Устройство для демодуляции двоичных сигналов

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДЕМОДУЛЯЦИИ ДВОИЧНЫХ СИГНАЛОВ, содержащее расщепитель сигнала на низкочастотные компоненты, выход которого подключен к входу многоотводной линии задержки ,, выходы которой соединены с одними входами сумматоров и с входом блока оценки импульсной реакции канала связи, выходы которого соединены с первыми входами перемнйжителей , выходы которых подключены к другим входам сумматоров, выходы которых соединены с входами блока геометрического сложения, выход которого подключен к первому входу дискриминатора , при этом выходы регистра сдвига соединены с вторыми входами одних перемножителей, а вторые входы других перемножителей соединены с выходами блока формирования комбинаций двоичных символов, соответствующий выход которого подключен к первому входу регистра сдвига, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия устройства , в него введены триггер и распределитель, выходы которого подключены к одним входам блока формирования комбинаций двоичных символов и к первому входу триггера, второй вход которого соединен с выходом сл дискриминатора, второй вход которого соединен с вторым входом регистра с: сдвига, с тактовым входом распределителя и с тактовым входом блока формирования комбинаций двоичных символов, другой вход которого соединен с выходом триггера. sj 00 да О) го

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

3(59 Н 04 2

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPGK0MV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ. СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3436565/18-09 (22) 14. 05. 82 (46) 07.03.84. Бюл. Р 9 (72) Б.И.Николаев и В.П.Зайкин (71) Куйбьпаевский электротехнический институт связи (53) 621.394.62 (088.8) (56) 1.Авторское свидетельство СССР

Р 794767, кл. Н 04 )„ 27/22, 1979.

2.Авторское свидетельство СССР

9 896788,.кл. Н 04 („ 27/22, 1980 (прототип ) . (54 ) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДЕМОДУЛЯЦИИ

ДВОИЧНЫХ СИГНАЛОВ, содержащее расщепитель сигнала на низкочастотные компоненты, выход которого подключен к входу многоотводной линии задержки,. выходы которой соединены с одними входами сумматоров и с входом блока оценки импульсной реакции канала связи, выходы которого соединены с первыми входами перемножителей, выходы которых подключены к другим входам сумматоров, выходы которых соединены с входами блока гео„„Su„„1078662 А метрического сложения, выход которого подключен к первому входу дискриминатора, при этом выходы регистра сдвиГа соединены с вторыми входами одних перемножителей, а вторые входы других перемножителей соединены а выходами блока формирования комбинаций двоичных символов, соответствующий выход которого подключен к первому входу регистра сдвига, о т личающеесятем, что, с целью повышения быстродействия устройства, в него введены триггер и распределитель, выходы которого подключены к одним входам блока формирования комбинаций двоичных символов и к первому входу триггера, второй Е

И вход которого соединен с выходом дискриминатора, второй вход которого соединен с вторым входом регистра сдвига, с тактовым входом распреде- С лителя и с тактовым входом блока формирования комбинаций двоичных символов, другой вход которого соединен с выходом триггера.

1078682

Изобретение относится к технике радиосвязи и может использоваться в системах передачи дискретной информации по каналам связи с рассеянием энергии принимаемых сигналов во времени и по частоте.

Известно устройство для демодуляции двоичных сигналов, содержащее расщепитель сигнала на низкочастотные компоненты, выход которого соединен с входом линии задержки с И отводами, один из выходов которой соединен со входом блока оценки импульсной реакции канала, выходы которого соединены с вторыми входами первых и вторых перемножителей, вы,ходы которых соединены с входами соответствующих М сумматоров, сдвигающих регистр, выходы которого соединены с первыми входами соответствующих первых перемножителей, схему 20 геометрического сложения, выход которой через дополнительный сумматор соединен с входом дискриминатора минимума, Й вычитающих устройств, первые входы которых соединены с выхо- 25 дами линии задержки, вторые входы соединены с выходами сумматора, а выходы вычитающих устройств соединены с входами схемы геометрического сложения, реле, ключ и счетчик, вы-. QP ходы которого соединены с первыми входами соответствующих вторых перемножителей, причем выход дискриминатора минимума соединен с первым входом ключа,,выход которого через ре- . ле соединен с входом сдвигающего регистра, а соответствующий выход счетчика соединен с вторым входом ключа t:1)

Однако известное устройство имеет 4(» низкое быстродействие.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для демодуляции двоичных" сигналов, содержащее расщепитель сиг-45 нала на низкочастотные компоненты, выход которого подключен к входу многоотводной линии задержки, выходы которой соединены с одними входами сумматоров и с входом блока оценки . О импульсной реакции канала связи,выходы которого соединены с первыми входами перемножителей,выходы которых подключены к другим входам сумма торов, выходы которых соединены с эхо дами блока геометрического сложения, выход которого подключен к первому входу дискриминатора,при этом выходй регистра сдвига соединены с вторыми входами одних перемножителей, а вторые входы других перемножителей 60 соединены с выходами блока формирования комбинаций двоичных символов, соответствующий выход которого подключен к первому входу регистра сдвига 2» 65

Недостатком указанного устройства является низкое быстродействие.

Цель изобретения — повышение быстродействия устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для демодуляции двоичных сигналов, содержащее расщепитель сигнала на низкочастотные компоненты, выход которого подключен к входу многоотводной линии задер;кки, выходы которой соединены с одними входами сумматоров и с входом блока оценки импульсной реакции канала связи, выходы которого соединены с первыми входами перемножителей, выходы которых подключены к другим входам сумматоров, выходы которых соединены с входами блока геометрического сложения, выход которого подключен к первому входу дискриминатора, при этом выходы регистра сдвига соединены с вторыми входами одних перемножителей,а вторые входй других перемножителей соединены с выходами блока формирования комбинаций двоичных символов, соответствующий выход которого подключен к первому вхо- . ду регистра сдвига, введены триггер и распределитель, выходы которого подключены к одним входам блока формирования комбинаций двоичных символов и к первому входу триггера, второй вход которого соединен с выходом дискриминатора, второй вход которого соединен с вторым входом регистра сдвига, с тактовым входом распределителя и с тактовым входом блока формирования комбинаций двоичных символов, другой вход которого. соединен с выходом триггера.

На чертеже представлена структурная электрическая схема предлагаемого устройства.

Устройство для демодуляции двоичных сигналов содержит расщепитель 1 сигнала на низкочастотные компоненты, многоотводную линию 2 задержки, блок 3 оценки импульсной реакции канала связи, сумматоры 4, перемножители 5, регистр 6 сдвига, блок 7 геометрического сложения, дискриминатор 8, триггер 9, блок 10 формирования комбинаций двоичных сигналов, распределитель 11.

Устройство работает следующим образом.

Сигнал с выхода канала связи поступает на вход расщепителя 1, на выходе которого за счет синхронного детектирования с взаимно ортогональ.ными гетеродинными напряжениями образуются квадратурные компоненты Х и У входного сигнала. Эти компоненты поступают на вход многоотводной линии 2 задержки в виде напряжений, постоянных на тактовом интервале Т

1078662 и сменяемых на границе между соседними интервалами.

Таким образом, на протяжении интервала обработки Т с выходов многоотводной линии 2 задержки на входы умматоров 4 а застывшем аН е пода ются N отсчетов компоненты входного сигнала. Далее вводятся следующие обозначения:

X „ — отсчет компоненты сигнала Х на j -м тактовом интервале в К-м 10 отводе многоотводной линии задержки (К=1, 2 ... М, счет отводов ведется справа налево );

U - помеха;

-и отсчет компоненты реакции 15 канала (3 =1, 2 ... N, счет ведется в естественной временной последовательности); знак 1 -й информационной посылки, реакция канала на которую 20 целиком укладывается в многоотводной линии 2 задержки.

В блоке 3 оценки импульсной реакции канала связи производится оценл ка отсчетов "е,г данной компоненты реакции канала. Эти оценки в форме гледленно меняющихся сигналов поступают с выходов блока 3 на вторые входы перемножителей 5, которые помимо аналоговых (вторых входов), содержат дискретные (первые ) входы-и могут бытЬ выполнены в виде электронных ключей, подающих отсчеты реакции с выходов блока 3 на входы сумматоров 4 то с положительным, то с отрицательным весом, в зависимости от знака управляющего напряжения на их первом входе. Перемножители 5 образуют матрицу, причем ":счет номеров строк (ведется снизу вверх, счет номеров столбцов К ведется справа 40 налево, в диагонали объединяют пер.вые входы перемножителей. Вводя (номер диагонали ), имеем для главной диагонали (k = 8) 9,=0 .. С перемещением вправо вверх ноглер диа- 45 гонали уменьшается до 1 "hl, а с перемещением влево вниз — увеличивается до М- 1. В зависимости от того, с выходом какого блока (6 или 10 ) соединены первые входы перемножите- 50 лей 5, они подразделяются на первые (выше главной диагонали, т.е. для (0 )и вторые перемножители (),3 0 ).

Первые перемножители 5 получают управление от регистра сдвига б - это информационные символы Ъ„ +о, являющиеся окончательными оценками для передаваемых символов ol;+ .

Ь., = ., с) =-(,-2,..., г - . и

1+с г+г 60

Вторые перемножители 5 получают управление от блока 10 — это информационные символы b +, являющиеся пробными значениями (псевдооценками ) для c4;< . 65 (> ° = 4. =О 2

С учетом отрицательного масштабного множителя, которыя может быть введен или на выходах блока 3, или в пере лножителях. 5, или на входах сумматоров 4, на выходах сумматоров (ноглер К сумматора совпадает с номером отвода многоотводной линии 2 задержки и столбца матрицы) образуются сигналы с), М г, = .„i. СЬ..,„, (<) у 1 < 3 „(Ф9, рМ

Подставляя (1 ), получаем с учетогл

),=к-е л р=,(ixXx-<+xx «k-Е еХ) "gx < >

В отсутствие помехи (U x — 0 ) и при точной оценке реакции канала связи (г2- = „) существует комбинация

g;++(=) а; 1, обращая все 8„ в О. блоке 7 геометрического сложения, осуществляющем сложение квадратов всех д1Г) и d>«, при этом происходит сложение нулей и на вход дискриминатора 8 поступает миниглально возможный, нулевой сигнал. При наличии помехи или при неточной оценке реакции канала нуль на выходе блока 7 невозможен, поэтому в задачу дискриминатора 8 входит не регистрация нулевого сигнала, а регистрация минимума среди сигналов, последовательно поступающих на его вход с выхода бло" ка 7. В общем случае этот минимум может иметь место при нарушении равенства Ь;.г ) = a;+ + . Если неравенство Ь;+ ) g a;+, наступило для г),=0, т.е. на этапе принятия окончательнол

ro решения относительно г),;, то в устройстве в целом произойдет ошибка.

Если же неравенство Ь;.ь ea;++ наступая при g )0 (на стадии предварительного решения), то ошибки не происходит, и равенство может быть восстановлено на следующем (+1) — м тактовом интервале.

При этом возможны следующие ва-. рианты:

1) .на границе между (1 -1) -м и

1-м тактовыми интервалами производится установка начальных условий в блоке 10, перезапись информационного содержания (счет ведется справа налево! в регистр сдвига 6 и сдвиг информации в нем на один разряд вправо. Эти операции происходят при поступлении тактового импульса. При этом информация последовательно перемещается в блоке 10 и в регистре сдвига б, которые образуют единый однотактный сдвигающий регистр из (2Í -1 ) ячеек, на вход которого заведен один из двоичных уровней.

2.) в-течение г -го тактового интервала на тактовые входы блока 10

1078662 и регистра сдвига 6 не поступает никаких импульсов, но на вторые входы блока 10 с выходов распределителя 11 один за другим поступает цепочка 2N импульсов. При этом каждый нечетный импульс поступает также на второй вход триггера 9, устанавливая его в состояние "1" (вход S).

Таким образом, триггер 9 в течение тактового интервала М раз будет установлен в состояние "1". Блок 10 выдает соответствующий сигнал, в результате чего изменится на противополо><ный управляющий сигнал Ь; < на первых входах перемножителей 5, примыкающих к соответствующей -й 15 диагонали (q > 0 1. Это один из шагов перебора (пробой 1. Если очередная проба приводит к снижению сигнала на выходе блока 7 геометрического сло-

; ения, то на выходе дискриминатора Б Щ возникает импульс, который поступает на первый вход триггера 9 и восстанавливает его в нулевое состояние (вход К ). При этом на второй вход блока 10 с выхода триггера 9 посту- 25 пает нулевой сигнал, который препятствует продвижению очередного четного импульса. Таким образом, состояние в блоке 10, приведшее к снижению сигнала на выходе блока 7, сохраня- gg ется. Если же очередная проба не приводит к снижению сигнала на выходе блока 7, то дискриминатор 8 не формирует импульс, триггер 9 остается в состоянии "1", и очередной четный импульс поступает в блок 10, возвращая соответствующий элемент в нем в исходное состояние, соответствующее начальному условию, задан-- ному на первом этапе (сдвиг ). Этй также один из шагов перебора (возврат ). Таким образом, операция пробы осуществляется в элементах блока 10, а возврат осуществляется тогда, когда предыдущая проба не приво- 45 дит к снижению сигнала на выходе блог ка 7. В результате происходит целенаправленный перебор чисел Ъ;+с, приводящий к уменьшению отличия формируемого В матрице ожидаемого сигнала от приходящего канального сигнала, а следовательно к уменьшению отличия комбинации (%i+ ) от а;

На тактовом интервале происходй2 подбор наилучших значений для Ь +д при всех g >,0. Однако лишь Ъ. (q, =О) в качестве оценки а; транслируется в регистр сдвига 6 и больше не подвергается перебору. Прочие )>;+ (g > 0 ) с очередным тактовым импульсом передаются в блок 10 в качестве 60 начального условия и снова подверга . ются операциям пробы и, по необходимости, возврату. Формально происходит следующее: íà (i-8 +1) -и тактовом интервале в блоке 10 записывает. 65 ся исходное двоичное з начение в качестве произвольной оценки Ъ для й., 1 1

Первая проба изменяет значение этой оценки на противоположное, и в зависимости от исхода вычисления расстоHHHH в блоке 7 происходит или не происходит возврат. На (i-H +2) -м тактовом интервале полученное значение

Ъ„ перемещается в блок 10 и снова подвергается операции проба — возврат (по необходимости ). Так происходит И раз. На >-м тактовом интервале производится последняя проба и, возможно, возврат, после чего на (+1) тактовом интервале Ь„ оказывается в первой ячейке регистра 6 сдвига и больше не изменяется. Одновременно с описанными явлениями приход каждого тактового импульса приводит к сдвигу значений аналоговых уровней компоненты сигнала в многоотводной линии 2 задержки. Таким образом, если на некотором -м тактовом интервале достигнуто практически нулевое (минимальное ) значение расстояния, зарегистрированное блоком 7, то с приходом (+1 ) -го тактового импульса происходит общий сдвиг вп >аво столбцов матрицы как по выходам многоотводной линии 2 задержки, так и по диагоналям, причем самый правый столбец исчезнет, но появится новый, самый левый. (Вклад первых (Й -1 ) столбцов и соответственно выходов сумматоров 4 {считая справа) в общую геометрическую сумму остается прежним (практически нулевым ) и задача очередного этапа перебора сведется к тому, чтобй свести .к минимуму вклад нового, . N-го столбца. При-малых помехах и точном измерении реакции канала в блоке 3 решение этой задачи происходит на пер-. вом >ке шаге проба — возврат в левом

t нижнем перемножителе (диагональ с

Я,= N -1). При наличии помех и погрешности оценки первый шаг перебора может привести к фиксированию ложного значения для Ь„- в блоке 10. Однако прежде, чем это значение продвинется вправо до регистра сдвига 6, оно претерпит еще .(Я -1 )-кратную пробу, постепенно переходя на диагонали с все большим весом и будет фиксироваться с все большей достоверностью.

Следует подчеркнуть, что одним из существенных отличий предлагаемого устройства от прототипа является наличие связи от дискриминатора 8 к триггеру 9, являющемуся частью схемы укороченного перебора. Эта связь замыкает кольцо обратной связи в устройстве и позволяет достичь цель изобретения - обеспечить направленный, ускоренный поиск наиболее правдоподобной комбинации информационных символов. При этом воспроизводится

1078662 неполный перебор вариантов комбина.ций. Учитываются лишь те комбинации, которые являются ближайшими к наиболее правдоподобной. Такой режим нельзя реализовать в прототипе, как бы он ни был построен. Кроме .того, устройство по прототипу представляет собой разомкнутую систему и не может осуществить целенаправленный перебор, а попытки сокращения числа перебираемых вариантов неизбежно будут приводить к пропуску правильных комбинаций и падению достоверности демодуляции.

Таким образом технико-экономические преимущества предлагаемого устройства перед аналогичными техническими решениями заключаются в повышенин быстродействия устройства де.модуляции, что в свою очередь позво лит.при заданном объеме аппаратуры осуществлять передачу информации с большей скоростью или осуществлять обработку сигнала в каналах связи с большим временным рассеянием. Кроме того, предлагаемое устройство инвариантно к структуре многолучевого канала, что, в свою очередь, позво1О ляет использовать для связи более широКий диаПазон рабочих частот. В отсутствие помех устройство обеспечивает безошибочный прием (отсутствует несократимая вероятность ошиб15 ки )и обеспечивает минимально возможную задержку сигнала, определяемую интервалом обработки.

10 18662

ВНИИПИ Эакаэ987/54 . ТиРаж 635 Подписное

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