CC BY
64
16 декабря 2011 r. 10:26
T-Comm #9-2010
(Технология информационного общества)
Метод быстрого поиска структурных помех для их компенсации
Предлагается метод поочередной компенсации структурных помех (СП), представляющих собой шумоподобные сигналы ( ШПСА оппичный от полезного Ш1/С. Предполагается, что СП построены на основе различных рекуррентных псевдослучайных последовательностей (РПСП I максимального периода.
Петров Е.П., заведующий каф. Радиоэлектронных средств. Вятского госу дарственного университета Псгров И.Е., к.т.н . старший преподаватель каф. Радиоэлектронных средств.
Вятского государственного университета Лба гуров С.Г., аспирант каф Радиоэлектронных средств. Вятского государственного университета
Разработка приемных устройств (ПрУ) ШПС часто основывается на предположении, что на входе ПрУ действует только белый гауссовский шум (БГШ). Такой подход к решению радиотехнических задач является обоснованным, так как позволяет получить результаты близкие к потенциально возможным. В действительности на входе приемного устройства системы передачи информации (СПИ) с 1Ш1С могут присутствовать помехи различные по мощности и характеру. Наиболее опасными для СПИ являются мощные СП. спектр которых соизмерим со спектром полезных ШПС. что существенно затрудняет борьбу с такими помехами [1]. Эффективного ослабления действия СП на входе ПрУ с ШПС можно достичь если одновременно с обнаружением удастся распознать структуру СИ. и измерить сс параметры. При этом очень важно выполнить указанные процедуры максимально быстро. В данной работе предполагается один из возможных вариантов решения задачи быстрого поиска мощных СП для их подавления в ПрУ с ШПС.
Постановка юдачи.'Гиебустся разработать ПрУ для быстрого поиска мощных СП с целью их компенсации в ПрУ с 11111С при наличии БГШ п(1) с нулевым средним и дисперсией а].
Предполагается, что искомые СИ сформированы на основе двоичных рекуррентных псевдослучайных последовательностей (РПСП) с различными сегментами РПСП или периода-ми 1*^ = 2"' -1, где тч - размер
базовой /»--тачной комбинации символов (/-й РПСП. Актуальность решения такой задачи заключается в том. что СИ представляют собой ШПС. построенные на РПСП с большими периодами (//; ( >; 1). Борьба с
такими СП традиционными методами, например, на основе корреляторов или согласованных фильтров трудно реализуема.
При реализации данного метода борьбы с СП предполагается наличие априорных данных о возможных СП и заключается в последовательной процедуре поиска наиболее мощной СИ. принадлежащих одному ансамблю, оценивании сс параметров (кода, амплитуды, задержки и т.д.) и компенсации обнаруженной СП в
ПрУ с ШПС. Примером могут служить системные СП в мобильных системах связи с ШПС.
Рассмотрим последовательную процедуру поиска и компенсации наиболее мощной СП требующей для своей реализации минимальных ресурсов.
Уравнения ¡¡>ильпюаиии СИ Предполагается, что РПСП искомой СИ и опорная РПСП, генерируемая в ПрУ быстрого поиска СИ формируются по одному правилу и образуют дстср-миннрованные ш-ичные цепи Маркова с двумя равновероятными (/>, =//-) состояниями Ф, и Ф.и вероятностями переходов
%..г = />< • I = Ч\ \<Рк = Ф,.<Рк =ф, У....г=й,
(1)
где ф - дискретный параметр СП (фаза, частота и т.д.), однозначно связанный с символами РПСП.
Значение символа, соответствующего дискретному параметру ф, РПСП. генерируемой в ПрУ сформировано на основе /н-зиачной комбинации оценок Фк „¡т-чфк принятых символов РПСП искомой СП и записанных в регистр сдвига генератора РПСП в ПрУ:
Фк =(Фк-т ®- ©?*)тО(1 2, (2)
где фк - оценка символа РПСИ искомого ШПС.
При отсутствии шума начиная с т-го такта символы РПСП искомой СИ и РПСП ПрУ совпадают, т.е.
Фк-I ~ Фк ■ Последовательность символов ф к
искомой СП и фк . сформи-рованной в адаптивном ПрУ, образуют простую детерминированную цепь Маркова с двумя состояниями Ф, и </'• условными вероятностями переходов из состояния '/> (¡=1.2) в А-ом такте к состоянию Ф,]= 1,2) в (А+/)-м такте:
р«Рк+\=<*>,1^ =</>,)=р(ф,КНК||=
1^22
(3)
Для детерминированной цепи Маркова, какую образуют символы РИСП ПрУ и искомой СП. матрица ве-
T-Comm #9-2010
(Технологии информационного общества)
роятностсй переходов от символа опорной PIICII к символу РПСП искомой СП имеет вид:
П-Ы4', !| 141
Используя теорию фильтрации условных марковских процессов, в [2] получено уравнение фатьтрации простой цепи Маркова с двумя равновероятными состояниями
=1/е;(Ф|)- Л+/(Ф2)Ь н г(м*,Я,у),
(5)
. . Р 1(*+1> . .
где //(+| = 1П(-) - логарифм отношения апостс-
РЦк+\)
риорных вероятностей значения символа РПСП искомой СП; i/j. = sign( ) • |i/jr | - оценка /7* . сформированная в ПрУ на основе модуля |»/к| и знака
Sign($k) в (Ж)-м такте, которая при отсутствии шума совпадает с |:
Г(нх.л-„) = 1п
л-,1 +л-:|СхН— "k}Y ,
л22 + /Г|: ехр{;'/А } I’
Для детерминированной цепи /г„(/ = 1.2) = I и г(йк.л^) = 0.
Уравнение (5) в этом случае принимает вид:
«*+| =[/*./(Ф1)- /М(Ф2 )1Н «*•
'Чн I
- акЛ I [//Ы I I )* /*Н I (Ф 2 )]н 1г'л <Х>
. . 2(Ük,jtu) Л* +1 = Л* + 1 + + 1 = 1 +--------~
(10)
(6) Маркова
(7)
Теперь в (10) лишь коэффициент | зависит от текущих оценок элементов матрицы (3)
Яц (/ = 1,2) — 1 , величина которых определяет степень совпадения РПСП искомой СП и РПСП, генерируемой в адаптивном ПрУ в соответствии с предполагаемым законом формирования. Нели искомая СП присутствует и закон формирования РПСП искомой СП и РПСП генерируемой в адаптивном ПрУ совпадают, начинается процесс адаптации за счет дискретного изменения элементов матрицы (3) от начального значения Яц = 0.5 до предельного Л„ = 1. При этом коэффициент +1 изменяется ОТ + | =0 ДО "д + I = I •
Алгоритм работы адаптивного ПрУ для поиска СП имеет вид:
"*-1 = 1/*+1 (Ф I )- /*♦ I (Ф 2 )]н "* н -<«* • ** )• (II) [я,.,•(*) + ДЛ-,, . при <рм = ф. \Яу(к)~ЬЯц, При <рк+\*ф.
Скорость адаптации зависит от выбранною шага Дл„ , отношения сигнал шум на входе ПрУ р£п и длины /и-значной комбинации символов РПСП, а количество тактов адаптации можно вычислить но формуле
Я,
<>(*+0 :
(12)
к. =•
2
(13)
т.е. осуществляется «чистое» накопление 111ПС.
Уравнение (7) является оптимальным для фильтрации СП и по своей структуре аналогично уравнению рециркулятора пачки эквидистантных импульсов [3]. Недостатком оптимального ПрУ быстрого поиска СП. является накопление шума в отсутствии искомой СП, что приводит к появлению относительно большого числа ложных тревог, увеличивающих время поиска СИ. Ослабить указанный недостаток можно, если изменить характер накопления СИ. Ятя этого необходимо, что бы в присутствии СП накопление было максимальным. а при отсутствии СП - минимальным. Изменение характера накопления искомой СП в ПрУ, должно быть управляемым, т.е. ПрУ ятя быстрого поиска СП должно быть адаптивным.
Уравнение (5) в соответствии с которым должно работать адаптивное ПрУ для быстрого поиска СП. представленного в стандартной форме рекурсивного фильтра. имеет вид:
где 1/ - разность между числом совпадении и несовпадений символов РПСП искомой СП и РПСП генерируемой в адаптивном ПрУ, т.е. разность между выполнением и невыполнением равенства:
(14)
Ьк + \ =[»* Н -(«*.*,у)I/«* О)
Для обеспечения максимума апостериорных данных в (8) принимаем в/ц \ =1, а коэффициент />»ц представим в форме двух слагаемых:
На рис. 1 представлена структура адаптивного ПрУ с НФ для быстрого поиска СП. Она состоит из синхронного детектора (СД). фильтра (СФ), согласованного с элементарным сигналом одного символа РНСІІ, нелинейного фильтра (ИФ). блока адаптации (БД), ко-
А
торый на основе выработанного значения ки управляет
л л
блоком вычисления нелинейной функцией Z(llk .JTü) и порогового устройства. в котором в соответствии с выбранным критерием оптимальности выносится решение о наличии или отсутствии СП.
Канал поиска и оценивания параметров СП упра&тя-стся периферийным микропроцессорным устройством управления (МПУУ). которое устанавливает правило формирования опорной PIICII. выполняет функции оценки амплитуды и задержки 1-Й СП. вычисляет оценку 7Г. и вырабатывает сигнал начала компенсации СП.
І Іослс достижения оценкой л , значения я , >1. выносится решение об обнаружении СП с текущей //;-
126
