CC BY
46
Секция радиоприемных устройств и телевидения
УДК 621.396.02.53
B.C. Плаксиенко, С.В. Плаксиенко
СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ЭФФЕКТИВНОСТИ АЛГОРИТМОВ НЕЛИНЕЙНОЙ ОБРАБОТКИ СИГНАЛОВ
В [2,3] описан метод приема бинарных сигналов, основанный на использовании статистических закономерностей во взаимных превышениях огибающих процессов в каналах устройства приема сигналов.
На рис. 1 представлена функциональная схема устройства, реализующего алгоритм [2]
X1И (t) = [X! (t) - KX 2„ (t)] 1 [X i(t) - KX 2 (t)];
Xln(t) = [X 2 (t) - KX Jt)] 1 [X 2 (t) - KX 1(t)], (1)
где K - коэффициент, принимающий значения от 0 до 1; Xj(t )и X2(t) - огибающие процессов на входах устройства; X1n(t), X 2n(t) - процессы на выходах
каналов устройства. 1[z(t)] = 1 при z(t) > 0; 0 при z(t) < 0 - единичная ступенчатая функция или функция Хевисайда.
Рис.1
Для реализации системы уравнений необходимы два канала, в каждом из которых содержится по вычитающему устройству (Х^) - КХ2п(Т)) и (Х2(Г) - КХ1о(1)),
по аттенюатору КХ2о(1) и КХ1о(1), по ограничителю, обеспечивающие выполнение условий: КХ2(1)<Х1(1)<Х2(1)/К и КХ1(1)<Х2(1)<Х1(1)/К. Полосы пропускания
1 2
( ). -
ществляется путем введения весовых коэффициентов К , значение которых устанавливается аттенюаторами в пределах от 0 до 1, в зависимости от диапазона изменения длительностей сигналов и соотношения сигнал/шум на входах устрой.
При К = 1 алгоритм (1) сводится к алгоритму автовыбора
х1и(0 = х&) 1^(0-Х2(01;
х2п(г) = х2(г) 1 [X 2 () - х^)]. (2)
Рассмотрим эффективность нелинейных алгоритмов оптимизации некогерентного широкополосного приёма, основанных на учёте информативных параметров превышений [1-3]. На ЭВМ получены двухпараметрические распределения вероятностей выбросов случайных процессов по относительной длительности и по относительному превышению [3,4]. При моделировании на интервале корреляции тк берётся десять независимых отсчётов. Общее количество чисел массива 500 тысяч.
Рассмотрим ситуацию, когда К=0, т.е. не производится нелинейная обработка процессов, а осуществляется лишь дополнительная фильтрация. Эта ситуация соответствует задаче Релей - Райс. Значение параметра распределения Райса примем равным а = 2. Для случая, когда полоса фильтра в два раза шире, чем в фильтрах устройств разделения каналов после такой обработки получаем 6 929 выбросов по сравнению с 28 510 выбросами для исходных процессов.
(2) , рис.1, когда полосы фильтров также в два раза шире исходных, общее число вы-9 609, ,
- 5 220.
В табл. 1 приведены значения количества превышений после обработки по
(2)
полосах пропускания ФНЧ (в соотношении с интервалом корреляции исходных процессов тк ) в цепях обратных связей Ф1 и Ф2 (Ф в ОС) и на выходах устройства Ф3 и Ф4 (Вых Ф) для задачи Релей - Райс при а = 2 и при различных соотношениях полос пропускания фильтров: на выходах ограничителей (Огр.1 и Огр.2), на
( 1 2), ( 3 4)
соответственно, при этом количество дроблений в исходных процессах №1 и 2 равно 28 510.
Рассмотрение таблицы показывает, что при съёме сигналов с выходов ограничителей (рис.1) наблюдается различие в количестве дроблений в каналах, что можно объяснить принципиальным наличием фрагментов процессов, равных нулю
(1), -дит к указанному эффекту. Однако после фильтрации с полосой, на порядок превышающей полосы фильтров, формирующих исходные для обработки процессы, количества выбросов в каналах уравниваются.
, -
биться при различных соотношениях полос пропускания фильтров в обратных связях и на выходе. Таким образом, устранение либо ослабление дроблений за счёт нелинейной обработки по методу взаимного преобразования увеличивает разницу энергий по сравнению с исходными процессами и тем самым повышает качество обработки. Окончательное заключение об эффективности алгоритмов, как будет , -ристик при конечном времени наблюдения.
1
Параметры Фильтоов На выходах огоаничителей На выходах Ф1, 2 На выходах Ф3, 4
Ф в ОС Вых Ф Огр. 1 Огр. 2 1 Ф2 Ф3 Ф4
0,1 тк 0,05 Тк 12861 12862 10313 10313 11882 11882
0,2 тк 0,1 Тк 9810 9821 5865 5865 7362 7362
0,3 Тк 0,1 Тк 8823 8851 4057 4057 6337 6337
0.3 Тк 0,2 Тк 4812 4812
0,4 Тк 0,1 Тк 8116 8155 2972 2972 5636 5636
0,4 Тк 0,2 Тк 4174 4174
0,4 Тк 0,3 Тк 3424 3424
0,5 Тк 0,1 Тк 7537 7604 2243 2243 5178 5178
0,5 Тк 0,2 Тк 3719 3719
0,5 Тк 0,25 Тк 3302 3302
0,5 Тк 0,3 Тк 2984 2984
0,5 Тк 0,4 Тк 2568 2568
0,6 Тк 0,1 Тк 7059 7138 1757 1757 4794 4794
0,6 Тк 0,2 Тк 3360 3360
0,6 Тк 0,3 Тк 2730 2730
0,6 Тк 0,4 Тк 2316 2316
0,6 Тк 0,5 Тк 1996 1996
0,7 Тк 0,1 Тк 6630 6720 1322 1322 4405 4405
0,7 Тк 0,2 Тк 3094 3094
0,7 Тк 0,3 Тк 2443 2443
0,7 Тк 0,35 Тк 2217 2217
Окончание табл. 1
Параметры Фильтоов На выходах огоаничителей На выходах Ф1, 2 На выходах Ф3, 4
Ф в ОС Вых Ф Огр. 1 Огр. 2 1 Ф2 Ф3 Ф4
0,7 тк 0,4 Тк 2033 2033
0,7 тк 0,5 Тк 1728 1728
0,7 тк 0,6 Тк 1513 1513
0,8 тк 0,1 Тк 6209 6305 1011 1011 4038 4038
0,8 Тк 0,2 Тк 2791 2791
0,8 Тк 0,3 Тк 2200 2200
0,8 Тк 0,4 Тк 1807 1807
1 2 3 4 5 6 7 8
0,8 Тк 0,5 Тк 1521 1521
0,8 Тк 0,6 Тк 1308 1308
0,8 Тк 0,7 Тк 1140 1140
0,9 Тк 0,1 Тк 5842 5947 835 835 3827 3827
0,9 Тк 0,2 Тк 2577 2577
0,9 Тк 0,3 Тк 1999 1999
0,9 Тк 0,4 Тк 1634 1634
0,9 Тк 0,5 Тк 1347 1347
0,9 Тк 0,6 Тк 1162 1162
0,9 Тк 0,7 Тк 1013 1013
0,9 Тк 0,8 Тк 913 913
1,0 Тк 0,1 Тк 5537 5649 638 638 3606 3606
1,0 Тк 0,2 Тк 2391 2391
1,0 Тк 0,3 Тк 1823 1823
Для повышения эффективности обработки следует исключить короткие взаимные превышения процессов длительностью менее 0,5 тк , однако это следует делать в реальном масштабе времени таким образом, чтобы не пропустить самые
,
процессов, задаваемым полосой приемно-усилительного тракта. В зависимости от количества учитываемых параметров превышений можно реализовать различные модификации нелинейных алгоритмов оптимизации широкополосного приёма.
Эффективность исправляющей способности алгоритмов непосредственно связана с количеством учитываемых параметров превышений и сложностью технической реализации [3].
Применение нелинейной обработки в условиях значительной априорной неопределенности информации о длительности элемента сигнала может обеспечить существенное сокращение общего количества выбросов и, как следствие, снижение требований к точности работы устройств разделения сигналов по признаку , .
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Финк Л.М. Теория передачи дискретных сообщений. М.: Сов. радио, 1970. 728с.
2. Ах. 1067613, МКИ Н 04 27/00. Способ некогерентного приема двоичных сигналов / Плаксиенко В.С. (СССР). Б.И., 1984. № 2.
3. Плаксиенко В.С. Метод комбинированного сложения сигналов: Монография. Деп. в ВИНИТИ, №3731-В99 от 15.12.1999. 408с.
4. Плакс иенко В.С., Плаксиенко Н.Е. Исследование двумерных распределений, взаимных превышений случайных процессов. Известия ТРТУ, Таганрог 2000. №1. С.29-33.
УДК 621.396.666
В.И. Литюк
О НЕКОТОРЫХ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ХАРАКТЕРИСТИКАХ СИСТЕМЫ ЦИФРОВОЙ АВТОМАТИЧЕСКОЙ РЕГУЛИРОВКИ
УСИЛЕНИЯ
, -
лировки усиления (АРУ) является наличие гальванической обратной связи между
( ), -
дит к низкому динамическому диапазону Бвх регулируемых каскадов по входному сигналу и зависимости уровня выходного сигнала от уровня входного.
Системы цифровых АРУ (^РУ) позволяют устранять гальваническую связь выходного каскада со входными, обеспечивают более высокий уровень регулировок по динамическому диапазону входных сигналов, устраняют зависимость уровня выходного сигнала от уровня входного, позволяют контролировать коэффициент усиления в каждый дискретный момент времени и осуществлять изменение постоянной времени и уровня задержки в системах ЦАРУ с задержкой [I].
Система ЦАРУ, структурная схема которой предложена в работе [2], была экспериментально исследована на изготовленном макете. Полученные регулировочные характеристики системы ЦАРУ сравнивались с характеристиками аналого-, -точной частоты (УПЧ). УПЧ с централ ьной частотой / = 465 кГ ц имел без подключения АРУ или ЦАРУ коэффициент усиления К = 1000.
В результате проведенного эксперимента установлено, что:
♦ обеспечивается нормальная работа УПЧ при Двх = 54 дБ;
♦ изменение среднего уровня сигнала на выходе при использовании системы ЦАРУ равно 0 дБ, а при использовании аналоговой АРУ - 7,2 дБ при указанном Двх;
