Устройство для приема сигналов с относительной фазовой манипуляцией

 

Изобретение относится к тех;:ике связи и может быть использовано в системах передачи данных и телеметрии. Цель изобретения - повышение помехоустойчивости приема за счет осуществления контроля за процессом подстройки уровня опорного несущего колебания. Она достигается введением блока сравнения 3, первого 14 и второго 15 ключей, коммутатора 9, триггера Шмидта 13, амплитудного детектора 12. Сущность изобретения состоит в уменьшении вероятности ошибки за счет сочетания автокорреляционного приема ОФМ сигналов 8 период подстройки уровня опорного несущего колебания .с взаимокорреляциояной обработкой применяемых ОФМ-сигналов, когда процесс подстройки завершен. 1 ил.3 ' •слс

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (s1)s Н 04 L 27/22

ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТ

llO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4801622/09 (22) 19.01.90 (46) 23.02.92. Бюл. hb 7 (72) В.В.Баранов, И,Б.Давыдов, А.В.Товарницкий и В.А.Лариков (53) 621.394.62 (088.8) (56) Коуэн К.Ф. и Грант П.Н. Адаптивные фильтры. M.: Мир, 1988, с.332. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРИЕМА СИГНАЛОВ С ОТНОСИТЕЛЬНОЙ ФАЗОВОЙ МАНИПУЛЯЦИЕЙ (57) Изобретение относится к технике связи и может быть использовано в системах передачи данных и телеметрии. Цель изобретения — повышение помехоустойчивости приема за счет осуществления контроля за процессом подстройки уровня опорного несущего колебания. Она достигается введением блока сравнения 3, первого 14 и второго 15 ключей, коммутатора 9, триггера

Шмидта 13, амплитудного детектора 12.

Сущность изобретения состоит в уменьшении вероятности ошибки за счет сочетания автокорреляционного приема ОФМ сигналов в период подстройки уровня опорного несущего колебания .с взаимокорреляционной обработкой применяемых ОФМ-сигналов, когда процесс подстройки завершен.

1 ил.

1714816

15

Изобретение относится к технике связи и может быть использовано в системах передачи данных и телеметрии.

Известен автокорреляционный демодулятор сигналов с однократной фазоразностной модуляцией, содержащий блок задержки, перемножитель, интегратор и блок вычисления знака.

Недостаток данного устройства — низкая помехоустойчивость приема, так как при обработке принимаемого сигнала не учитывается результат обработки предыдущего сигнала, т.е. предполагается, что искажения сигнала является известным и инвариантным во времени.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является устройство для приема сигналов с относительной фазовой манипуляцией, содержащее два перемножителя, интегратор, дискретизатор и решающую схему, схему тактовой синхронизации, два элемента задержки, сумматор и усилитель.

Недостаток данного устройства — низкая помехоустойчивость приема, так как обработка сигналов осуществляется и во время подстройки уровня опорного несущего колебания, которое может .распространяться на время приема одной четверти пакета.

Цель изобретения — повышение помехоустойчивости приема за счет обеспечения возможности осуществлять контроль за процессом подстройки уровня опорного несущего колебания и в зависимости от результатов этого контроля использовать различные методы обработки ОФМ сигналов.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для приема сигналов с относительной фазовой манипуляцией, содержащее первый перемножитель, выход которого подключен к входу интегратора, решающий блок, блок тактовой синхронизации, выход которой подключен к еинхровходу интегратора, первый элемент задержки, вход которого объединенный с входом первого перемножителя, подключен к входу устройства, выход первого элемента задержки присоединен к первому входу второго перемножителя, выход которого подключен к первому входу сумматора, выход которого подключен к входу второго элемента задержки, выход которого присоединен к входу усилителя, выход которого подключен к второму входу сумматора, выход решающего блока является выходом устройства, дополнительно введены блок сравнения, первый и второй ключ, коммутатор, триггер Шмитта и амплитудный детек25

55 тор, при этом выход интегратора подключен к входу блока сравнения, синхровход которого подключен к входу блока тактовой синхронизации, вход которого присоединен к выходу первого перемножителя, выход блока сравнения присоединен к сигнальным входам nepaoro и второго ключа, выход первого ключа объединен с общим выходом устройства, выход второго ключа подключен к входу решающего блока, выход которого соединен с вторым входом второго перемножителя, управляющие входы первого и второго ключа и первый управляющий вход коммутатора присоединены к выходу триггера Шмитта, вход которого подключен к выходу амплитудного детектора, вход которого объединен с вторым управляющим входом коммутатора, подключен к выходу сумматора, сигнальный вход коммутатора присоединен к выходу первого элемента задержки, выход коммутатора подключен к второму входу первого перемножителя.

Первый ключ предназначен для подключения блока сравнения непосредственно на выход устройства, что обеспечивает автокорреляционный прием ОФМ-сигналов в период подстройки уровня опорного несущего колебания.

Второй ключ предназначен для подключения выхода блока сравнения непосредственно на вход решающего блока, что обеспечивает после подстройки уровня опорного несущего колебания взаимокорреляционную обработку принимаемых сигналов.

Блок сравнения предназначен для сравнения на каждом такте уровня сигнала на выходе интегратора с пороговым уровнем и выдачи сигналов "1" и "0" через первый ключ на общий выход устройства в период подстройки уровня опорного несущего колебания и второй ключ на вход решающего блока.

Амплитудный детектор предназначен для детектирования сигнала с выхода сумматора.

Триггер Шмитта предназначен для выдачи управляющего сигнала на вход коммутатора, запрещающего сигнала на управляющий вход первого ключа и разрешающего сигнала на управляющий вход второго ключа при достижении определенного уровня сигнала на выходе амплитудного детектора, характеризующего момент подстройки опорного несущего колебания.

Коммутатор предназначен для подключения или выхода первого элемента задержки к второму входу перемножителя во время подстройки опорного несущего коле5

1714816

20

55 бания или выхода сумматора, когда процесс подстройки завершен.

Предлагаемое изобретение позволяет уменьшить вероятность ошибки при приеме

ОФМ сигналов за счет сочетания автокорреляционного приема ОФМ сигналов в период подстройки уровня опорного несущего колебания с взаимокорреляционной обработкой принимаемых сигналов, когда предшествующие информационные сигналы служат когеренным эталоном для реализации согласованного фильтра для каждого последующего информационного сигнала с момента времени, когда процесс подстройки завершен.

Введение блока сравнения, первого. и второго ключа, коммутатора, триггера

Шмитта, амплитудного детектора и соответствующих связей позволяет следить за процессом подстройки уровня опорного несущего колебания и в зависимости от этого реализовать либо автокорреляционный . прием ОФМ сигналов, либо их взаимокорреляционную обработку.

Ожидаемый положительный эффект от использования предлагаемого изобретения состоит в повышении помехоустойчивости приема за счет уменьшения вероятности ошибок при обработке ОФМ-сигналов до одного порядка.

3а чертеже представлено стройство для приема сигналов с относительной фазовой манипуляцией.

Устройство содержит первый перемножитель 1, интегратор 2, блок 3 сравнения, блок 4 тактовой синхронизации, решающий блок 5, первый элемент 6 задержки, второй перемножитель 7, сумматор 8, коммутатор

9, усилитель 10, второй элемент 11 задержки, амплитудный детектор 12, триггер

Шмитта 13, первый ключ 14 и. второй ключ

15, при этом вход устройства, являющийся выходом промежуточной частоты приемника присоединен к входу первого элемента 6 задержки. и первого перемножителя 1, выход которого подключен к последовательно соединенным интегратору 2, блоку 3 сравнения, выход которого через ключ 15 присоединен к решающему блоку 5, выход которого является общим выходом устройства и через ключ 14 к общему выходу устройства, выход. первого элемента 6 задержки. присоединен к обьединенным сигнальному входу коммутатора 9 и первому входу второго перемножителя 7, второй вход которого соединен с выходом решающего блока 5, выход второго перемножителя 7 присоединен к первому входу сумматора 8, выход которого подключен к второму управляющему входу коммутатора

9 и к входам амплитудного детектора 12 и второго элемента 11 задержки, выход которого через усилитель 10 подключен к второму входу сумматора 8, выход амплитудного детектора 12 присоединен к входу триггера

13, выход которого присоединен к управляющим входам ключей 14 и 15 и первому управляющему входу коммутатора 9, выход которого подключен к второму входу первого перемножителя 1, выход которого присоединен также к входу блока 4 тактовой синхронизации, выход которого подключен к синхровходам интегратора 2 и блока сравнения 3.

Устройство работает следующим образом.

Сигнал с выхода промежуточной частоты приемника поступает на первый вход первого перемножителя 1 и через первый элемент 6 задержки на сигнальный вход коммутатора 9 и первый вход второго перемножителя 7.

Если подстройка опорного несущего колебания произведена, то оценка принимаемых сигналов с ОФМ производится на основе применения адаптивного фильтра, Происходит это следующим образом. Сигнал с выхода амплитудного детектора 12 перебрасывает триггер Ш митта 13 в единичное состояние,,в результате чего его выходной сигнал закрывает ключ 14, открывает ключ 15 и поступает на первый управляющий вход коммутатора 9, который в свою очередь подключает выход сумматора 8, в котором формируется эталонный опорный сигнал, к второму входу первого перемножителя. Когерентным эталоном в данном случае служат предшествующие информационные сигналы, которые подаются с общего выхода устройства на второй вход второго перемножителя 7. Выходной сигнал второго перемножителя 7 подается на первый вход сумматора 8, который вместе с усилителем 10 и вторым элементом 11 задержки образуют рециркулятор для генерации эталонного сигнала. Усилитель 10, стоящий в цепи обратной связи рециркулятора, имеет коэффициент усиления меньше единицы. Это сделано для того, чтобы устранить самовозбуждение сумматора 8. Сформированный эталонный опорный сигнал на выходе сумматора 8 поступает через коммутатор 9 на второй вход первого перемножителя 1. Сигнал с выхода первого перемножителя 1 накапливается в интеграторе 2, который сбрасывается по сигналам с выхода блока 4 тактовой синхронизации.

Уровень сигнала с выхода интегратора 2 сравнивается в блоке 3 сравнения с заранее установленным порогом. В результате этого

1714816 сравнения на вход решающего блока 5 через открытый ключ 15 поступают сигналы в виде логического нуля или единицы. Решающий блок 5 выполняет функции декодера

ОФМ по видеосигналу. 5

Если подстройка уровня опорного несущего колебания не произошла, что имеет место в начале обработки пакета, накопленный сигнал в сумматоре 8 имеет малый уровень. В связи с этим и сигнал на выходе 10 амплитудного детектора 12 не сможет перебросить триггер 13 в единичное состояние, В результате чего управляющий сигнал на первый управляющий. вход коммутатора 9 не поступит, что приведет к подключению 15 выхода первого элемента 6 задержки к второму входу первого перемножителя 1, Кроме того, зап решающий сигнал на управляющий вход ключа 14 также не будет подан, что приведет к тому, что сигнал с 20 выхода блока сравнения через ключ 14 поступает на выход устройства. Это позволяет в данном случае вместо взаимокорреляционной обработки сигналов на основе применения адаптивного фильтра осуществлять 25 автокорреляционный прием ОФМ-сигналов.

Как только подстройка опорного колебания произведена (о чем будет свидетельствовать уровень накапливаемого сигнала в 30 сумматоре 8), триггер Шмитта 13 выдает управляющий сигнал на отключение выхода первого элемента задержки 6 от второго входа первого перемножителя 1 и подключение к его входу выхода сумматора 8 в 35 котором сформирован эталонный опорнйй сигнал на основе предшествующих информационных сигналов.

Рассмотрим канал передачи данных с коммутацией пакетов и скоростью передачи 40 информации 2400 бит/с с применением однократной фазоразностной модуляцией.

Предположим, что полоса канала AF = 3,1 кГц и допустимое относительное расхождение частот пеоедающей и приемной сторо- 45 ны 4= 10 . Для этого случая можно определить основные параметры и динамические характеристики цепей синхронизации. Так, время достижейия синхронизма составляет около 230 элементарных посы- 50 лок. Если учесть, что в системах передачи данных каждый элементарный двоичный сигнал представляется с помощью 1-2 периодов модулирующего колебания, т,е, за

115-230 периодов несущего колебания це- 55 пи синхронизации по несущей частоте выйдут на режим нормальной работы.

В пакете имеется место до 10000 элементов, поэтому на четверти пакета происходит подстройка опорного несущего колебания, что позволяет определить среднее значение вероятности ошибки прототипа в виде соотношения

1 1

FoUJ3+ Рошад + $ Рошфрм (1) где Рош,д — вероятность ошибки в период адаптации (подстройки);

Рощфр„— вероятность ошибки приема сигналов фазоразностной модуляции в гауссовых каналах связи, Согласно (1)

Рошфрм =2Ров(1 — Pow) =2 (1 — F. (gh)

F(ъ/2ЬВ (2) где

F(y}= — J е Т dt (3)

2л — оо

Для определения Рощад воспользуемся компонентной Рощ, входящей в выражение (2)

Рош=1 — F(1ГЯ Ь), (4)

С учетом основных параметров, входящих в значение аргумента функции, представим его так где Uco(t) — значение амплитуды подстраиваемого сигнала на первой четверти пакета.

Uco(t) нарастает в подобных устройствах по экспоненциальному закону

Uoo(t) =Uo(1-e ) (6) С учетом (5) и (6) усредняя соотношение (4) получим ((1 (д / (1- () 1

262 1 (7) тогда 4 2h +2 J

1 ылРот Я(g<2he (+ I-F(42h(jF(+2h( (8) 10

1714816

Р щфрц = 1 F ( (9) можно представить как

Родоп от

P0«ïî

5,75 10

3,3 10

2,7 10

2 0„103

3,1 10

9,05 10

3,1 10

7 10

12

Греднее значение вероятности ошибки предлагаемого устройства с учетом (1) Результаты расчета вероятности ошибки с помощью выражений (8) и (10) для различных значений h сведены в таблицу.

Результаты расчета показывают, что уже при h -12 вероятность ошибки предлагаемого. устройства уменьшается на порядок.

Таким образом, предлагаемое изобретение позволяет повысить помехоустойчивости приема за счет оценивания точности подстройки уровня опорного несущего колебания и в зависимости от этого осуществлять автокорреляционный прием ОФМ сигналов либо адаптивную обработку принимаемых сигналов.

Положительный эффект от использования предлагаемого изобретения состоит в повышении достоверности приема в результате уменьшения вероятности ошибки при обработке принимаемых сигналов до одного порядка и более.

Достоверность достижения поставленной цели подтверждается .результатами, и риведенными в таблице.

Формула изобретения

Устройство для приема сигналов с относительной фазовой манипуляцией, содержащее решающий блок, выход которого является выходом устройства, входом которого является первый вход первого перемножителя и вход первого элемента за5 держки, выход которого подключен к первому входу второго перемножителя, выход которого соединен с первым входом сумматора, второй вход и выход которого соединены соответственно с выходом усилителя и

10 с входом второго элемента задержки, выход которого подключен к входу усилителя, при этом выход первого перемножителя подключен к сигнальному входу интегратора, синхровход которого соединен с выходом

15 блока тактовой синхронизации, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения помехоустойчивости, введены два ключа, блок сравнения, коммутатор и последовательно соединенные амплитудный детек20 тор, к входу которого подключен выход сумматора, и триггер Шмитта, выход которого соединен с первым управляющим входом коммутатора, к второму управляющему входу которого подключен выход сумматора, с

25 управляющим входом первого ключа, к сигнальному входу которого подключен выход блока сравнения, и с управляющим входом второго ключа, сигнальный вход и выход которого соединены соответственно с выхо30 дом блока сравнения, к сигнальному входу которого подключен выход интегратора, и с входом решающего блока, выход которого соединен с выходом первого ключа и с вторым входом второго перемножителя, пер35 вый вход которого соединен с сигнальным входом коммутатора, выход которого подключен к второму входу первого перемножителя, выход которого через блок тактовой синхронизации подключен к синхровходу

40 блока сравнения.