способ обработки широкополосных сигналов с ортогональным сдвигом с компенсацией структурных и интермодуляционных помех

Формула изобретения

Способ обработки широкополосных сигналов с ортогональным частотным сдвигом с компенсацией структурных и интермодуляционных помех, основанный на том, что входную смесь перемножают с синхронным опорным сигналом, результаты перемножения в N частотных каналах фильтруют узкополосными фильтрами, усиливают, детектируют, сравнивают с первым порогом, структурные помехи большого уровня, превысившие первый порог, восстанавливают и компенсируют соответствующие сигналы во входной смеси, с которой опять совершают перечисленную последовательность операций, компенсируя структурные помехи второго, третьего и так далее уровня, после компенсации из входной смеси структурных помех ее перемножают с синхронным опорным сигналом, результат перемножения фильтруют в N частотных каналах, отличающийся тем, что на каждом этапе компенсации структурных помех производится одновременная дополнительная компенсация интермодуляционных помех на основе формирования копии сигнала, сдвинутого по частоте относительно опорного на величину /2= /2Т, где Т - длительность информационного сдвига, перемножении копии сигнала с принимаемой смесью, фильтрации полученных после перемножения свернутых интермодуляционных продуктов в N частотных каналах, измерение уровней свернутых интермодуляционных продуктов в каждом частотном канале путем сравнения их с порогами, при этом порог на каждом следующем этапе устанавливается ниже порога на предыдущем канале, перемножении с опорным сигналом для получения исходных широкополосных интермодуляционных продуктов, и восстановленные широкополосные интермодуляционные продукты складываются с восстановленными сигналами.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в системах связи с шумоподобными сигналами.

Известны способы корреляционной обработки сигналов с ортогональным частотным сдвигом (Спутниковая связь и вещание: Справочник. Под ред. Л.Я.Кантора. - М.: Радио и связь, 1988. - 344с.), недостатком которых является низкая помехоустойчивость в условиях интермодуляционных помех.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ, представленный в патенте RU 2164725 С 2, Н 03 Н 17/00, G 06 G 7/52 «Способ обработки широкополосных сигналов с ортогональным сдвигом с компенсацией структурных помех», опубл. 27.03.2001 г.

Недостатком способа-прототипа является низкая помехоустойчивость в условиях интермодуляционных помех, возникающих при дополнительном воздействии на систему связи с широкополосными сигналами помех, превышающих динамический диапазон приемника. Действительно, как известно из справочника «Спутниковая связь и вещание». Под ред. Л.Я. Кантора, М.: «Радио и связь», 1988, стр.148, интермодуляционные продукты третьего порядка попадают в спектр полезного сигнала и повторяют его по форме. При этом, если частота полезного сигнала равна ₁, а частота помехи, превышающей динамический диапазон приемника, равна _n, а копии сигналов сдвинуты на частоты =2 /Т, наиболее опасным является случай, когда | ₁- _n|= /2. При этом интермодуляционные продукты третьего порядка попадают в полосу одной из копий сигнала (например, | ₁- _n|= ), а интермодуляционные продукты, попадающие в спектр копии сигнала, имеют параметры соседней копии.

Техническим результатом является повышение помехоустойчивости в условиях интермодуляционных помех, возникающих при дополнительном воздействии на систему связи с широкополосными сигналами помех, превышающих динамический диапазон приемника.

Указанный технический результат достигается за счет того, что в способе, заключающемся в перемножении входной смеси с синхронным опорным сигналом, фильтрации результатов перемножения в N частотных каналах узкополосными фильтрами, усилении, детектировании, сравнивании с первым (высоким) порогом, выделении сигналов большого уровня, превысивших первый порог (структурные помехи большого уровня), их восстановлении и компенсации ими соответствующих сигналов во входной смеси, повторении перечисленной последовательности операций для компенсации структурных помех второго, третьего и так далее уровней, дополнительно на каждом этапе формируется копия сигнала на частоте, сдвинутой относительно опорной на половину частотного сдвига несущих частот, осуществляется перемножение этой копии с принимаемыми сигналами, определяются уровни свернутого узкополосного сигнала и при наличии таких сигналов из входной смеси дополнительно с компенсацией структурных помех производят компенсацию интермодуляционных продуктов.

Заявляемый способ обработки широкополосных сигналов с ортогональным частотным сдвигом с компенсацией структурных и интермодуляционных помех заключается в том, что на каждом этапе компенсации структурных помех производится одновременная дополнительная компенсация интермодуляционных помех на основе формирования копии сигнала, сдвинутого по частоте относительно опорного на величину /2= /2T (где Т - длительность информационного сдвига), перемножении копии сигнала с принимаемой смесью, фильтрации полученных после перемножения свернутых интермодуляционных продуктов в N частотных каналах (аналогичных N частотным каналам при компенсации структурных помех), измерении уровней свернутых интермодуляционных продуктов в каждом частотном канале путем сравнения их с порогами, при этом порог на каждом следующем этапе устанавливается ниже порога на предыдущем канале, перемножении с опорным сигналом для получения исходных широкополосных интермодуляционных продуктов. Восстановленные широкополосные интермодуляционные продукты складываются с восстановленными сигналами, и результирующий сигнал вычитают из входной смеси. Указанная операция повторяется на каждом этапе.

Структурная схема устройства, реализующего заявляемый способ, приведена на чертеже.

Устройство содержит последовательно соединенные первый перемножитель 1₁, первый блок фильтрации сигнала 4₁, первый измеритель уровней сигналов 6₁ , первый блок восстановления сигнала 8₁, выход которого соединен с первым входом первого сумматора 10₁, а также последовательно соединенные генератор сдвига 3, второй перемножитель 1₂, первый блок фильтрации интермодуляционных помех 5₁, первый измеритель уровней интермодуляционных помех 7₁, первый блок восстановления интермодуляционных помех 9₁, выход которого соединен со вторым входом первого сумматора 10₁, выход первого сумматора 10 ₁ соединен с первым входом первого блока компенсации структурных помех и интермодуляционных продуктов 11₁, сигнал с выхода которого поступает одновременно на последовательно соединенные первый блок перемножения и задержки сигнала 12₁, на второй вход которого сигнал поступает с выхода генератора сдвига 3, второй блок фильтрации интермодуляционных помех 5₂ , второй измеритель уровней интермодуляционных помех 7₂ , второй блок восстановления интермодуляционных помех 9₂ , выход которого соединен с первым входом второго сумматора 10 ₂ и на последовательно соединенные второй блок перемножения и задержки сигнала 12₂, второй блок фильтрации сигналов 4₂, второй измеритель уровней сигнала 6₂ , второй блок восстановления сигнала 8₂, выход которого соединен со вторым входов второго сумматора 10₂, выход второго сумматора 10₂ соединен с первым входом второго блоки компенсации структурных помех и интермодуляционных продуктов 11₂, второй вход которого соединен с выходом первого блока компенсации структурных помех и интермодуляционных продуктов 11₁, а сигнал с выхода поступает на последовательно соединенные второй блок перемножения и задержки сигнала 12 ₂ и третий блок фильтрации сигналов 4₃, выход которого соединен со входом блока коммутации 13. Остальными входами блока коммутации являются выходы первого и второго измерителей уровней сигнала 6₁, 6₂, первого и второго измерителей уровней интермодуляционных помех 7₁, 7 ₂. Выход генератора копии сигналов 2 подключен к первому входу первого перемножителя 1₁ и ко вторым входам первого и второго блоков восстановления сигнала 8₁ , 8₂ и первого и второго блоков восстановления интермодуляционных помех 9₁, 9₂. Вторые входы первого и второго перемножителей 1₁ и 1₂, а также второй вход первого блока компенсации структурных помех и интермодуляционных продуктов 11₁ объединены и являются входом устройства, выходом устройства является выход блока коммутации 13.

Работает устройство следующим образом.

Для упрощения рассмотрим случай компенсации интермодуляционных продуктов в сигнале ближнего абонента.

Входная смесь содержит сигналы N абонентов и интермодуляционные продукты, попадающие в полосу копий сигналов, поступает на блок 1₂, где перемножается с псевдослучайной последовательностью, поступающей с выхода генератора сдвига 3, который осуществляет сдвиг по частоте на величину /4 опорной псевдослучайной последовательности, формируемой генератором копии сигнала 2. В результате перемножения широкополосные сигналы и интермодуляционные продукты сворачиваются по частоте, при этом копии узкополосных сигналов будут располагаться на частотах _c= ₁+n×(2 /T)+ /4, где _c - частота n - копии; ₁ - частота первой копии, n - номер копии, а копии узкополосных интермодуляционных продуктов будут располагаться на частотах _мм= ₁+n×(2 /T)+ /2, где _мм - частота n - того интермодуляционного продукта. Узкополосные сигналы и интермодуляционные продукты поступают блок фильтрации интермодуляционных помех 5₁, отличающихся от блока фильтрации сигнала 4₁ тем, что гребенка из N фильтров имеет центральные частоты _мм. Таким образом, блок фильтрации интермодуляционных помех 5₁ осуществляет фильтрацию именно интермодуляционных продуктов. В блоке 5₁ в каждом частотном канале интермодуляционные продукты обрабатываются аналогично обработке в блоке 4₁ устройства - прототипа и подаются на управляющие и сигнальные входы блока 13 соответственно.

Узкополосные интермодуляционные продукты, превысившие порог, одновременно подаются в блок 8 ₁ где они превращаются в широкополосные с одновременным дополнительным сдвигом на /2, обеспечивая тем самым обратное перемещение интермодуляционных продуктов в полосы копия сигнала. Восстановленные интермодуляционные продукты поступают на вход блока 10₁, где они суммируются с восстановленными сигналами, с выхода блока 10₁ восстановленные продукты подаются на блок 11₁, где они компенсируют соответствующие сигналы и интермодуляционные продукты во входной смеси.

В остальном принцип работы предлагаемого устройства на каждом такте совпадает с принципом работы устройства-прототипа.

Блок-схема блока восстановления интермодуляционных помех 9 ₁ и 9₂ аналогична блок-схеме блока восстановления сигнала 8₁ и 8₂.

Блок-схемы измерителя уровня сигнала 6₁ 6₂, блока восстановления сигнала 8₁ и 8₂, блока компенсации помех 11₁ и 11₂, блока перемножения и задержки сигнала 12₁ и 12₂, блока коммутации 13 аналогичны соответствующим блокам устройства-прототипа.

Способ-прототип основан на компенсации структурных помех за счет их последовательного вычитания из полезного сигнала, при этом возникающие интермодуляционные продукты при воздействии помех, превышающих динамический диапазон, в устройстве-прототипе не компенсируются в связи с тем, что они повторяют форму соседней копии.

В соответствии со справочником «Спутниковая связь и вещание». Под ред. Л.Я.Кантора, М.: «Радио и связь», 1988, стр.148 уровень интермодуляционных продуктов изменяется от 0,5 (при превышении уровня помехи над уровнем сигнала, равном 6 дБ) до 1 (превышении уровня помехи над уровнем сигнала более чем 30 дБ) по отношению к уровню сигнала, что может привести к полной потере связи.

Заявляемый способ предполагает выполнение корреляционной обработки сигналов после компенсации интермодуляционных продуктов.

Компенсация интермодуляционных продуктов обеспечивает дополнительный выигрыш в помехоустойчивости 6 дБ, что значительно больше, чем для прототипа.