), оценки ИРК в диапазонах частот этих импульсов некоррелированы, причем вне зависимости от того, какой из символов был передан. В результате же пересчета оценки ИРК в полосе частот испытательного импульса в оценку ИРК в полосе частот информационного импульса, осуществляемого в блоке коррекции оценки импульсной реакции канала 6-1, формируемые на входах коррелятора второй ступени 7-1 в случае передачи импульса S1(n) (в паре с импульсом S1и(n)) становятся коррелированными (совпадающими с точностью до имеющих место на этих входах шумов). Вследствие этого при передаче символа S1(n) уровень отклика коррелятора второй ступени 7-1 высок.The principle of operation of the claimed device is as follows. When transmitting the information pulse S1 (n) and the corresponding to the test pulse S1 and (n) the output of the correlator of the first stage 5-1 (the reference oscillation of which coincides with the information pulse S1 (n)), a response is formed equal to the convolution of the KFM with the autocorrelation function of the pulse S1 ( n). At the same time, at the output of the correlator of the first stage 5-3 (the reference oscillation of which coincides with the test pulse S1i (n)), a response is formed equal to the convolution of the KFM with the autocorrelation function of the signal S1и (n). The mentioned responses of the correlators of the first stage 5-1 and 5-3 in this situation are estimates of the KFM in the frequency band of the information pulse S1 (n) and the test pulse S1 and (n), respectively. If the frequency ranges occupied by the information pulse and the corresponding test pulse do not coincide (i.e., if their autocorrelation functions do not coincide), the KFM estimates in the frequency ranges of these pulses are uncorrelated, regardless of which symbol was transmitted. As a result of recalculation of the estimate of the KFM in the frequency band of the test pulse to the estimate of the KFM in the frequency band of the information pulse carried out in the correction unit for the estimation of the impulse response of channel 6-1, formed at the inputs of the correlator of the second stage 7-1 in the case of the transmission of the pulse S1 (n) paired with a pulse, S1and (n)) become correlated (coinciding up to the noise occurring at these inputs). Because of this, when transmitting the symbol S1 (n), the response level of the correlator of the second stage 7-1 is high.
В рассматриваемой ситуации, т.е. при передаче импульса S1(n) (в паре с импульсом S1и(n)) на выходах корреляторов первой ступени 5-2 и 5-4 (опорные колебания которых совпадают с информационным импульсом S2(n) и S2и(n) соответственно), формируются отклики, представляющие собой реализации шума (считаем, что все рассматриваемые импульсы квазиортогональны). Эти реализации между собой некоррелированы, причем они остаются некоррелированными и после пересчета, осуществляемого блоком 6-2. В связи с этим в рассматриваемой ситуации уровень отклика коррелятора второй ступени 7-2 низок.In the situation under consideration, i.e. when transmitting the pulse S1 (n) (paired with the pulse S1i (n)) at the outputs of the correlators of the first stage 5-2 and 5-4 (the reference vibrations of which coincide with the information pulse S2 (n) and S2i (n), respectively), responses representing realizations of noise (we consider that all considered pulses are quasi-orthogonal). These implementations are uncorrelated with each other, and they remain uncorrelated even after the conversion carried out by block 6-2. In this regard, in the situation under consideration, the response level of the correlator of the second stage 7-2 is low.
В итоге в рассматриваемой ситуации уровень отклика коррелятора второй ступени 7-1, как правило, превышает уровень отклика коррелятора второй ступени 7-2, что и регистрируется решающим устройством 8, в результате чего на его выходе формируется (как правило) код «1», соответствующий ситуации передачи импульса S1(n) (в паре с импульсом S1и(n)).As a result, in the situation under consideration, the response level of the correlator of the second stage 7-1, as a rule, exceeds the response level of the correlator of the second stage 7-2, which is recorded by the decisive device 8, as a result of which, as a rule, the code "1" is generated at its output, corresponding to the momentum transfer situation S1 (n) (paired with the impulse S1and (n)).
При передаче информационного импульса S2(n) и соответствующего ему испытательного импульса S2и(n) соотношение уровней откликов корреляторов второй ступени 7-1 и 7-2, как правило, будет обратным рассмотренному выше. При этом на выходе решающего устройства 8 формируется (как правило) код «0», соответствующий ситуации передачи импульса S2(n) (в паре с импульсом S2и(n)). В случаях использования заявляемого устройства в системах связи типа СИИП с многопозиционным кодированием (N - позиционным; в приведенном выше описании заявляемого устройства рассматривался частный случай при N=2) кодированием в нем количество корреляторов первой и второй ступеней равно соответственно 2N и N, а блоков коррекции оценки импульсной реакции канала - N.When transmitting the information pulse S2 (n) and the corresponding test pulse S2i (n), the ratio of the response levels of the correlators of the second stage 7-1 and 7-2, as a rule, will be the reverse of the above. At the same time, at the output of the solving device 8, a code (0) is generated (as a rule) corresponding to the situation of transmission of the pulse S2 (n) (paired with the pulse S2 and (n)). In cases where the inventive device is used in communication systems of the SIIP type with multi-position coding (N-positional; in the above description of the claimed device, a particular case was considered with N = 2), the number of correlators of the first and second steps in it is equal to 2N and N, respectively, and correction blocks channel impulse response estimates - N.
Если в прототипе имело место формирование оценки ИРК, общей для двух цепочек обработки, каждая из которых согласована с одним из возможных информационных символов (импульсов), то в заявляемом устройстве реализуется индивидуальное для каждого варианта передаваемого информационного символа (импульса) формирование оценки ИРК.If in the prototype there was a formation of an estimate of the KFM common for two processing chains, each of which is consistent with one of the possible information symbols (pulses), then the claimed device implements an individual for each variant of the transmitted information symbol (pulse) the formation of the estimate of the KFM.
Заявляемое устройство обеспечивает высокое качество декодирования даже при малом количестве передаваемых в сообщении символов и малом интервале стабильности ИРК (достаточно всего одного символа и интервала стабильности ИРК, не меньшего длительности этого символа). Кроме этого, имеется еще и следующий фактор, обеспечивающий преимущество в качестве декодирования заявляемого устройства перед прототипом. Качество декодирования определяется практически только различиями (контрастом) в уровнях откликов (на принимаемые сигналы) корреляторов второй ступени. Эти уровни при прочих равных тем выше, чем больше величины корреляции сигналов на их входах, а также чем больше уровни этих сигналов. В прототипе уровни сигналов, подаваемых на опорные входы обоих корреляторов второй ступени совпадают, поскольку на эти входы подается один и тот же сигнал сравнительно большого уровня, содержащий оценку ИРК. В заявляемом же устройстве такой сигнал большого уровня (содержащий оценку ИРК) подается на опорный вход только того коррелятора второй ступени, сигнальный вход которого подключен к выходу коррелятора первой ступени, опорное колебание которого совпадает с действительно переданным информационным импульсом (у каждого из корреляторов второй ступени 7-1 и 7-2 считаем опорным тот вход, который подключен к выходу одного из дополнительных корреляторов первой ступени 5-3 и 5-4; второй вход каждого их корреляторов второй ступени считаем сигнальным). Это фактор способствует дополнительному «подчеркиванию» уровня сигнала как раз на том входе решающего устройства 8, повышение уровня на котором и является желательным для принятия правильно решения.The inventive device provides high quality decoding even with a small number of characters transmitted in the message and a small interval of stability of the KFM (just one character and the interval of stability of the KFM, not less than the duration of this character). In addition, there is also the following factor, which provides an advantage in the quality of decoding of the claimed device over the prototype. The quality of decoding is determined almost exclusively by differences (contrast) in the levels of responses (to received signals) of the correlators of the second stage. These levels, all other things being equal, the higher, the greater the correlation value of the signals at their inputs, as well as the higher the levels of these signals. In the prototype, the levels of the signals supplied to the reference inputs of both correlators of the second stage coincide, since the same signal of a relatively high level containing an estimate of the KFM is supplied to these inputs. In the claimed device, such a large-level signal (containing the KFM estimate) is supplied to the reference input of only the second-stage correlator, the signal input of which is connected to the output of the first-stage correlator, the reference oscillation of which coincides with the actually transmitted information pulse (for each of the second-stage correlators 7 -1 and 7-2, we consider the input that is connected to the output of one of the additional correlators of the first stage 5-3 and 5-4 to be reference; we consider the second input of each of their correlators of the second stage to be signal). This factor contributes to an additional "emphasis" of the signal level just at that input of the resolver 8, the increase of which is desirable for making the right decision.
Таким образом, цель изобретения достигается.Thus, the object of the invention is achieved.
ЛитератураLiterature
1. Д.Д. Кловский. Передача дискретных сообщений по радиоканалам. М.: Связь, 1969.1. D.D. Klovsky. Transmission of discrete messages over the air. M.: Communication, 1969.
2. Устройство приема дискретных сигналов в многолучевом канале связи. Патент РФ №2048701.2. A device for receiving discrete signals in a multipath communication channel. RF patent No. 2048701.
3. Цифровое устройство для демодуляции дискретных сигналов в многолучевом канале связи. Патент РФ №2267230.3. Digital device for demodulating discrete signals in a multipath communication channel. RF patent No. 2267230.
4. Устройство для передачи дискретных сигналов в многолучевом канале связи. Патент РФ №959291.4. Device for transmitting discrete signals in a multipath communication channel. RF patent No. 959291.
5. Sussman S.M. A matched filter communication system for multipath channels // IEEE Trans. IT - 6. N 3. June 1960.5. Sussman S.M. A matched filter communication system for multipath channels // IEEE Trans. IT - 6. N 3. June 1960.
6. «Применение цифровой обработки сигналов» под ред. Э Оппенгейма. М.: Мир. 1980.6. “The use of digital signal processing”, ed. E Oppenheim. M .: World. 1980.
7. Л. Рабинер, Б. Гоулд. Теория и применение цифровой обработки сигналов. М.: Мир. 1978.7. L. Rabiner, B. Gould. Theory and application of digital signal processing. M .: World. 1978.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013145790/08A RU2528134C1 (en) | 2013-10-11 | 2013-10-11 | Device for decoding signals passing through multibeam communication channel |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013145790/08A RU2528134C1 (en) | 2013-10-11 | 2013-10-11 | Device for decoding signals passing through multibeam communication channel |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2528134C1 true RU2528134C1 (en) | 2014-09-10 |
Family
ID=51540253
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2013145790/08A RU2528134C1 (en) | 2013-10-11 | 2013-10-11 | Device for decoding signals passing through multibeam communication channel |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2528134C1 (en) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2111619C1 (en) * | 1990-12-07 | 1998-05-20 | Квэлкомм Инкорпорейтед | Code division multiple access communication system, base station communication system for connection to remote users, local communication system and method for generation of multiple-beam of code division multiple access signals in communication system |
RU2168277C2 (en) * | 1997-12-30 | 2001-05-27 | Моторола, Инк. | Communication facility and method of suppression of noise with aid of adaptive correction in communication system with expanded spectrum |
US7133647B2 (en) * | 2002-09-23 | 2006-11-07 | Ericsson Inc. | Chiprate correction in digital transceivers |
US7430257B1 (en) * | 1998-02-12 | 2008-09-30 | Lot 41 Acquisition Foundation, Llc | Multicarrier sub-layer for direct sequence channel and multiple-access coding |
RU2354048C1 (en) * | 2007-11-28 | 2009-04-27 | Открытое акционерное общество "Концерн "Созвездие" | Method and communication system with fast acquisition by ultra-wideband signals |
-
2013
- 2013-10-11 RU RU2013145790/08A patent/RU2528134C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2111619C1 (en) * | 1990-12-07 | 1998-05-20 | Квэлкомм Инкорпорейтед | Code division multiple access communication system, base station communication system for connection to remote users, local communication system and method for generation of multiple-beam of code division multiple access signals in communication system |
RU2168277C2 (en) * | 1997-12-30 | 2001-05-27 | Моторола, Инк. | Communication facility and method of suppression of noise with aid of adaptive correction in communication system with expanded spectrum |
US7430257B1 (en) * | 1998-02-12 | 2008-09-30 | Lot 41 Acquisition Foundation, Llc | Multicarrier sub-layer for direct sequence channel and multiple-access coding |
US7133647B2 (en) * | 2002-09-23 | 2006-11-07 | Ericsson Inc. | Chiprate correction in digital transceivers |
RU2354048C1 (en) * | 2007-11-28 | 2009-04-27 | Открытое акционерное общество "Концерн "Созвездие" | Method and communication system with fast acquisition by ultra-wideband signals |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Zhang et al. | A compressed sensing based ultra-wideband communication system | |
US10873376B2 (en) | OAM multiplexing communication system, OAM multiplexing transmission device, OAM multiplexing receiving device, and OAM multiplexing communication method | |
US20140003475A1 (en) | Zero correlation zone sequences for communication system | |
US8958462B2 (en) | Zero correlation zone sequences for communication system | |
RU2556429C1 (en) | Non-coherent digital demodulator of "integrally" coded phase-shift keyed signals | |
US8837572B2 (en) | Receiver and method for equalizing signals | |
RU141688U1 (en) | TACT SYNCHRONIZATION DEVICE FOR INFORMATION COMPOSITION SERIAL SIGNAL | |
MX2013015077A (en) | Method and module for estimating frequency bias in a digital-telecommunications system. | |
RU2528134C1 (en) | Device for decoding signals passing through multibeam communication channel | |
JP6061773B2 (en) | Signal processing apparatus, signal processing method, and signal processing program | |
RU2544178C1 (en) | Device for receiving discrete signals transmitted through multibeam communication channel | |
US20080147766A1 (en) | Circuit Arrangement and Method for Receiving Specially Designed Coded Signals | |
RU2541908C1 (en) | Device for decoding signals passing through multibeam communication channel | |
US8781038B2 (en) | Wireless receiving apparatus and method | |
RU2562769C1 (en) | Method of transmitting information in communication system with noise-like signals | |
CN105812300A (en) | Long code DSSS signal blind estimation method for eliminating information code hopping | |
EP3030038A1 (en) | Method and apparatus for implementing wireless body area network | |
Wang et al. | Under-sampling of PPM-UWB communication signals based on CS and AIC | |
CN102868484A (en) | Blind identification method for linear block codes of satellite link | |
CN109617642B (en) | Method for selecting cross-correlation sequence | |
CN101546993B (en) | Method and device for whitening filtration with self-adapting iterations | |
ATE340438T1 (en) | DEVICE FOR THE SIMULTANEOUS DETECTION OF CDMA CODES FOR A MULTI-WAY SALES ROUTE | |
RU2496237C2 (en) | Combined detection method and apparatus | |
RU115588U1 (en) | DEVICE FOR ASSESSING THE CARRIER FREQUENCY SHIFT IN THE RISING CHANNEL FOR WIRELESS COMMUNICATION SYSTEMS | |
JP4571475B2 (en) | Method, receiver and communication system for transmitting and receiving data symbols |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20161012 |