Спосіб некогерентного детектування багатопозиційних сигналів

Спосіб некогерентного детектування багатопозиційних сигналів, який полягає втому, що вхідний сигнал y(t)=u(X,,t)+n(t), 0 < t < Тс, де u(X,,t), /zl ffl j is"1? _ неспотворении сигнал тривалістю Тс, n(t) - адитивний шум, X, =(xi,,X2j, ,Xkj) - безнадлишкова двійкова кодова ПОСЛІДОВНІСТЬ, яка передається за допомогою сигналу u(Xj,t), m=2k j — 1 jii можливих сигналів u(X,,t), ' ' де X, =(ХІІ,Х2І, ,Хкі), і їх апріорні ймовірності Р(Х|) перетворюють в m апостеріорних ймовірностей прийому можливих сигналів ВІДПОВІДНО ДО формули P(X,/y)=ko-exp{-[El/No-lnP(Xl)]}-lo(2Vl/No), де Іо(х)- модифікована функція Бесселя першого роду нульового порядку, ко - постійний коефіцієнт, Е| - енергія сигналу u(X,,t), No - спектральна ЩІЛЬ ~ 1 ^ ' ' ' - перетворення за Гільбертом u(X,,t), який відрізняється тим, що ймовірності Р(Х,/у) групують в 2к підгруп, пари яких утворюють k груп таким чином, що перша і друга суми ймовірностей Р(Х,/у) підгруп h -і, де групи ВІДПОВІДНО дорівнюють апостеріорним ймовірностям f, -і \ 1 і і Ifl(2V,/N0) значень 1 і 0 п-го ДВІЙКОВОГО символу кодової ПОСЛІДОВНОСТІ X =(хі,Х2, ,Хк), апостеріорні ймовірності, об'єднані в підгрупи, підсумовують, результат підсумовування логарифмують, з одержаних логарифмів формують різниці так, що h-та різниця дорівнює логарифму відношення правдоподібності значень пго двійкового символу кодової послідовності X =(хі,Х2, ,Хк) і є h-ю складовою вихідного сигналу 1,m , ,в m апостеріорних ймовірностей Р (X, / со (О 00 НІСТЬ потужності шуму n(t), Винахід належить до області передачі повідомлень і може бути використаний в системах телевимірювань, телеуправління, зв'язку і обчислювальній техніці Відомий спосіб детектування багатопозиційних сигналів, який полягає в перетворенні вхідного сигналу y(t) i m - 2 k можливих сигналів u (X,, t), і = о у),прийому можливих сигналів u (X,, t), і = 1, m і виборі найбільшої апостеріорної імовірності Р (X, / у), (на рисунках 4 2 [1], 5 11 [2] зображені структурні схеми пристроїв, в яких реалізується цей відомий спосіб) Недоліком цього способу є те, що тут приймаються жорсткі рішення, які не дозволяють виконати м'яке (аналогове) декодування, і не ураховуються енергія і апріорні імовірності Р (X,) мож 44863 4 сигналів , в якому (в результаті нової обробки сигливих сигналів u (X,, t), і = 1, m Ці недоліки ведуть налу) виконується декомпозиція (розділ) інформадо зниження завадостійкості ції Декомпозиція полягає утому, що вся інформаНайбільш близьким за технічною суттю до зація про значення кожного окремого двійкового явленого способу є спосіб некогерентного детексимволу, спочатку розподілена за кількома компотування багатопозиційних сигналів (на рис 4 1,43 нентами вхідного сигнального вектора, зосере[1], 10 2, 11 1 [3] зображені структурні схеми приджується в одній компоненті вихідного сигнального строїв, в яких реалізується спосіб, який вибрано як вектора (який складається з k вихідних сигналів) прототип) Тут мають місце сумісне вилучення і зосередженСуть прототипу полягає утому, що вхідний синя (у визначених місцях і без втрат) інформації про гнал у (t) = u (X,, t) + n (t), 0 < t < Тс, де u (X,, t), j = окремі компоненти інформаційного вектора Алгоритм детектування є оптимальним за критерієм 1, m , - неспотворений сигнал тривалістю Tc, n (t) максимуму апостеріорної імовірності При цьому адитивний шум, X, = (xi,, X2j, Xkj) - безнадлишкова відсутні втрати інформації Це веде до відсутності двійкова кодова ПОСЛІДОВНІСТЬ, яка передається за втрат в енергетичному виграші від кодування k допомогою сигналу u (X,, t), m = 2 можливих сиг(ЕВК), потенціальне можливому для сигнальноналів u (Х|, t), і = 1, m , де Х| = (Х-ІІ, Х2і, Хкі), і їх кодової конструкції, яка використовується апріорні імовірності Р (X,) перетворюють в m апосВідмічений технічний результат досягається теріорних імовірностей прийому можливих сигнатим, що у відомий спосіб не ко ге рентного детектулів ВІДПОВІДНО формули Р (Х| / у) = коехр { - [Е, / No вання багатопозиційних сигналів, який полягає у - ІпР (X)]} Іо (2V, / No), де Іо (х) - модифікована футому, що вхідний сигнал у (t) = u (X,, t) + n (t), 0 < t нкція Бесселя першого роду нульового порядку, ко < Tc, де u (X,, t), j = 1, m , - неспотворений сигнал - постійний коефіцієнт, Е| - енергія сигналу u (X,, t), тривалістю Тс, n (t) - адитивний шум, X, = (xi,, No - спектральна ЩІЛЬНІСТЬ потужності шуму n (t), X2j, Xkj) - безнадлишкова двійкова кодова ПОСЛІДОВНІСТЬ, яка передається за допомогою сигналу u C V, = fy(t)-u(X,,t)dt о J y(t)-u(X,,t)dt о (X|, t) - перетворення за Гільбертом й (X,, t), вибирають максимальне значення з одержаних ймовірностей і приймають рішення про прийом тієї без надлишкової двійкової кодової ПОСЛІДОВНОСТІ, ЯКІЙ відповідає максимальне значення апостеріорної імовірності Загальне для прототипу і способу, який заявляється, є те, що вхідний сигнал у (t) = u (X,, t) + n (t), 0 < t < Tc, де u (X,, t), j = 1, m , - неспотворений сигнал тривалістю Tc, n (t) - адитивний шум, X, = (x-ij, X2j, Xkj) безнадлишкова двійкова кодова ПОСЛІДОВНІСТЬ, яка передається за допомогою сигналу u (X,, t), m = 2 k можливих сигналів u (X, t), і = 1, m , де Х| = (Х-ІІ, Х2і, Хкі), і їх апріорні імовірності Р (Х|) перетворюють в m апостеріорних імовірностей прийому можливих сигналів ВІДПОВІДНО формули Р (X, / у) = коехр{ - [Е, / No - ІпР (X,)]} Іо (2V, / No), де Іо (х) - модифікована функція Бесселя першого роду нульового порядку, ко - постійний коефіцієнт, Б, енергія сигналу u (X,, t), - спектральна ЩІЛЬНІСТЬ потужності шуму n (t), (X,, t), m = 2 k можливих сигналів u (X,, t), і = 1, m , де Х| = (x-ii, X21, Xki), і їх апріорні імовірності Р (X,) перетворюють в m апостеріорних ймовірностей прийому можливих сигналів ВІДПОВІДНО формули Р (X, / у) = коехр { - [Е, / No - ІпР (X,)]} Іо (2V, / No), де Іо (х) - модифікована функція Бесселя першого роду нульового порядку, ко - постійний коефіцієнт, Е| енергія сигналу u (X,, t), - спектральна ЩІЛЬНІСТЬ потужності шуму n (t), V, = fy(t)-u(X,,t)dt о J C y(t)-u(X,,t)dt о (Xi, t) - перетворення за Гільбертом u (X,, t) Недоліком відомого способу є те, що одержані за його допомогою рішення - жорсткі, а саме одержані оцінки двійкових символів мають значення 0 або 1 Це не дозволяє використати м'яке (аналогове) декодування при використанні завадостійких кодів Наслідком цього є втрати завадостійкості 2дБ і 10 20дБ при використанні стаціонарних (супутникових, УКХ при умові прямої видимості) І нестаціонарний (короткохвильових і тропосферних), ВІДПОВІДНО, каналів радіозв'язку [4] В основі винаходу - удосконалення способу некогерентного детектування багатопозиційних J C y(t)-u(X,,t)dt о о (Xi, t) - перетворення за Гільбертом u (Xi, t), ВІДПОВІДНО винаходу, введені наступні суттєві ознаки імовірності Р (X, / у) групують у 2к підгруп, пари яких утворюють k груп таким чином, що перша і друга суми імовірностей Р (X, / у) підгруп h - і, h = 1, k , групи дорівнюють ВІДПОВІДНО апостеріорним імовірностям Z х„=0 (xh = 1 - y ) = k o V, = fy(t)-u(X,,t)dt z к.|=0к.|=к. z Z1 xp{-[E,-N0-lnP IO2V,-NO х„=С IQ(2V,-N0) K.,=0 K.,=K. значень 1 і 0 h-ro двійкового символу кодової ПОСЛІДОВНОСТІ X = (х-і, Х2, ,Хк) апостеріорні імовірності, об'єднані в підгрупи, сумують, результати сумування логарифмують, з одержаних логарифмів одержують різниці так, що , h -та різниця дорівнює логарифму відношення правдоподібності Xh = In [P(xh = 1 / у) / Р (xh = 0 / у)] значень h-ro двійкового символу кодової ПОСЛІДОВНОСТІ X = (х-і, Х2, ,Хк) і є h-ю складовою вихідного сигналу Досягнення зазначеного технічного результату, як відзначалося вище, забезпечується обчисленням логарифма відношення правдоподібності X h = In [P(xh = 1 / у) / Р (xh = 0 / у)] значень h 44863 6 ПОСЛІДОВНОСТІ X = (x-i, x2, Хк) Одержані суми логарифмують в логарифмувачах 4 10, 4 20, , 4 тО, (Х1, Х , ,Хк) 4 11, 4 21, , 4 т і В результаті віднімання з лоНа фіг представлена структурна схема пригарифмів сум (1) логарифмів сум (2) в блоках відстрою (детектора), в якому реалізується запропонімання 5 1, 5 2, , 5 т одержують логарифми нований спосіб детектування Пристрій має блоки 1 1 , 1 2 , , 1 т обчислення відношення правдоподібності Xh = In [P(xh = 1 / у) апостеріорних ймовірностей Р (Хі / у), Р(Х2 / у), Р(Х т / у), з'єднувачі 2 1,2 2, , 2 т , суматори 3 10, / Р (xh = 0 / у)] значень h-го, h = 1, k символу кодо3 20, , ЗтО, 3 11, 3 21, , З т 1 , логарифмувачі вої ПОСЛІДОВНОСТІ X = (х-і, х2, Хк) Вони є достат4 10, 4 20, , 4 тО, 4 11, 4 21, , 4 т і і блоки віднініми статистиками, які тримають в собі всю інформання 5 1,5 2, , 5 т мацію відносно значень символів хи, яка є в Робота детектора полягає у наступному В сигналі у (t) [5] Сигнали Xh , 1, k , пропонується блоках 1 1 , 12, , 1 т обчислюються апостеріорні використовувати як ВХІДНІ ДЛЯ аналогових декодеімовірності Р (Хі / у), Р(Х2 / у), Р(Х т / у), ВІДПОВІДНО рів двійкових кодів формули Р (X, / у) = коехр { - [Е, / No - ІпР (X,)]} Іо Викладене підтверджує можливість здійснення (2V, / No) Останні групуються за допомогою з'єдвинаходу, який може бути використаний в області нувачів 2 1,2 2, , 2 т так, щоб в суматорах 310, зв'язку, телеуправління, телевимірювань і обчисЗ 20, ,3 т 0 , 3 11, 3 21, , 3 т і одержати суми, які лювальної техніки Особливо корисним є застосудорівнюють, ВІДПОВІДНО, апостеріорним ймовірносвання цього технічного рішення у нестаціонарних тям (короткохвильових і тропосферних) канал радіоP(x = 1 - y ) = k Бехр{-[Е,-М -ІпР(х,)]) I (2V,-N ) зв'язку, де застосування способу когерентного z к,,=0 к.|=0к.,=к. детектування багатопозиційних сигналів утруднене, а застосування способу не ко ге рентного детектування багатопозиційних сигналів з жорсткими = 1-y)=k lo(2V,-N ) рішеннями [1, 2, 3] веде до енергетичних втрат на 10 20дБ[4] (2) значень 1 і 0 h-ro двійкового символу кодової го двійкового символу кодової ПОСЛІДОВНОСТІ X = 2 h 0 o O O o 0 —* 1 іл і 2 1 21 т л 2 -Hi —J 1 : m : і —* 2.2 —* 310 -» 4 10 зп -* • 4 1 1 3 20 Г* 4.20 I - * 51 1 4 21 -* Б.2 m ii ЗкО -* А, ко і Фіг. Зкі 4 кі -4 Б к ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119, Україна (044) 456 - 20 - 90