Устройство для детектирования фазоманипулированных сигналов

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДЕТЕКТИРОВАНИЯ ФАЗОМАНИПУЛИРОВАННЫХ СИГНАЛОВ , содержащее мно гок ан аль ный коррелятор , выходы которого подключены к входам блока памяти и сканирования , выходы которого соединены с . входами блока вычисления разности фаз, выходы которого подключены к входам первого блока определения уровня сигнала и к первым входам регулируекых усилителей, вторые входы и выходы которых соединены соот ветственно с выходом делителя напряжения и с входами накопителей, выходы которых подключены к входам соответствующих блоков определения ни- АО/ формационных символов, при этом выход первого блока определения уровня сигнала через первый усреднитель соединен с. первым входом делителя напряжения , о т л и ч д ю щ е е с я тем, что, с целью повышения помехоустойчивости при детектировании разнесенных сигналов, введены второй усреднитель, два инвертора, второй блок определения уровня сигнала и три сумматора, причем выходы блока вычисления разности фаз подключены к входам первого сумматора,к : входу первого инвертора и к первому входу второго .сумматора, второй вход которого соединен с выходом первого инвертора, а выходы первого и второго сумматоров подключены к входам второго блока определения уровня сигнала, выход которого соединен с первым входом третьего сумматора , второй вход и выход которого соединены соответственно с выходом второго инвертора, вход которого соединен с выходом первого блока определ ения уровня сигнала и с О входом второго усреднителя, выход которого подключен к второму входу :д делителя напряжение. со ддчзЫуууа «

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А (19) (П) 3(511 Н 04 L 27 22

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ формационных символов, при этом выход первого блока определения уровня сигнала через первый усреднитель со- единен с.первым входвм делителя напряжения, о т л н ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения помехоустойчивости при детектировании разнесенных сигналов>, введены второй усреднитель, два инвертора, второй блок определения уровня сигнала и три сумматора, причем выходы блока вычисления разности фаз подключены к.входам первого сумматора,к =, входу первого инвертора и к первому входу второго, сумматора, второй вход которого соединен с выходом первого ннвертора, а выходы первого и второго сумматоров подключены к входам второго блока определения уровня сигнала, выход которого соединен с первым входом третьего .сумматора, второй вход и выход которого соединены соответственно с выхо- Я дом второго инвертора, вход которого соединен с выходом первого блока определения уровня сигнала и с входом второго усреднителя, выход которого подключен к второму входу делителя напряжения. г

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (.21) 3434454/18-09

1(22) 06,05,82 (46) 30 ° 10.83. Бюл. 9 40 (72) И.П.Панфилов (71) Одесский электротехнический институт связи им. A.Ñ.Попова (53) 621 ° 394 ° 62(088 ° 8) (56) 1.Авторское свидетельство СССР

В 540404, кл. Н 04 Т 27/22, 1974.

2.Окунев Ю.Б. Теория фазораз-. ностной модуляции, М., Связь, 1979, с. 176-180 (прототип), (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДЕТЕКТИРОВАНИЯ ФАЗОИАНИПУЛИРОВАННЫХ СИГНАЛОБ, содержащее многоканальный кор-. релятор, выходы которого подключены к входам блока памяти и сканирования, выходы которого соединены с входами блока вычисления разности фаз, выходы которого подключены к входам первого блока определения уровня сигнала и к первым входам регулируемых усилителей, вторые входы и выходы которых соединены соответственно с выходом делителя,напряжения и с входами накопителей, выходы которых подключены к входам соответствующих блоков определения ин9(„) . . (; .," ",,"."., -;;- «)

НИЯ

1051737

Изобретение относится к радиотех нике и. может использоваться для демодуляции фаэоманипулнрованных сигналов и измерения параметров сиг-. налов и помех.

Известен демодулятор для многоканальной системы передачи дискретной информации, содержащий коррелятор, блок памяти, вычислительный блок, блок усилителей, в котором . за помеху при двухкратной модуляции принимается меньший из синфазного или квадратурного подканалов, а за сигнал - больший из подканалов jl) .

ОднаКо известный демодулятор имеет низкую помехоустойчивость и точность.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для детектнрова" ния фаэоманипулированных сигналов, содержащее многоканальный коррелятор, выходы которого подключены к входам блока памяти и сканирования, выходы которого соединены с входами блока вычисления разности фаз, выходы которого подключены к входам первого блока определения уровня сигнала и к первым входам регулируемых усилителей, вторые входы и выходы которых соединены соответст . венно с выходом делителя напряжения и с входами накопителей, выходы которых подключены к входам соответствующих блоков определения. информационных символов, при этом выход первого блока определения уровня сигнала через первый усреднитель соединен с первым входом делителя

- напряжения (2 . ф Однако это устройство имеет низкую помехоустойчивость при детектировании разнесенных сигналов.

Цель изобретения — повышение помехоустойчивости при .детектировании разнесенный сигналов.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для детектирования фазоманипулированных сигналов, содержащее многоканальный коррелятор, выходы которого подключе- . ны к входам блока памяти и сканирования, выходы которого соединены с входами блока вычисления разности фаз; выходы которого подключены к входам первогс блока определения уровня сигнала и первым входам регулируемых усилителей, вторые входы и выходы которых соединены соответственно с выходом делителя напряжения и с входами накопителей, выходы . которых подключены к входам соответствующих блоков определения информационных символов, при этом выход цер вого блока определения уровня сигнала . через первый усреднитель соединен с первым входом делителя напряжения, введены второй усреднитель, два инвертора, второй блок определения уровня сигнала н три сумматора, причем выходы блока вычисления разности фаэ подйлючены к входам первого сумматора, к входу первого инвертора к первому входу второго сумматора, второй вход которого соединен с выходом первого инвертора, а выходы ° первого и второго сумматоров подключены к входам второго блока определе10 ния уровня сигнала, выход которого соединен с первым входом третьего сумматора, второй вход и выход котоI рого соединены соответственно с выходом второго инвертора, вход которого соединен с выходом первого бло15 ка определения уровня сигнала, и с входом второго усреднителя, выход которого подключен к второму входу делителя напряжения.

На чертеже представлена. структурная электрическая схема уст-, . ройства для детектирования фазоманипулированных сигналов.

Устройство для детектирования фазоманипулированных сигналов со25 держит многоканальный коррелятор 1 блок 2 памяти и сканирования, блок 3 ,вычисления раэности фаз, первый и второй блоки 4 и 5 определения уров,ня сигнала соответственно, каждый

30 из которых состоит нэ двух выпрямителей 6 и 7, компаратора 8 и переключателя 9,. первый и второй инверторы 10 и 11 соответственно, первый, второй и третий сумматоры 12,13 и

35 14 соответственно, первый и второй регулируемые усилители 15 и 16 соответственно, первый и второй накопители 17 и 18 соответственно,. первый и второй блоки 19 и 20 определения .

40 информационных символов соответственно, первый и второй. усреднители 21 и 22 соответственно, делитель 23 напряжения.

Устройство работает следующим об-, 45 Р

Групповой сигнал, состоящий иэ одного или нескольких наборов разнесен,ных сигналов, переносящих одинаковые символы, поступает на вход многоканального коррелятора 1, s котором происходит разделение канальных сигналов и вычисление корреляций Х и У.

Величины корреляций всех канальных сигналов записЫваются в блоке памя55 ти н сканирования 2, откуда последовательно во времени выдаются и блок

3 вычисления разности фаз (БВРФ) . В этом блоке 3 для всех канальных сигналов определяются напряжения синфаэg0 ного и квадратурного подканалов, пропорциональные косинусам и синусам разности фаз. В первом блоке 4 определения уровня сигнала происходит on ределение меньшего.по абсолютной величине подканала. Лля этого в выпря 1051737

Таким образом, в этом случае на выходе второго усреднителя 22 будет напряжение, пропорциональное полЕзному сигналу.

Предположим,. что на входе только помеха, а полезный сиГнал вообще отсутствует, В этой ситуации уст-. ройство будет определять разность фаз двух соседних интервалов помехи. Вследствие случайного характера реализаций помехи значения разностей фаэ помехи на соседних

-интервалах, которые будет определять устройство, будут носить случайный характер, причем практически всегда будут равновероятны любые значения разностей фаз (име,ют место равномерный закон распределения разностей фаз помехи) .. Поэтому статистика значений разностей фаз помехи не изменится, если в помеху, ввести дополнительную разность фаз,(увеличить разность фаз .двух со« седних интервалов помехи на 45©), Таким образом, помеха инвариантна к данному преобразованию. Если после устройства определить меньший иэ сиифазного и квадратурного подканалов, то среднее значение абсолютных величин не будет зависеть от того, .было ли произведено над помехой указанное преобраЗование. Поэтому резуль.таты обработки в обоих блоках 4 и 5 определения уровня сйгнала будут в среднем одинаковыми. На вход третьего сумматора 14 эти результаты поступают с разными знаками, поэтому на выходе второго усреднителя 22 будет нулевое напряжение.

В ситуации, когда на входе смесь сигнала и помехи на выходе второго усред::ителя 22 будет формироваться . некоторое промежуточное значение напряжения, Таким образом, предлагаемое устройство дает несмещенную оценку средней величины полезного сигнала.

Сформированные первым и вторым усреднителями 21 и 22 напряжения по-, .мехи и сигнала поступают на входы де-, мителях б и 7 находятся абсолютные величины напряжений обоих подканалов компаратор 8 определяет какое иэ каких напряжений меньше и соответственно устанавливает положение пере-. ключателя 9 ° В результате на выход этого переключателя 9 попадает меньшее по абсолютной величине напряжение.

Кроме того, напряжения синфазного и квадратурного подканалов пбд- 1О .вергаются преобразованию, заключающемуся во введении дополнительной разности фаз в 45, т.е. в увеличении разности фаэ соседних посылок на

45 .. Формирование преобраэованно- 15

lo квадратурного подканала (S квадр ) преобр. осуществляется первым сумматором 12, на входы которого поступают напряжения преобразованных синфазного и квадратурного подканалов из блока 3, на,выходе первого сумматора 12 формируется сумма синфазного и квадратурного подканалов, пропорциональных косинусам и синусам разности фаэ

Scott + êâîä р а„.а„, соб 9+а„а„.,з ю (It

=а я а„,Гг (cos IIt эю 45 t sin II со 4 ) е

=а„а„, .Д S

Следовательно, на выходе первого: сумматора 12 получаем напряжение,. пропорциональное амплитудам сигна- . лов соседних посылок ая и а„,и сии)Гсу разности фаз, увеличенной на 45 З5 т.е. преобразованный квадратурный подканал. Аналогично (S „„ 1„,,к =ур ввнф в (Всннф В„е à ) -. Операция определения разности синфазного и квадра" турного подканалов осуществляется первым инвертором 10 и вторым сумма-. тором 13, т.е. на выходе второго . сумматора 13 формируется напряже ние сннфаэного подканала -с разностью фаз, увеличенной на 45О °

Преобразованные сигналы подкана- 45 лов поступают на входы второго блока 5 определения уровня сигнала, работающего аналогично первому бло- ку 4 На выходе второго блока 5 формируется абсолютная величина мень-.50 шего из преобразованных подканалов, увеличенная в Я чае. Эта величина поступает на второй уход третьего, сумматора 14. На первый вход третьего сумматора 14 поступает инверти- 55 рованный выход первого блока 4, т.е. помеха. Усредненное во второМ;. усреднителе 22 выходное напряжение третьего сумматора 14 представляет .. .собой детектированный сигнал. - О

Предположим, что помеха на входе отсутствует. В этом случае меньшее по абсолютной величине напря- жение синфазного нли квадратурного подканалов равно нулю, {мак как 5 варианты разности фаз равны 0,90

Ф ,180 или 270 н при любом варианте либо косинус, либо синус равны нулю) . Поэтому на первый вход третьего сумматора 14 будет поступать нулевое напряжение. На второй вход третьего сумматора 14 будет поступать меньшее иэ преобразованных подканалов. При любом варианте разности фаэ, абсолютная величина каждого из преобразованных по вышеприведенным алгоритмам подканалов равна

" а„а„,(cos(y -45 ) =

1051737

Составитель Б.Полянский

Редактор М.Янович Техред Л.Иикиа

Корректор А.ференц

Подписное

Заказ 8688/58 Тираж 677

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва Ж-35, Раушская наб,r д. 4/5

Филиал ППП Натент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Ф лителя 23 напряжения, на выходе которого формируется напряжение,про- порциональное отношению сигнала к помехе. Это напряжение управляет коэффициентом усиления первого и вто- 5 рого .регулируемых усилителей 15 и 16.

В результате напряжения синфазного и квадратурного подкаиалов поступают на входы первого и второго накопителей с весами, пропорциональными соответствующим значениям отношения сигнала к помехе.

В первом и втором накопителях 17 и 18 происходит накопление синфазного и квадратурного подканалов разнесенных сигналов. Выходы первого и второго накопителей соединены с входами первого и второго блоков 19 и 20 определения информационных символов, в которых происходит определе.ние информационных символов путем 2О определения знаков сумм и разностей синфазного и квадратурного подканалов.

При использовании разнесенных сигналов- для повышения помехоустойчи- 25 вости по нескольким разнесенным сигналам передаются одинаковые символы информации. В первом и втором накопителях 17 и 18 происходит накопление этих разнесенных сигналов .с весами, пропорциональными их правдоподобию (пропорциональными отношению сигнала к помехе). Поэтому вероятность правильного определения символов в первом и втором блоках 19 и 20 будет выше, чем при простом накоплении без учета веса или при менее точном определении весовых козффициен» тов.

Таким образом, полезный эффект от 4О применения предлагаемого устройства, заключается в уменьшении вероятности ошибки при приеме разнесенных сигна;лов благодаря более точному измерению параметров сигналов..Особенно 45 ,эффективно по сравнению с прототипом использование предлагаемого устройства при большом числе разнесенных сигналов и плохом качест ве канала связи.

Предположим,что используется боль,шое число разнесенных сигналов,а аппаратура работает в режиме сложеиия всех 20-ти канальных сигналов, по которым передается одинаковая информация. Допустим также, что в канале связи присутствует помеха с сильно неравномерным спектром, например мешающая радиостанция с частотной манипуляцией и невысокой скоростью манипуляции, причем помеха в несколько раэ превыаает сигнал.

В этих условиях прототип будет неработоспособен, так как при простом сложении канальных сигналов, осуществляемом в этой аппаратуре, канальные сигналы, пораженные помехой, будут подавлять другие канальные .сигналы. Использование методов, применяемых в прототипе, будет малоэффективным, поскольку нелинейное преобразовайие для Пблучения несмещенной оценки работоспособно только при помехе в виде широкопо.лосного шума. При указанной помехе величины правдоподобия, измеренные методами прототипа, не будут соответствовать истинным значениям и поэтому взвешенное сложение разнесеHных сHI налов также будет малоэффективным.

В предлагаемом же устройстве несмещенная оценка величины правдоподобия осуществляется непосредственно на каждой посылке, Поэтому измере- . нййе величины правдоподобия пораженных канальных сигналов будут малыми и зти сигналы практически не будут поступать в накопители, а переданная информация будет определяться по непораженным сигналам, Таким образом, технико"экономическая эффективность применения предлагаемого устройства заключает,ся в.возможности передачи информации в таких ситуациях, в каторйх прототип не обеспечивает требуемого качества связи.