SU1506520A1 - Programmable discrete matched filter - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к радиотехнике и может быть использовано в радиоприемных устройствах. Цель изобретени  - повышение помехоустойчивости. Фильтр содержит блок 1 дискретизации, N - отводную дискретную линию задержки (ДЛЗ) 5, синхронизатор 8, блок 9 пам ти, 2 N -отводную опорную ДЛЗ 10, генератор 11 тактовых импульсов, умножители 12. 1...12. 2 N и сумматор 13. Дл  достижени  цели введены элемент задержки 2, блок 3 суммировани , два амплитудных квантовател  4.1 и 4.2, блок 6 вычитани  и дополнительна  N -отводна  ДЛЗ 7. Если на вход фильтра поступает сигнал, представл ющий собой суперпозицию двух одинаковых по форме и отличающихс  по уровню сигналов, сдвинутых относительно друг друга по времени, сильный сигнал  вл етс  помехой дл  слабого и искажает соответственно последнему совокупность значений U_I(N) . При этом эта совокупность обладает достаточной устойчивостью даже при значительном перекрытии сигналов во времени и существенном отличии уровней сигналов. При перекрытии сигналов не более чем на четверть их длительности в среднем остаетс  неизменным около 90% значений U_I(N) , а при перекрытии до половины длительности сигнала сохранность составл ет 75%. 2 ил.The invention relates to radio engineering and can be used in receiving devices. The purpose of the invention is to improve noise immunity. The filter contains a sampling unit 1, N - a discrete output delay line (DLZ) 5, a synchronizer 8, a memory block 9, 2 N - a tap reference DLZ 10, a generator of 11 clock pulses, multipliers 12. 1 ... 12. 2 N and adder 13. To achieve the goal, a delay element 2, a summation block 3, two amplitude quantizers 4.1 and 4.2, a subtraction block 6, and an additional N-tap DLS 7 are entered. If the filter input receives a signal that is a superposition of two the shape and level of signals shifted relative to each other in time, the strong signal interferes with the weak one and distorts the set of values U _I (N) accordingly to the latter. Moreover, this set has a sufficient stability even with a significant overlap of signals in time and a significant difference in signal levels. When the signals overlap by no more than a quarter of their duration, on average, about 90% of the U _I (N) values remain unchanged, and if they overlap to half the duration of the signal, the safety is 75%. 2 Il.

Description

елate

оabout

РR

315315

Изобретение относитс  к радиотехнике и может быть использовано в радиоприемных устройствах.The invention relates to radio engineering and can be used in receiving devices.

Цепь изобретени  - повышение помехоустойчивости .The circuit of the invention is to increase noise immunity.

На фиг. 1 приведена структурна  электрическа  схема программируемого дискретного согласованного фильтра; на фиг. 2 - зависимость отношени  пика отклика на слабый сигнал к максимальному боковому лепестку от длины сигнала.FIG. 1 shows a structural electrical circuit of a programmable discrete matched filter; in fig. 2 - dependence of the ratio of the response peak on a weak signal to the maximum side lobe on the signal length.

Программируемый дискретный согла- 1сованный фильтр содержит блок 1 дискретизации , элемент 2 задержки, блок 3 суммировани , первый и второй амплитудные квантователи 4.1 и 4.2, N- отводную дискретную линию 5 задержки блок 6 вычитани , дополнительную N- отводную дискретную линию 7 задержки синхронизатор 8, блок 9 пам ти, 2N- отводную опорную дискретную линию 10 задержки, генератор 11 тактовых импульсов , умножители 12.1...12.2N и сумматор 13.The programmable discrete matched filter contains sampling unit 1, delay element 2, summation unit 3, first and second amplitude quantizers 4.1 and 4.2, N-tap discrete line 5 delay block 6 subtraction, additional N-tap discrete delay line 7 synchronizer 8, memory block 9, 2N-tap-off discrete reference delay line 10, generator of 11 clock pulses, multipliers 12.1 ... 12.2N and adder 13.

Программируемый дискретный согласованный фильтр работает следующим образом.Programmable discrete consistent filter works as follows.

Отсчеты входного сигнала {x(n)j, следуюпще с интервалом, равным периоду следовани  тактовых импульсов, с блока 1 дискретизации поступают на логический преобразователь, содержащий элемент 2 задержки, блоки суммировани  3 и вычитани  6 и два амплитудных квантовател  4.1 и 4.2. Дл  каждой пары соседних отсчетов Х(п) и Х(п-1) первый амплитудный квантователь 4.1 формирует отклик в видеThe samples of the input signal {x (n) j, next with an interval equal to the clock pulse following period, from sampling unit 1 are fed to a logic converter containing delay element 2, summation units 3 and subtraction 6 and two amplitude quantizers 4.1 and 4.2. For each pair of neighboring samples X (p) and X (p-1), the first amplitude quantizer 4.1 generates a response in the form

А,(п) Sgn(X(n)+X(n-1), (1)A, (n) Sgn (X (n) + X (n-1), (1)

а второй амплитудный квантователь 4.2 and the second amplitude quantizer 4.2

00

5five

00

Таким образом при поступлении, с блока 1 дискретизации очередного отсчета Х(п) с N отводов дискретной линии 5 задержки снимаютс  соответственно значени  А,(п), А,(п-2),..., А, n-2(N-1) , а с N отводов дополнительной дискретной линии 7 задержки значени  Aj(n), A2(n-2) п-2 (N-1). Следовательно,при этом на вторые входы i-x умножителей 12. поступают соответственно величиныThus, upon receipt, from sampling unit 1 of the next sample X (n) from N taps of the discrete delay line 5, the values of A, (n), A, (n-2), ..., A, n-2 (N -1), and with N taps of an additional discrete delay line 7 of the value of Aj (n), A2 (n-2) n-2 (N-1). Consequently, in this case, the second inputs i-x of multipliers 12 are received, respectively,

и-(п) Г Р нечетных Р четных ii- (p) GR odd P even i

(3) где i 1,2,..., 2N.(3) where i 1,2, ..., 2N.

В блок 9 пам ти записываютс  выборки IV;, вычисленные дл  различных опорных сигналов (Хрп (п) по правилу А Г2Ы-( 1-1)1 дл  нечетных i;In memory block 9, samples IV; are written; calculated for various reference signals (CRP (n) according to rule A Г2Y- (1-1) 1 for odd i;

Ion 1- Ion 1-

у. y

IonIon

Zon ,2N-(i-2)J дл  четных iZon, 2N- (i-2) J for even i

(4)(four)

где 2N.where 2n.

1, 2, 12,

...,...,

2N, п 1,2,2N, p 1.2,

А,о, (m)(m)+X,(m-1), А 2,(m) (т)-Х„„ (m-l) .A, o, (m) (m) + X, (m-1), A 2, (m) (t) -X „(m-l).

По команде с синхронизатора 8 определенна  выборка УЛобъемом 2N поступает из блока пам ти 9 в 2N-OT- водную опорную дискретную линию за- : держки. С отводов этой линии значени  V; подаютс  на первые входы соответствующих i-x умножителей 12.1.On a command from synchronizer 8, a certain sample of the UL volume 2N comes from memory block 9 to the 2N-OT-water reference discrete latch-: delay. From the taps of this line of value V; fed to the first inputs of the corresponding i-x multipliers 12.1.

Сумматор 13 при поступлении с блока 1 дискретизации каждого очередного отсчета входного воздействи  Х(п) вычисл ет текущую сумму произведений в видеThe adder 13 at receipt from block 1 of the discretization of each successive reference of the input action X (n) calculates the current sum of products in the form

NN

S(n)U;(n). V; .S (n) U; (n). V; .

(5)(five)

(2)(2)

A2(n)Sgn(X(n)-X(n-1),A2 (n) Sgn (X (n) -X (n-1),

гдеГ 1, при Z О,where 1, at z o,

Sgn Z 1 О, при , -1, при .Sgn Z 1 O, at, -1, at.

Квантованные отсчеты А,(п) и ) с выходов амплитудных квантователей 4.1 и 4.2 поступают соответственно на входы N-отводных дискретных линий 5 и 7 задержки, отводы с которых сделаны так, что задержка между соседними отводами в каждой линии равна двум периодам следовани  тактовых импульсов.The quantized samples A, (p) and) from the outputs of amplitude quantizers 4.1 and 4.2 are fed to the inputs of the N-branch discrete delay lines 5 and 7, respectively, the taps from which are made so that the delay between adjacent taps in each line is equal to two periods of the clock pulses .

В частном случае, когда входное воздействие представл ет собой одиночный сложньй сигнал, совпадающий по форме с опорным сигналом, предлагаемый фильтр согласован с входным воздействием и его отклик в момент поступлени  с блока дискретизации 1 последнего отсчета сигнала X(2N) приIn the particular case when the input action is a single complex signal that coincides in shape with the reference signal, the proposed filter is matched with the input action and its response at the time of receipt from sampling unit 1 of the last reference signal X (2N)

нимает значение 2Нnimaet value 2H

S(n)/S (n) /

ПгЩPgsc

у.y

(6)(6)

которое не может превышать величину 2N, что свидетельствует о нормировке отклика. Дл  любого другого сиг5which can not exceed the value of 2N, which indicates the normalization of the response. For any other sig5

нала фильтр рассогласовани , и его отклик меньше.The filter is mismatched, and its response is smaller.

Если на вход предлагаемого устрой ства поступает сигнал, представл ющий собой суперпозицию двух одинаковых по форме и отличающихс  по уровню сигналов, сдвинутых относительно друг друга по времени, сильный сигнал  вл етс  помехой дл  слабого и искажает соответствующую последнему совокупность значений U; (п) .При этом как показали расчеты, эта совокупность- обладает достаточной устойчивостью даже при значительном перекрытии сигналов во времени и существенном отличии уровней сигналов. Объ сн етс  это тем, что в указанной совокупности измен ютс  лишь те значени  и,(п), которые вычислены на основе искаженных перекрытием отсчетов Х(п). Поэтому при перекрытии сиг налов не более, чем на четверть их длительности в среднем остаетс  неизменным около 90% значений U;(п), а при перекрытии до половины длительности сигнала сохранность составл ет 75%.If a signal arrives at the input of the proposed device, which is a superposition of two identical signals that differ in level and are shifted relative to each other in time, the strong signal interferes with the weak signal and distorts the corresponding last set of U values; (n). At the same time, as the calculations showed, this aggregate is sufficiently stable even with a significant overlap of signals in time and a significant difference in signal levels. This is explained by the fact that, in the specified aggregate, only those values of and, (n), which are calculated on the basis of the X (n) samples distorted by the overlap, change. Therefore, when signals overlap by no more than a quarter of their duration, on average, about 90% of the U values remain unchanged; (n), and if they overlap up to half the signal duration, it is 75% safe.

На фиг. 2 приведены зависимости отношени  Bjj/B g pOT длины последовательности 2N, усредненные по перекрыти м от 1 до N элементов (крива  1), от 1 до 2N-1 элементов (2) и от N до 2 N-1 элементов (3). Как видно из этих зависимостей, предлагаемый фильтр обеспечивает надежное выделение слабого сигнала на фоне боковых лепестков сильного (В,,/В, 3) при сравнительно малых базах сигнала () при значительных перекрыти х сигналов во времени. Усредненное по различным перекрыти м отношение Вв/В.,,,-да/2.FIG. Figure 2 shows the dependences of the ratio Bjj / B g pOT of the sequence length 2N, averaged over the overlaps from 1 to N elements (curve 1), from 1 to 2N-1 elements (2), and from N to 2 N-1 elements (3). As can be seen from these dependencies, the proposed filter provides reliable selection of a weak signal against the background side lobes of a strong (B ,, / B, 3) with relatively small signal bases () with significant signal overlaps in time. Averaged over various overlaps is the ratio VV / V. ,,, - yes / 2.

Claims (1)

Формула изобретени Invention Formula Программируемый дискретный согласованный фильтр, содержащий блок дискретизации , вход которого  вл етс  входом программируемого дискретногоA programmable discrete matched filter containing a sampling unit whose input is a programmable discrete input. 065206065206 согласованного фильтра, N-отводную дискретную линию задержки (где N - целое число), последовательно соединенные синхронизатор и генератор тактовых импульсов, выход которого соединен с тактовыми входами блока дискретизации и N-отводной дискретной линии задержки, последовательно сое- Q диненные блсЛс пам ти, вход которого соединен с вторым выходом синхронизатора ,- и 2К-отводную опорную дискретную линию задержки, i-й отвод которой (где , 2,... ,2N) соединенmatched filter, N-branch discrete delay line (where N is an integer), serially connected synchronizer and clock generator, the output of which is connected to the clock inputs of the sampling unit and the N-branch discrete delay line, sequentially connected Q memory, the input of which is connected to the second output of the synchronizer, - and the 2K-tap discrete reference delay line, the i-th tap of which (where, 2, ..., 2N) is connected 15 через i-й умножитель с i-м входом сумматора, выход которого  вл етс  выходом программируемого дискретного согласованного фильтра, причем второй вход (2п1-1)-го умножител  соеди- 2Q ней с га-м отводом (где ,2,...,N) N-отБодной дискретной линии задержки соответственно, задержка между соседними отводами которой равна двум периодам следовани  тактовых импуль- 25 сов генератора тактовых импульсов, отлич ающийс  тем, что, с целью повьш1ени  помехоустойчивости, введены последовательно соединенные элемент задержки, блок суммировани  2Q и первый амплитудньш квантователь, выход которого соединен с входом N- отводной дискретной линии задержки, и последовательно соединенные блок вычитани , второй амплитудный квантователь и дополнительна  N-отводна  дискретна  лини  задержки, задержка между соседними отводами которой равна двум периодам следовани  тактовых импульсов генератора тактовых импульсов , а ее т-й отвод соединен с вто- рым входом 2 т-го умножител , причем выход элемента задержки соединен с первым входом блока вычитани , вход элемента задержки - с вторыми входами блоков суммировани  и вычитани  и выходом блока дискретизации, а тактовый вход дополнительной N-отводной дискретной линии задержки подключен к выходу генератора тактовых импульсов .15 through the i-th multiplier with the i-th input of the adder, the output of which is the output of a programmable discrete matched filter, and the second input of the (2п1-1) -th multiplier of the con- nector 2Q with the m-m tap (where, 2, .. ., N) N-free discrete delay line, respectively, the delay between adjacent outlets of which is equal to two periods of clock pulses following the clock pulse generator, characterized in that, in order to increase the noise immunity, the series-connected delay element is introduced, summation unit 2Q and first amplitudes The ns quantizer, the output of which is connected to the input of the N-tap discrete delay line, and the series-connected subtraction unit, the second amplitude quantizer and the additional N-tap discrete delay line, the delay between adjacent taps of the clock pulse generator, and its the t-th tap is connected to the second input of the 2 t-th multiplier, and the output of the delay element is connected to the first input of the subtraction unit, the input of the delay element to the second inputs of the summation blocks And subtracting and output of the sampling unit, and the clock input of the additional N-tap discrete delay line is connected to the output of the clock generator. 3535 4040 4545 Bald.Bald. max max 0 16 зг0 16 sg 66 цзиг.1Tszig.1 шsh