Пристрій для передачі і приймання інформації

Винахід має відношення до електрозв'язку і призначений для підвищення завадостійкості систем передачі інформації. Відомі аналогічні пристрої для передачі і приймання інформації, в яких підвищення завадостійкості в умовах дії флуктуаційних адитивних завад забезпечується шляхом введення керуємого передспотворення передаваемого сигналу і керуємого коректування його на прийомі, де в якості керуючого виділяють сигнал миттєвого енергетичного спектра, з допомогою якого керують ступенем передспотворення сигналу на передачі та ступенем його коректування в приймачі [А. с. 1314466, А. с. 1555868, МКИ Н04В1/62]. Найбільш близьким за технічною суттю до пристрою, який заявляється, є вибраний в якості прототипу пристрій для передачі і приймання інформації, що містить джерело інформації, передспотворюючий фільтр, аналізатор спектра передспотворенного сигналу, компенсуючий і відбілюючий фільтри, канали зв'язку і зворотного зав'язку, канал керування, коректуючий фільтр і приймач інформації [А. с. 1443183, МКИ Н04В1/62]. Недолік цього пристрія, а також аналогічних пристроїв полягає в тому, що вони не забезпечують завадостійкість в умовах дії в ін формаційному каналі імпульсних завад або одночасової дії флуктуаційних і імпульсних завад. В основу винаходу поставлено задачу підвищення завадостійкості системи передачі інформації шляхом забезпечення ефективної працездатності системи в умовах дії в інформаційному каналі імпульсних завад, а також адитивної суміші флуктуаційних і імпульсних завад. Розв'язання цієї технічної задачі здійснюється тим, що в пристрої який має в своєму складі джерело інформації, передспотворюючий фільтр, аналізатор спектра передспотворенного сигналу, компенсуючий і відбілюючий фільтри, канали зв'язку і зворотного зав'язку, канал керування, коректуючий фільтр і приймач інформації, введені блок селекції завади, блок селекції видів завади, перший і другий боки керування, піковий детектор, блок додавання і блок керування потужністю передавача, причому послідовно сполучені джерело інформації, передспотворюючий фільтр, компенсуючий фільтр, канал зв'язку, відбілюючий фільтр, коректуючий фільтр і приймач інформації, при цьому вихід передспотворюючого фільтра підключено до інформаційного входу компенсуючого фільтра і до входу аналізатора спектра передспотворенного сигналу, а вихід останнього з'єднаний з керуючим входом передспотворюючого фільтра і входом канала керування, вихід якого сполучений з керуючим входом коректуючого фільтра, вихід каналу зв'язку сполучений зі входом блока селекції завади, вихід якого сполучений зі входом блока селекції видів завади, при цьому перший вихід блока селекції видів завади з'єднаний зі входом першого блока керування, а другий вихід блока селекції видів завади - зі входом пікового детектора, вихід якого сполучено зі входом другого блока керування, вихід першого блока керування сполучений з першим входом блока додавання, а вихід другого блока керування - з другим входом блока додавання, при цьому вихід останнього сполучений з керуючим входом відбілюючого фільтра і зі входом канала зворотного зв'язку, вихід якого з'єднаний з керуючим входом компенсуючого фільтра і керуючим входом блока керування потужністю передавача, а вихід останнього сполучений з керуючим входом джерела інформації, в якому забезпечується регулювання потужності передавача інформації. При порівнянні з прототипом запропонований пристрій забезпечує підвищення завадостійкості системи передачі інформації у випадку дії в каналі зв'язку імпульсної завади, або одночасової дії адитивної суміші флуктуаційної та імпульсної завад за рахунок того, що блок селекції завад на своєму виході створює (виділяє) заваду, яка в блоці селекції видів завад розподіляється на флуктуаційну і імпульсну завади. Остання подається до входу пікового детектора, на виході якого формується сигнал, пропорційний амплітудному значенню імпульсної завади. Флуктуаційна і імпульсна завади (остання з виходу пікового детектора) через боки керування надходять до входів блока додавання, з виходу якого керуючий сигнал подається до керуючого входу відбілюючого фільтра і через канал зворотного зв'язку до керуючих входів компенсуючого фільтра і джерела шформації, в якому відбувається регулювання потужності передавача шформації. Структурна схема запропонованого пристрія зображена на фіг.1. На фіг.2 зображена структурна схема реалізації блока 11 - блока селекції завади. Пристій для передачі і приймання інформацій (фіг.1) містить: джерело шформації 1, передспотворюючий фільтр 2, компенсуючий фільтр 3, канал зв'язку 4, відбілюючий фільтр 5, коректуючий фільтр 6, приймач інформації 7, блок керування потужністю передавача 8, аналізатор спектра передспотворенного сигналу 9, канал зворотного зв'язку 10, блок селекції завади 11, блок селекції видів завади 12, перший блок керування 13, канал керування 14, блок додавання 15, піковий детектор 16 і другий канал керування 17. При цьому вихід передспотворюючого фільтра 2 підключено до інформаційного входу компенсуючого фільтра 3 і до входу аналізатора спектра передспотворенного сигналу 9, а вихід останнього з'єднаний з керуючим входом передспотворюючого фільтра 2 і входом канала керування 14, вихід якого сполучений з керуючим входом коректруючого фільтра 6. Вихід компенсуючого фільтра 3 сполучений зі входом канала зв'язку 4, а вихід останнього - з інформаційним входом відбілюючого фільтра 5 і зі входом блока селекції завади 11. Вихід блока селекції завади сполучений зі входом блока селекції видів завади 12. Перший вихід блока селекції завади через перший блок керування 13 з'єднаний з першим входом блока додавання 15, а другий ви хід блока 12 сполучений зі входом пікового детектора 16, вихід якого через другий блок керування 17 з'єднаний з другим входом блока додавання 15. Вихід блока додавання сполучений з керуючим входом відбілюючого фільтра 5 і через канал зворотного зв'язку 10 - з керуючими входами компенсуючого фільтра 3 і блока керування потужністю передавача 8. На фіг.2 наведено структурну схему блока селекції завади, який виконано згідно з А.с. 146367, Клас 21 а4, 71. Блок селекції завади (фіг.2) містить: 18 - широкосмугову селективну систему (підсилювач); 19 - нелінійний елемент; 20, 21 - вузкосмугові фільтри; 22, 23 - лінійні детектори; 24 - блок відіймання. Пристрій працює таким чином. З виходу джерела інформації 1 інформаційний сигнал надходить через передспотворюючий фільтр 2, який має регульовану амплітудно-частотну характеристику (АЧХ), до інформаційного входу керуємого компенсуючого фільтра З, який призначено для компенсації спотворення інформаційного сигналу в відбілюючому фільтрі 5, що має призначення відбілювати лише адитивну заваду (флюктуаційну або імпульсну). З ви ходу компенсуючого фільтра інформаційний сигнал подається у канал зв'язку 4, а з виходу останнього - на інформаційний вхід відбілюючого фільтра 5, який має регульовану амплітудно-частотну характеристику, і на вхід блока селекції 11 завади, яка має місце в каналі зв'язку. Вихід відбілюючого фільтра 5 сполучений з інформаційним входом коректуючого фільтра 6, який має регульовану АЧХ. З ви ходу коректуючого фільтра 6 скоректований інформаційний сигнал, який має таку ж форму, як і сигнал на виході джерела інформації 1, подається до входу приймача інформації 7. З виходу передспотворюючого фільтра 2 сигнал поступає до входу аналізатора спектра передспотворенного сигналу 9, а з виходу останнього - до входу канала керування 14 і до керуючого входу передспотворюючого фільтра 2. З виходу канала керування керуючий сигнал подається до керуючого входу коректуючого фільтра 6 для адаптивного регулювання його АЧХ. З виходу канала зв'язку 4 сигнал та завада надходять до входу блока селекції завади 11, структурна схема якого зображена на фіг.2. 3 допомогою широкосмугової селективної системи 18 на її виході формується група гармонік сигналу разом із завадою. Ця група подається на нелінійний елемент 19, на виході якого буде діяти новий сигнал, що є складним продуктом взаємодії усі х гармонічних складових сигналу і завади. В новому сигналі розподіл спектральних щільностей такий, що дозволяє виділити з допомогою вузкосмугови х фільтрів 20 і 21 два сигнали, причому відсотний зміст сигналу у одному з них завжди менше, ніж у другому, в той же час, як завади приблизно однакові. Виділені вузкосмуговими фільтрами сигнали детектуються лінійними детекторами 22 і 23, причому детектування виконується різнополярним, а далі подаються у блок відіймання 24, де одержані у результаті детектування постійні складові віднімаються одна з другої. Таким чином, забезпечується компенсація гармонік корисного сигналу і на виході блока 11 формується сигнал постійного струму, величина якого приблизно пропорційна величині завади, а також не залежить від форми інформаційного сигналу. Таким чином на виході блока додавання 15 формується керуючий сигнал, який адаптивно регулює АЧХ відбілюючого фільтра 5 і через канал зворотного зв'язку 10 - АЧХ компенсуючого фільтра 3, який призначено для компенсації спотворення форми інформаційного сигналу у відбілюючому фільтрі 5. Послідовне включення компенсуючого і відбілюючого фільтрів забезпечує рівномірність енергетичного спектра завади, але не спотворює корисний сигнал, який передається по каналу зв'язку. Якщо в каналі зв'язку має місце лише імпульсна завада, то вона виділяється на виході блока селекції завади 11 і подається на вхід блока селекції видів завад 12. В останньому розташовані паралельно два тракти - широкосмуговий і вузькосмуговий, які призначені для наступного: перший для селекції імпульсної завади, а другий - для флуктуаційної. Імпульсна завада з виходу 2 блока селекції видів завад подається на вхід пікового детектора 16, на виході якого виділяється сигнал завади, пропорційний амплітудам імпульсної завади. Цей сигнал через блок керування 17 подається до входу 2 блока додавання 15, на виході якого формується керуючий сигнал для регулювання формою АЧХ відбілюючого і компенсуючого фільтрів. Керуючий сигнал також з допомогою блока керування потужністю передавача інформації 8 регулює потужність останнього таким чином, щоб у випадку збільшення амплітуди керуючого сигналу відбувалося підвищення потужності передавача. При відсутності імпульсної завади, якщо у каналі зв'язку має місце лише флуктуаційна завада, пристрій працює таким чином. Флуктуаційна завада виділяється на виході блока селекції завади 11 і на виході блока селекції видів завади 12 (вузкосмуговий тракт - вихід 1) створює керуючий сигнал, який через блок керування 13 подається до входу 1 блока додавання 15. На виході останнього формується керуючий сигнал для регулювання АЧХ відбілюючого і компенсуючого фільтрів. Оскільки флуктуаційна завада відрізняється від імпульсної видом спектральної щільності, то керуючий сигнал має майже гладку форму і тому не призводить до потреби регулювання потужності передавача. У тому випадку, коли одночасно в каналі зв'язку мають місце імпульсна і флуктуаційна завади, на виходах блока селекції видів завад виділяються сигнали, які пропорційні цим завадам. Флуктуаційна завада через блок керування 13, а імпульсна через піковий детектор 16 и блок керування 17 надходять до відповідних входів блока додавання 15. На виході керуючий сигнал (напруга постійного струму), який є результуючим від дії флуктуаційної та імпульсної завад. Цей сигнал керує регулюванням АЧХ відбілюючого і компенсуючого фільтрів. Якщо імпульсна завада більша, ніж флуктуаційна, то керуючий сигнал призводить до регулювання потужності передавача. Наведемо розрахунок виграшу, який має бути одержаним від використання запропонованого пристріл. Згідно з енергетичним критерієм оцінки ефективність застосування передспотворень і коректування можна оцінити виразом [Маригодов В. К. Эффективность предыскажений при импульсных помехах// Отбор и передача информации. - 1978.- Вып. 53. - С. 26-29] S m ax = Dw ò 0 Dw G ( w) dw ò N( w )d w 0 2 æ Dw ö ç G( w )N( w )d w ÷ ç ò ÷ è0 ø (1) де G(w) І N(w) - спектральні щільності потужності сигналу і завади відповідно; Dw — ефективна смуга пропускання канала зв'язку. Нехай у прототипі сигнал має рівномірний енергетичний спектр, а імпульсна завада моделюється спектром експоненційних імпульсів, які накладаються один на другий. В цьому випадку неперервну частину енергетичного спектра завади можна записати як (2) N(w) = 2s 2 Т( g 2 + w2 ) П де g - коефіцієнт, який характеризує швидкість експоненційного спаду імпульсу; Т — протяг імпульсу. Згідно з формулою (1) одержуємо 2 é 2 2 ù êln Dw + g + ( Dw) ú (3) S max ê ú g ê ú ë û При Dw=2p×104 рад/с; g=103c-1 S max=6дБ. Оцінимо тепер енергетичний виграш, який має місце в запропонованому пристрої в умовах дії такої ж самої імпульсної завади (2). Оскільки імпульсна завада в запропонованому пристрої на виході відбілюючого фільтра має рівномірний енергетичний спектр N(w)=N0=const, то при однакових рівнях щільності сигналу і завади за виразом (1) одержимо Smах=1. Це пояснюється тим, що чисельник і знаменник в (1) відповідають умовам нерівності Буняковського-Коші. Але в реальних умовах спектральна щільність сигналу в каналі зв'язку в 3…5 разів більше спектральної щільності завади. Крім того, додаткова можливість регулювання потужності передавача дає виграш у відношенні потужностей сигналу і завади в 2,5.… рази [Маригодов В. К. Помехоустойчивая обработка информации. -М.: На ука. - С. 152]. Таким чином у запропонованому пристрої може бути одержаним виграш S’mах=1×a×b, де a=4,0 перевищення рівня сигналу над завадою; b - виграш, обумовлений регулюванням потужності передавача (b=2,7). Результуючий виграш оцінюється як h=S’mах-S max=10,2-6=4,2дБ.æ Dw Dw ö =ç ç g arctg g ÷ ÷ è ø