Цифровой приемник многопозиционных сигналов

 

ЦИФРОВОЙ ПРИЕМНИК МНОГОПО ЦИОННЫХ СИГНАЛОВ, содержаний после довательно соединенные полосовой фильтр и усилитель с автоматической регулировкой усиления, выхол которого подключен к первым входам первого и второго демодуляторов, вторые входы и выходы которых соединены соответственно с выходами блока выделения несущего колебания и с первыми входами первого и второго аналого-цифровых преобразоват лей, к вторым входам которых подкл чены выходы блока выцеления тактового колебания, а выходы первого . / и второго аналого-цифровых преобразователей соединены с входами цифрового адаптивного корректора, выходы которого подключены к входам решающего блока, отлич ающ и и с я тем, что, с целью повышения помехоустойчивости приема данных, передаваемых однополосными и двухполосными методами модуляции, введены два элемента задержки и последовательно соединенные блок постоянной памяти и блок ВЕЛчитания, выход которого подключен к входу блока вьщеления тактового колебания, дополнительный выход которого соединен с первыми входами блока постоянной памяти и первого и второго элементов задержки, вторые входы которых соединены с соответствующим выходом цифрового адаптивного корректора и с вторым входом блока постоянной памяти, к третьему входу которого подключен выходпервого элемента задержки, при этом выход второго элемента задержки соединен с вторым входом блока вычитания.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

П9) Ш>

3 11 Н 04 1 27/22

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21 ) 3497417/18-09 (22) 04.10.82 (46) 23 ° 12.83. Бюл.Р47 (72) Л.Г. Израильсон (53) 621.394.62(088.8) (56) 1. Патент США Р 3878468, кл. 325-320, 19 75.

2. International Telegraph and Te

-lephone Coniultative Commitee (CCITT), СОМ Lp.A@161, June 1975, р.8-16 прототип .(54)(57) ЦИФРОВОЙ ПРИЕМНИК МНОГОНОЗИЦИОННь1Х СИГНАЛОВ, содержащий последовательно соединенные полосовой фильтр и усилитель с автоматической регулировкой усиления, выход которого подключен к первым входам первого и второго демодуляторов, вторые входы и выходы которых соединены соответственно с выходами блока выделения несущего колебания и с первыми входами первого и второго аналого-цифровых преобразователей, к вторым входам которых подклю-. чены выходы блока выделения тактового колебания, а выходы первого и второго аналого-цифровых преобразователей соединены с входами цифрового адаптивного корректора, выходы которого подключены к входам решающего блока, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения помехоустойчивости приема данных, передаваемых однополосными и двухполосными методами модуляции, введены два элемента задержки и последовательно соединенные блок постоянной памяти и блок вычитания, выход которого подключен к входу блока выделения тактового колебания, дополнительный выход которого соединен с первыми входами блока постоянной памяти и первого и второго элементов задержки, вторые входы которых соединены с соответствующим выходом цифрового адаптивного корректора и с вторым входом блока постоянной памяти, к третьему входу которого подключен выход первого элемента задержки, при этом выход второго элемента задержки соединен с вторым входом блока вычитания.

1062890

60

Изобретение относится к технике электросвязи и может использоваться для приема сигналов данных, передаваемых двухполосными и однополосными многопозиционными методами

5 модуляции.

Известен приемник, состоящий иэ последовательно соединенных входного блока, демодулятора, цифрового адаптивного корректора, блока коррекции фазы и решающего блока, 10 выход которогo подключен к другому входу цифрового адаптивного корректора, второй выход решающего блока через блок ныделения тактового колебания подключен к другому входу 15 демодулятора, третий выход решающего блока через блок управления фазой подключен к другому входу блока коррекции фазы, выход которого подключен к декодировщику (1); 20

Однако данный приемник рассчитан на прием сигналов данных, пеРедаваемых только двухполосными методами модуляции. Кроме того, при подстройке тактового колебания недостаточно полно учитывается структура принимаемого сигнала, что естественно, снижает помехоустойчивость приема сигналов данных.—

Наиболее близКим техническим решением к изобретению является цифровой приемник многопоэиционных сигналов, содержащий последовательно соединенные полосовой фильтр и усилитель с автоматической регули- 35 ровкой усиления, выход которого подключен к первым входам первого и второго демодуляторов, вторые входы и выходы которых соединены соответственно с выходами блока выделения

40 несущего колебания и с первыми входами первого и нторого аналогоцифровых преобразователей, к вторым входам которых подключены выходы блока выделения тактового колебания, а выходы первого и второго аналого45 цифровых преобразователей соединены с входами цифрового адаптивного корректора, выходы которого подключены к входам решающего блока (2) .

Одйако известный приемник имеет низкую помехоустойчивость приема данных, передаваемых однополосными и двухполосными методами модуляции.

Цель изобретения — повышение помехоустойчивости приема данных, передаваемых однополосными и днухполосными методами модуляции.

Поставленная цель достигается тем, что в цифровой приемник многопозиционных сигналов, содержащий последовательно соединенные полосовой фильтр и усилитель с автоматической регулировкой усиления, выход которого подключен к первым входам первого и второго демодуляторов, вторые входы и выходы которых соединены соответственно с выходами блока выделения несущего колебания и с первыми входами первого и второго аналого-цифровых преобразователей, к вторым входам которых подключены выходы блока выделения тактового колебания, а выходы первого и второго аналого-цифровых преобразователей соединены с входами цифрового адаптивного корректора, выходы которого. подключены к ьходам решающего блока введены два элемента

Р задержки и последовательно соединенные блок постоянной памяти и блок вычитания, выход которого подключен к входу блока выделения тактового колебания, дополнительный выход которого соединен с первыми входами блока постоянной памяти и первого и второго элементов задержки, вторые входы которых соединены с соответствующим выходом цифровогс адаптивного корректора и с вторым входом блока постоянной памяти, к третьему входу которого подключен выход первого элемента задержки, при этом выход второго элемента задержки соединен с вторым входом блока вычитания.

На фиг.1 представлена блок-схема предлагаемого приемника, на фиг.2векторные диаграммы, поясняющие алгоритм подстройки тактового колебания для различных многопозиционных методов модуляции.

Цифровой приемник многопоэиционных сигналов содержит блок 1 .вычитания, полосовой фильтр 2, усилитель

3 с автоматической регулировкой уси- ления, первый и второй демодуляторы

4 и 5 соответственно, блок б выделения несущего колебания, первый и второй аналого- цифровые преобразователи 7 и 8 соотнетственно, блок 9 выделения тактового колебания, цифровой адаптивный корректор 10, решающий блок 11, блок 12 постоянной памяти, первый и второй элементы 13 и 14 задержки соответственно.

Цифровой приемник многопоэиционных сигналов работает следующим образом.

Модулированный сигнал данных, поступающий на вход цифрового приемника многопозиционных сигналон ограничивается по спектру полосовым фильтром 2. Б усилителе 3 входной сигнал стабилизируется по уровню и затем поступает на первый и второй демодуляторы 4 и 5, на другие входы которых иэ блока б выделения несущего колебания подаются сдвинутые по фазе друг относительно друга. на 90 несущие колебания.

Демодулирсванные сигналы с ныходов первого и второго демодуляторов 4 и 5 поступают в первый и нто1062890

20 рой аналого-цифровые преобразователи 7 и 8 соответственно, где осуществляется стробирование демодулированных аналоговых сигналов в отсчетные моменты времени, соответствующие серединам принимаемых линейных элементов сигнала, запоминание и хранение амплитуд полученных напряжений выборок и преобразование этих напряжений в Н -разрядные двоичные кодовые числа. Импульсные последовательности, по которым осуществляется стробирование и преобразование демодулированных сигналов, поступают из блока 9 выделения тактового колебания. С выходов первого и второго аналого-цифровых преобразователей 7 и 8 два П -разрядных кодовых числа подаются в цифровой адаптивный корректор 10, в котором осуществляется минимизация межсимвольной интерференции в принимаемых сигналах данных, обусловленная неравномерностью частотных характерис тик канала связи. Откорректированный сигнал в виде многоразрядных

< кодовых чисел поступает в решающий блок 11 и далее на выход.

На одном из выходов цифрового адаптивного корректора 10, с целью повышения точности выделения тактового колебания, формируются не только многоразрядные двоичные сигналы, соответствующие отсчетным значениям, но также и дополнительные многоразрядные двоичные сигналы, соответствующие серединам между соседними отсчетными значениями (т.е. границам принимаемых элементов сигнала) .

Алгоритм подстройки тактового колебания поясняется векторными диаграммами (фиг.2а-2з), приведенными для различных многопозиционных методов модуляции.

На фиг.2а представлена диаграмма для метода четырехпозиционной комбинированной амплитудной и относительной фазовой модуляции с частично подавленной одной боковой полосой частот (АОФМ ОБП), используемого для передачи сигналов данных со скоростью 4800 и 9600 бит/с при приеме (демодуляции) на центральной частоте спектра передаваемого сигнала. При этом передачу и прием АОФМ ОБП сигналов можно рассматривать как поочередную передачу элементов сигнала с половинной скоростью на двух взаимно ортогональных несущих колебаниях, частота которых равна центральной частоте спектра. B этом случае, если принимаемый элемент сигнала регистрируется относительно первого несущего колебания, то следующий элемент сигнала должен регистрироваться относительно второго, ортогонального первому, несущего колебания. При этом откорректированный сигнал на

65 выходе цифрового адаптивного корректора 10 формируется на основании анализа этой пары принимаемых линейных элементов. Относительная величина амплитуды откорректированного сигнала при методе АОФМ ОГ>П может быть большой (3 или — 3) или малой (1 или -1) . На фиг.2б показаны возможные значения откорректированного сигнала в соседние < и 1 +1 от четные моменты, а точками показана возможная амплитуда откорректированного сигнала в моменты, соответствующие середине между соседними отсчетными значениями. Так, например, если в момент времени относительное значение амплитуды сигнала равно

Ц; =3, а в < +1 момент времени оно стало U<« —— 1, то относительное значе— ние амплитуды сигнала в момент, соответствующий середине между ними, равно Ц =2. Аналогично, если U; =1, аЦ, 3, то U =-1 и т.д. В случае неоптимального положения моментов стробирования, -..е, неоптимально выделенного (подстроенного) тактового колебания, величина LI< отличается от требуемой. Предположим, что моменты стробирования сместились влево, тогда в первом из рассмотренных на фиг<2б случаев, когда 0< =3 и U < +, — — 1, модуль от носитель ной величины JU<(>2, а для второго случая, когда U„=1 и Ц«; —— -3 модуль относительной величины (Ue I ) 1 и т.д.

Таким образом, анализируя а<лплитуды и полярности сигналов U, U, <„ и Ц, можно однозначно определить как должна подстраиваться частота и фаза местного тактового колебания.

В предложенном техническом решении для выделения тактового колебания используются не только переходы демодулированного сигнала через ноль, но также амплитуды и полярности сигналов Ц;, U«<, UI, что повь<шает точность е-о подстройки. Реализуется это следующим образом.

Многоразрядное двоичное кодовое число с выхода цифрового адаптивного корректора 10 задерживается первым элементом 13 задержки на время, равное периоду (T) следования элементов демодулированного сигнала. Задержанный сигнал с выхода первого элемента 13 задержки поступает на блок 12 постоянной памяти. Кроме того, на другой вход блока 12 поступает многоразрядное число непосредственно с выхода цифрового адаптивного корректора 10.

Таким образом, на входы блока 12 поступают сигналы, соответствующие

0<и U<« . эти многоразрядные числа образуют адрес, по которому в блоке постоянной памяти записано многоразрядное число li,, - ответ<-твующее идеальной вели:.III:. II.-, соответ—

1062890

30 стнующей сигналам 0; и tJ, „, . В первом иэ рассмотренных примеров это будет число."2", а во втором — число ° "-1". Блок 12 может быть реализован на основе серийно выпускаемых интегральных постоянных аапоминающих устройств (ПЗУ) .

Сигнал Ij поступает на блок 1 вычитания, на другой вход которого поступает многоразрядный сигнал с выхода цифрового адаптивного корректора 10, задержанный вторьж элементом 14 задержки на время, равное Т/2 (т.е. соответствующий сигналу U ), На выходе блока 1 вычитания формируется многоразрядный сигнал d, соответствующий разности реального сигнала U и сигналами отображающего идеальное значение 4 и выработанного на основании анализа U и U,,< . Модуль и знак сигнала

1 отражает отклонение выделенного подстроенного ) тактового колебания на выходе блока 9 от его идеального положения и используется для подстройки тактового колебания н бло ке 9.

Использование для выделения так- тового колебания только переходов через ноль демодулиронанного сигнала дает худший результат„ поскольку из четырех возможных нзаимных значений напряжений, соответствующих

О; и U, », соседних элементов только в одном случае переход через ноль дает правильную информацию, что приводит к менее выраженному экстрему-. му. При анализе относительных значений амплитуд 0,, lji»,, 0 откорректированного сигнала три из четырех значений соседних отсчетных значений дают правильную информацию для подстройки тактового колебания, что уменьшает краевые искажения демодулированного сигнала, четче проявляет экстремум, повьыает точность подстройки и, как следствие, повышает помехоустойчивость приема.

Кроме того, уменьшение ложных сигналов для подстройки тактовых колебания позволяет уменьшить н блоке 9 степень интеграции сигналов управ.пения подстройкой тактового колебания и время вхождения в связь, что является важным показателем для аппаратуры передачи данных. Количественная оценка повышения помехоустойчивости приема и уменьшения времени вхождения в связь является предметом специального исследования.

На фиг.2 в,г показаны диаграммы для случая передачи сигналон, данных методом восьмифазной ОФИ. Модули относительной величины амплитуды откорректированных сигналов для этого метоца равны IUi I =3 или Ц; 1,2 сооТветственно номиналы ое значение равное (Uq I » 2,1 или 0,9(или О.

На фиг.2 д,е приведены диаграммы для разновидности метода восьмифазной ОФМ, а на фиг.2ж,э — для метода кнадратурной амплитудной модуляции (KAN) для передачи сигналов данных со скоростями 7200 бит/с и 9600 бит/с соотнетственно.

Анализируя значения rj «0 i, и 0 > можно управлять подстройкой тактового колебания, осуществляемой в блоке

9 выделения тактового колебания, Из диаграмм следует, что в первом случае (фиг.2е) только в одном из пяти, а но нтором (фиг. 2з) — одно из семи возможных изменений значений ц, и 0, +,пает поанильную информацию для подстройки тактового колебания при использовании для него только переходов через ноль,цемодулированного сигнала, что существенно снижает точность подстройки тактового колебания. !

Таким образом, применение двух элементов задержки,. блока постоянной памяти и блока вычитания позволяет на основании анализа откорректированного сигнала эффективнее (точнее) выделять тактовое колебание в приемнике, и следовательно, повысить помехоустойчивость приема сигналов данных, сформированных однополосными и днухполосными многопоэиционными методами модуляции.

Технико-экономический эффект предлагаемого изобретения заключает- ся н следующем: эа счет анализа 1 амплитуды и. полярности сигнала на выходе устройства уменьшаются краевые искажения, повышается точность выделения тактового колебания и, как следствие, повышается помехоустойчивость приема сигналон данных, уменьшается время вхождения н связь (нре мя фазирования устройства), устройство позволяет повысить точность выделения тактового колебания при приеме сигналов данных., сформированных как днухполосными так и однополосны" ми мйогопозиционными методами модуля-, ции.

1062890

ВНИИПИ Заказ 10262/59 Тираж 677 Подписное!

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, Ул. Проектная, 4