Демодулятор дискретных сигналов

 

ДЕМОДУЛЯТОР ДНСКРЕТНЬК СИГНАЛОВ , содержащий последовательно соединенные полосовой фильтр, дискретизатор и первый элемент задержки, выходы которого подключены к входам блока взвешивания, выходи которого соединены с входами операционных усилителей , а также первыйсумматор, выход которого подключен к первому входу решающего блока, отличающий с я тем, что, с целььз повышения быстродействия при демодуляции сигналов с фазовой манипуляцией, введены второй сумматор, инверторы, второй элемент задержки, блок когшенсации ., блоки выбора максимального напряжения и дополнительные сумматор -, выходы которых подключены к входам соответствующих инверторов, выходы которых соединены с одними входами блока компенсации, другие входы которого соединены с выходаг/1и дополнительных сумматоров, к входам которых подключены одни выходы второго элемента задержки, входы и другие выходы которого соединены соответственно с выходами операционных усилителей и с входами второго су1лматора , выход которого подключен к вто (Л рому входу решающего блока, при этом выходы блока компенсации соединены с входами соответствующих бло ков выбора максимального напряже ния , выходы которых подключены к входам первого сумгиатора.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) . (1!) 3(S1) H 04 1, 27 22

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCKOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3500315/13-09 (22) 20.10.82 (46) 23.12.83. Бюл.Р47 (72) С.Б. Макаров и И.А. Цикин (71 ) Ленинградский ордена Ленина политехнический институт им.ft.И.Капинина (53) 621,394.62(088.8) (56 ) 1. Авторское свидетельство СССР

Ф 468380, кл. Н 04 J 1/02, 1973.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 788429, кл. Н 04 4 27/22, 1979 (прототип ) . (54 ) (57 ) ДЕМОДУЛЯТОР ДИС1(РЕТНЫХ СИГНАЛОВ, содержащий последовательно соединенные полосовой фильтр, дискретизатор и первый элемент задержки, выходы которого подключены к входам блока взвешивания, выходы которого соединены с входами операционных усилителей, а также первый сумматор, выход которого подключен к первому входу решающего блока, о т л и ч а— ю шийся тем, что, с целью повншения быстродействия при демодуляции сигналов с фазовой манипуляцией, введены второй сумматор, инверторы, второй элемент задержки, блок компенсации., блоки выбора максимального напряжения и дополнительные сумматоры, выходы которых подключены к входам соответствующих инверторов, Bíõoäû которых соединены с одними входами блока компенсации, другие входы которого соединены с выходами дополнительных сумматоров, к входам которых подключены одни выходы второго элемента задержки, входы и другие выходы которого соединены соответственно с выходами операционных усилителей и с входами HTapoI суммато-<

C ра, выход которого подключен к второму входу решающего блока, при этом выходы блока компенсации соединены с входами соответствующих бло С, ков выбора максимального напряжения, выходы которых подключены к входам первого сумматора.

10б2891

Изобретение относится к технике связи и может использоваться для когерентной высокоскоростной обработки сигналов с фазовой манипуляцией в условиях межсимвольной интерференции.

Известен оптимальный демодулятор, содержащий входные полосовые фильтры, входные ключевые элементы, блок синхронизации, линию задержки, взвешивающие блоки, промежуточные ключевые блоки и блоки выделения огибающей, причем выходы входных полосовых фильтров подключены к входам входных ключевых элементов, которые осуществляют временную дискретизацию сигналов, при этом работОй ключевых элементов управляет блок синхронизации, а сигналы с выходов входных ключевых элементов объединяются и поступают на вход линии задержки к отводам которой подключены вертикальные шины взвешивающих блоков коэффициенты переда> чи которых пропорциональны выборочным значениям импульсных реакций фильтров, согласованных с обрабатываемыми сигналами, причем горизонтальные шины блоков взвешивания подключены к входам промежуточных ключевых блоков, выходы которых объединены и подключаются к двум входам блоков выделения огибаюцей (1) .

Однако данный демодулятор имеет низкое быстродействие.

Наиболее близким техническим решениегл к изобретению является демодулятор дискретных сигналов, содержаций последовательно соединенные полосовой фильтр, дискретизатор и первый элемент задержки, выходы которого подключены к входам блока взвешивания, выходы которого соединены с входами операционных усилителей, а так>хе первый сумлатор, выход которого подключен к г первому входу решающего блока 2) .

Однако известный демодулятор и>леет низкое быстродействие при демодуляции сигналов с фазовой ман>гпуляцией.

Цель изобретения — повышение быстродействия при демодуляции сигналов с фазовой манипуляцией.

Поставленная цель достигается тем, что в демодулятор дискретных сигналов, содержащий последовательнс соединенные полосовой фильтр, дискретизатор и первый элемент задержки, выходы которого подключены к входагл блока взвешивания, выходы которого соединены с входами операционных усилителей, а также первый сумматор, выход которого подключен к первому входу решающего блока, введены второй

35 сумматор, инверторы, второй элемент задержки, блок компенсации, блоки выбора максимального напряжения и дополнительные сумматоры, выходы которых подключены к входам соответствующих инверторов, выходы которых соединены с одними входагли блока компенсации, другие входы которого соединены с выходами дополнительных сумматоров, к входам кс>торых подключены одни выходы второго элемента задержки, входи и другие выходи которого соединены соответственно с выходами операционных усилителей и с входами второго сумматора, выход которого подключен к второму входу решающего блока, при этом выходы блока компенсации соединены с входами соответствуюцих блоков выбора глаксимального напряжения, выходы которых подключены к входам первого сумматора.

На фиг.1 представлена блок-схема прецлагаемого демодулятора на фиг.2 — эпюры напряжений, поясняющие его работу.

Демодулятор дискретных сигналов содержит полосовой фильтр 1,,цискретиэатор 2, первый элемент 3 задержки, блок 4 взвешивания, операционные усилители 5, второй элемент 6 задержки, первый сумматор 7, дополнительные сумматоры 8, инверторы 9, блок 10 компенсации, блоки

11 выбора максимального напряжения, второй сугыатор 12, решаюций блок 13.

Демодулятор работает следующим образом.

Непрерыв ный сигнал с фаз овсй манипуляцией (основание алфавита =2 поступает через полосовой фильтр 1 на дискретизатор 2, на выходе которого формируются последовательности импульсов с амплитудаги, пропорциональными выборочным значениям сигнала в соответствующие моменты времениk<(tc=1,2,...) .

Эти последовательности иглпульсов поступают на вход первого элемента 3 задержки. 1< выходам первого элемента 3 задержки подключен блок

4 взвешивания„ коэффициенты передачи которого пропорциональны виборочным значениям импульсной реакции фильтра 1, согласованного с одиночным, ограниченным по спектру, сигналом с фазовой манипуляцией.

Выходы блока 4 взвешивания подключены к входам операционных усилителей 5. На выходах огерационных усилителей 5 формируются две части импульсного отклика (на интервалах времени 0 с 4 Т и Тс с с 27)на входное воздействие.

1062891 м

Выходы операционных усилителей

5 подключаются к входам второго элемента 6 задержки. Запись информации в ячейки памяти второго элемента 6 задержки может осуцествляться либо параллельно (двухтактная линия), либо последовательно, то с одного входа линии, то с другого. При интервале анализа сигнала

Т = 2Т второго элемента 6 задержки имеется с ячеек памяти четыре отвода.

К выходам средних отводов подключены соответствующий дополнительный сумматор 8 и инвертор 9, на выходе которого формируется импульсный отклик на всем интервале анализа 0 с 4 ñ 2Т, состоящий из суммы двух частей отклика на интервалах

0 4 <2Т и Т t 2Т. При этом все время задержки второго элемента

6 задержки, составляет 2Т (от первого отвода до среднего отвода =T и от среднего отвода до последнего - t =T) .

К выходам крайних отводов второго элемента 6 задержки подключены другой дополнительный сумматор 8 и инвертор 9, при помощи которых формируются всевозможные комбинации импульсных откликов, соответствующих различным комбинациям пре дыдущих и последующих символов.

Таким образом, на выходе второго сумматора 12 формируется отклик на анализируемый символ (c задержкой на время q =Т и при интервале анализа Т =2T), а на двух крайних отводах второго элемента 6 задержки отклики от опережающего символа и от отстающего символа (»a интервалах анализа Tg=T) .

Для реализации оптимального алгоритма обработки сигналов с фазовой манипуляцией необходимо учитывать (компенсировать) отличие в энергиях приходящих, интерферируюцих между собой, сигналов.

Компенсация этой энергии, в занисимости от различного чередования предыдущих и последующих символов, осуществляется н блоке 10 компенсации путем "взвешивания" или добавления различных коэффициентов к напряжениям на выходах дополнительных сумматоров 8 и инверторов 9.

Таким образом, результаты работы анализируемого сигнала, а также по отдельности — предыдущих и последующих сигналов, поступают, с одной стороны, на решающий блок

13 и, с другой стороны, на блоки

11 выбора максимального напряжения.

При этом на блоках 11 осуществляется выбор максимального сигнала из совокупности всевозможных чередова60 сигнала в моменты времени 1 = (К=1,2,,. ) . Выборочные значения сигнала продвигаются по ячейкам памяти первого элемен та 3 з адержки н качестве которого используется дискретно-аналоговая линия з адержний лишь предыдущих и последующих сигналон. Каждый из блоков 11 ныбора максимального напряжения выбирает максимальное напряжение с учетом как положительной полярности по5 лезных сигналов, так и отрицательной полярности полезных сигналов.

С выходов блоков 11 в моменты времени КТ (К=1,2,...) на входы первого сумматора 7 поступают дна макси10 мальных напряжения (при этом одно противоположной полярности) и на выходе формируется напряжение разности. физический смысл этого напряжения состоит в том, что оно представляет собой уровень компенсации влияния предыдущих и последующих симнолов на анализируемый. При этом учет влияния осуществляется в соответствии с оптимальным алгоритмом выбора максимально достоверного сигнала (в данном случае применительно к максимально достоверному чередованию предыдущих и последующих символов) .

Напряжение с выхода первого сумматора 7 поступает в качестве порогового напряжения на второй вход решающего блока 13, на котором осуществляется сравнение уровня сигнала, соответствующего отклику на анализируемый сигнал (на интервале времени

ТО„=2Tj с пороговым значением, сформированным из всевозможных чередований предыдущих и последующих сигналов.

На выходе решающего блока 13 формируется напряжение положительной или отрицательной полярности (в виде прямоугольных импульсов), применительно к сигналам с фазовой манипу40 ляцией и с интервалом следования Т

Рассмотрим работу предлагаемого демодулятора при следующих параметрах: вид манипуляции — фазоная (и =2); количество ячеек памяти первого эле45 мента 3 задержки на интервале времени Т равной и =4; интервал анализа То-2Т; нид ограниченного по спектру сигнала !! з л — g ,0- l ) v т, 50 .интерференция распространяется на один предыдуций и один последующий сигнал.

Непрерывный, ограниченный по по55 лосе, сигнал (фиг.2а) поступает на вход дискретизатора 2, с помощью которого превращается н после довательность импульсон с амплитудами, равными выборочным значениям

1062891 ки. Количество ячеек первого элемента эадержки равно Й =3. При этом ячейки с первой по четвертую первого элеглента З задержки подключены к соответствующим входагл блока 4, на выходе которого будет импульсный отклик (фиг.20) сигнала Р Gin — t, L, (t) = =, (О 41 6 Т) т (О - х, Т), а ячейки с пятой по восьмую — к другим соответствующим входам блока 4, на выходе которого будет иглпульсный отклик (фиг. 2в) сигнала

5in — t

1,, (t.) = — (> г с 1, — — 1 т

Как видно из нременных диаграмм (фиг.2б,в),сумма этих двух импульсных откликов представляет собой полный отклик фильтра, согласованного с сигналом L < (tl на интервале анализа 0 (т. 1 Т, Для сигналов с фазовой манипуляцией(г.,(л.).1„(л.) можно показать, что алгоритм оптимальной обработки в условиях межсимвольной интерференции сводится к вычислению значения функции корреляции сигнала,(т,) с входным сигналом (фиг.2а) в моменты времени

1:Т (К=1, 2,...) и сравнению этих з начений с пороговым уровнем, который определяется, как результат всевозможных комбинаций предыдущих и последующих сигналов. Цля определения этого порогового напряжения в предлагаемом демодуляторе используются соответствующие блоки, на которых осуществляется выбор максимального

1 напряжения (для рассматриваемых

40 сигналов с фазоной манипуляцией) с учетом симметричности отклика (С), При этом для перебора всевозмо>хных комбинаций предыдущих и последующих символов (1 1 1,-1 1 1, 1 1 -1, — 1 1 -1) применяется задержка при помощи второго элемента 6 задер>ккн суммарного отклика сигнала (, (t) на время Т (фиг.2г). Второй элееглент 6 задер>хки может представлять собой днухтактную линию (выборочные значения поступают одновременно на два входа и параллельно продвигак тся как бы по ячейкам двух линий), к двум средним отводам которой (с двух параллельных линий) подключен нторой сумматор

12, а крайние отводы подсоединены к первой ячейке одной линии и к последней ячейке другой линии.. Таким образом, осуществляется задержка откликов (фиг.2б) на время 2Т (фиг.2д).

Осуществляя перебор комбинаций сигналов (фиг.2в,д), На решающем блоке 13 в соответствии с алгоритмом будет осуществляться сравнение напряжения (фиг.2е) и порогоного напряжения (фиг.2 ж),При этом регистрируется символ "1", если напряжение (фиг.2е) в моменты времени I(T больше напряжения (фиг.2 ж) и регистрируется символ "-1", если напряжение (фиг.2е) в моменты времени I

Таким образом, такая реализация предлагаемого демодулятора дискретных сигналов пригленительно к сигналам с фазовой манипуляцией позволяет существенно увеличить быстродействие.

1062891

1062891

Составитель A. Москевич

Редактор Н. данкулич ТехредМ.Гергель Корректор Г. Ре етник

Заказ 10262/59 Тираж 677 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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