SU1518887A1 - Analog signal transceiver method - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к области св зи и может быть использовано в системах передачи аналоговых сигналов по лини м св зи, в том числе кабельным и оптическим. Цель изобретени  - повышение помехоустойчивости при передаче аналоговых сигналов, содержащих аддитивную помеху, в услови х случайного изменени  коэффициента пропускани  в линии К(T). При применении этого способа решаетс  задача оптимальной фильтрации аналогового сигнала, т.е. минимизации среднеквадратичного отклонени  сигнала после усилени  и преобразовани  G(T) от исходного аналогового сигнала на входе линии св зи S(T). С учетом устойчивости оптимальной фильтрации к изменени м регул ризирующих слагаемых знаменател  в функции пропускани  оптимального фильтра в качестве оценки отношени  коррел ционных функций шума и сигнала может быть использовано текущее отношение мощностей шума и сигнала или отношение средних значений этих величин.The invention relates to the field of communication and can be used in the transmission of analog signals over communication lines, including cable and optical. The purpose of the invention is to improve the noise immunity in the transmission of analog signals containing additive interference in the event of a random change in the transmittance in the K (T) line. Using this method, the problem of optimal filtering of an analog signal is solved, i.e. minimizing the standard deviation of the signal after amplification and conversion of G (T) from the original analog signal at the input of the communication line S (T). Taking into account the stability of the optimal filtering to changes in the regulating terms of the denominator in the transmission function of the optimal filter, the current power ratio of the noise and signal or the ratio of the mean values of these values can be used as an estimate of the correlation function of the noise and signal.

Description

Изобретение относитс  к св зи и может ObiTb использовано в системах передачи аналоговых сигналов по лини м св зи, в том числе кабельным и оптическим.The invention relates to communications and may be used in ObiTb transmission systems of analog signals over communication lines, including cable and optical.

Целью изобретени   вл етс  повышение помехоустойчивости при передаче аналоговых сигналов, содержашлх аддитивную помеху, в услови х случайноге; изменени  коэффициента пропускани  в линии K(t).The aim of the invention is to improve the noise immunity in the transmission of analog signals, containing additive noise, under random conditions; the change in transmittance on the line K (t).

Существо способа заключаетс  в следующем.The essence of the method is as follows.

Решаетс  задача оптимальной фильтрации аналоговс го сигнала, т.е. минимизации среднеквадратичного отклонени  (МСКО) сигнала после усилени The problem of optimal filtering of an analog signal is solved, i.e. minimizing the standard deviation (ISCED) of the signal after amplification

и преобразовани  (t) от исходного аналогового сигнала на входе линии св зи s(t).and the conversion (t) from the original analog signal at the input of the communication line s (t).

В соответствии с теорией оптимальной фильтрации, если обрабатываемый си1- нал проходит линейную пространственно-инвариантную систему с функцией импульсного отклика h(t) и характеризуетс  мультипликативным шумом W(t) со средним значением . и аддитивным стационарным шумом V(t), то дл  реализации МСКО необходимо воздействовать на спектр сигнала фильтром с функцией пропускани :In accordance with the theory of optimal filtering, if the processed signal passes a linear spatially invariant system with the impulse response function h (t) and is characterized by a multiplicative noise W (t) with an average value. and with additive stationary noise V (t), in order to implement ISCED, it is necessary to influence the spectrum of the signal with a pass function filter:

U - - (u;)R,(u.)U - - (u;) R, (u.)

Ef H (с) J CR;:CI ). RJ G) , (u) (1)  Ef H (s) J CR;: CI). RJ G), (u) (1)

СЛSL

00 CX) 0000 CX) 00

где 11 - Фурь1 -( uMiiyjifjCuoro отклика (передаточна  функци );where 11 - Fur1 - (uMiiyjifjCuoro response (transfer function);

- частота; - frequency;

Е - математическое усреднение;E - mathematical averaging;

R -- co(Jтвeтcтвymщиe спектральныеR - co (τ intrinsic spectral

плотности мощности; знак - операци  свертки.power density; the sign is a convolution operation.

Многие, линии характеризуютс  узким имнульсным откликом. Мультиплика- тивна  номеха W(t) во многих случа х играет значительную роль, так как она описывает изменение коэффициента затухании, измен ющего уровень сигнал в линии в широких пределах. При этом имеетс  также неизбежный аддитив ньй uiyM, обусловленный как характеристиками исходной системы формировани  aHajKjruijoru сигнала, так и особенност ми нриемно-нередающнх модулей, Many lines are characterized by a narrow impulse response. The multiplicative number W (t) in many cases plays a significant role, since it describes a change in the attenuation coefficient that changes the level of the signal in a line over a wide range. At the same time, there is also an unavoidable additive level, due both to the characteristics of the original signal forming system HajKjruijoru and to the features of non-non-sparse modules

Возможна реализации оптимальной фильтрации аналоговых сигналов без применени  Фурье-нреобразовани  сигнала , цутем непосредственного преобразовани  электрического сигнала g(t), цолученногсз после предварительного усилени . Дл  этого упом нутый элект- рически сигнал рассматриваетс  как спектр некоторого сигнала С(Ч ). Сигна g(t) св зан с исходным (идеальным) сигналом s(t) соотношениемIt is possible to implement optimal filtering of analog signals without applying the Fourier transform of the signal, by directly converting the electrical signal g (t), obtained after preamplification. For this, the electrically mentioned signal is considered as the spectrum of a certain signal C (Q). Signal g (t) is associated with the original (ideal) signal s (t) by

g(t) h(t - ir)s(T)K( r)dT + V(t),g (t) h (t - ir) s (T) K (r) dT + V (t),

(2)(2)

т.е. представл ет собой свертку ис- xoднoг(J сигнала с передаточной функцией , в произведе1П1И с мультипликативной помехой (коэ(|)фипиент пропускани  С1- гнала k(t), плюс аддитивную помеху.those. is a convolution of the source signal (J signal with a transfer function, in product 1P1I with a multiplicative interference (coe (|) transmission signal C1-gn k (t), plus additive interference.

которую дл  уцрои .ени  анализа считаwhich for the analysis of

ем добавленной на выходе системы.em added to the system output.

Представл   этот сигнал как спектр некоторо -о сигнала С(Ч ) , в соответствии с теоремой о свертке, сигнал S(f) представл етс  прошедшим некото- рую :;иие)-1ун1 цространстве1Ш1)-ицвари- ан.тцу) систему с мультипликативной пимехой II (,f) и передаточной функциии KCf) функции, обозначенные загпанныг и и строчными буквами, св заны преоОр .зинанием Фурье.Representing this signal as the spectrum of a certain signal C (F), in accordance with the convolution theorem, the signal S (f) is represented to have passed some:; i) i) -1un1 space of i1) 1) -specialized) system with a multiplicative The namespace II (f) and transfer function KCf) functions, designated zagpanny and lower case letters, are connected by Fourier transform.

В ЭТГ1М случае, на спектр предпола- rauMoii Ьун.кцип G() , т.е. на сигнал g(t) иeotJX. 1зоздойствовать фильтром , описываемым С(к.1тношением (1), с з.чм . Н М  ход ших к соотношение функ- ц;и1 на cc OTBeTCTiiyioiiyie: роль тг. играет ciie. Uiee значение H(f), вместо li(u) fy -тс  K(t), причем в екнуIn the ETG1M case, the spectrum of the pre-uMoii is the L.cypt G (), i.e. on the signal g (t) and eotJX. 1 create with the filter described by C (q.1 ratio (1), with the following parameters: K ratio to the function; I1 to cc OTBeTCTiiyioiiyie: the role is played by ciie. Uiee value H (f) instead of li (u ) fy -ts K (t), and in eknu

де1(ствительнс.1сти этой функции, 1Г(ш) Н(иО K(t); а Rj(aO, R(u.) и K,(w) имеют смысл коррел ци(;ннь:х функций сиг нала s(t), передаточной функции b(t) и шума V(t).(1 Г (ш) Н (ИО K (t); and Rj (aО, R (u.) and K, (w) have a correlation meaning (; ннь: х functions of signal s ( t), the transfer function b (t) and noise V (t).

Передаточна  функци  аналоговой линии св зи дл  значительного класса систем имеет малую прот женность и при характерных временах изменени  k(t), s(t) и V(t), больших h(t) может быть проведена следующа  замена: счита  h(t) близкой к -сГ-функции , справедливо приближение га 5; , 1 (среднее значение спектра h(t) дл  интересующего диапазона частот), и R(u;) f: R5(t.) :v R((v). Соответственно дл  реализации MCKO некоторой ис- ходной функции G(f) от идеальной s(} и, следовательно, в соответствии с теоремой Парсевал , наилучшее приближение образов этих функций, т.е. g(t) и s(t), необходимо электрический сигнал g(t) умножить на функцию (t):The transfer function of the analog communication line for a large class of systems has a small extent and with characteristic times of change k (t), s (t) and V (t), large h (t), the following replacement can be made: considering h (t) close to the -sG function, the approximation of he 5 is valid; , 1 (the average value of the spectrum h (t) for the frequency range of interest), and R (u;) f: R5 (t.): V R ((v). Accordingly, for implementing MCKO some initial function G (f) from the ideal s (} and, therefore, in accordance with the Parseval theorem, the best approximation of the images of these functions, i.e. g (t) and s (t), is necessary to multiply the electrical signal g (t) by the function (t):

(О Ш1(About Ш1

) . г„ (t)). g „(t)

(3)(3)

5 .. five ..

5five

00

. .

Г Де rtru-(t) и (t) - коррел ционные функции шума и сигнала.Г de rtru- (t) and (t) are the correlation functions of noise and signal.

С учетом устойчивости оптимальной фильтрации к изменени м регул зирую- щих слагаемых знаменател  в функции пропускани  оптимального фильтра в ка 1естве оценки отноше})и  коррел ционных функций шума и сигнала может быть использовано текущее отнощение мощностей шума и сигнала или отношение средних значений этих величин.Taking into account the stability of the optimal filtering to changes in the regulating terms of the denominator as a function of passing the optimal filter as part of the ratio estimate) and the correlation functions of noise and signal, the current ratio of the power of noise and signal or the ratio of average values of these values can be used.

Claims (1)

Формула изобретени Invention Formula Способ передачи и приема аналоговых сигналов по лини м св зи, заключающийс  в том, что информационный аналого- вьй сигнал передают по линии св зи, на .чыходе линии св зи измер ют текущее значение коэфсрициента передачи ;п1нии св зи K(t) и одновременно принимаемый сигнал подвергают усилению и преобразованию, отличаю- щ и и с   тем, что, с целью повышени  помехоустойчивости передачи аналоговых сигналов, при воздействии аддитивной помехи, при изменении коэффициента передачи в линии св зи K(t), дополнительно на выходе пинии св зи измер ютA method of transmitting and receiving analogue signals over a communication line, which consists in transmitting informational analogue signal over a communication line, measuring the current value of the transmission coefficient; the connection value K (t) and simultaneously The received signal is subjected to amplification and conversion, which is also distinguished by the fact that, in order to increase the noise immunity of the transmission of analog signals, when subjected to additive interference, when the transmission coefficient K (t) changes, additionally, at the output of the communication link, are 5IS1H8875IS1H887 : и; ч nиt: ( -пкишмш  м нцнисги шумп ктекуиц гс ти,чч«ин  K(t) к сумме кнлдр;)мшдиости сиг иал;), .ч сип .ал ирисОрпчукгг та K(t) и опимпению шума к обратно пропорционально птнсниениюмощности сигнала.: and; h pit: (-kkishmsh m ntsnigi shump ktekuits gtsi, hh “in K (t) to sum knndr;) mishdiosti sigal;),. h sip. .