Демодулятор сигналов многократной фазовой манипуляции

 

Изобретение относится к технике радиосвязи. Цель изобретения - расширение диапазона кратностей принимаемых фазоманипулированных сигналов в условиях действия внешних дестабилизирующих факторов. Для достижения цели введены дополнительные каналы обработки, содержащие последовательно соединенные фазовые детекторы 1, компараторы 2 и перемножители 3, а также дополнительные фазовращатели 4 опорного колебания и фазовращатели 5 сигнала, управляемый фазовращатель 8 и дополнительный перемножитель, второй сумматор и второй фильтр. Процессы, вызывающие изменение Δψ (где Δψ - угол отклонения вектора системы сигналов от векторов системы опорных колебаний), обычно медленны по сравнению со скоростью манипуляции сигнала. Ввиду этого, частота среза первого фильтра должна быть намного меньше полосы пропускания канала, а частота среза второго фильтра должна быть намного меньше полосы среза первого фильтра. В общем случае в состав второго фильтра может входить у-ль постоянного тока, увеличивающий петлевое усиление, что поднимает точность слежения за изменением Δψ. 3 ил., 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (5D 4 Н 04 L 27 22

8; >::.. ИЗМА

Цg jpг I ij j, A,,; tfl(gДл

OllHGAHHE HSOEPETEHHR

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

00 ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

0РИ ГКНТ СССР

1 (21) 4352158/24-09 (22) 28. 12.87 (46) 15. 10.89. Бюл. У 38 (71) Ленинградский электротехнический институт связи им. проф. М.А.БончБруевича (72) Г.В. Антонов и И.В. Гуревич (53) 621.394.62(888.8) (56) Lundquist L., Transmisison of

49-Phase-Shift Keyed Time-Division

Multiple Access over Satellite Channels.-IEEE Transactions on Communications, vol. СОИ-22,. 1974, Ф 9, р. 1358, Fig. 12. (54) ДЕМОДУЛЯТОР СИГНАЛОВ МНОГОКРАТНОИ ФАЗОВОЙ МАНИПУЛЯЦИИ

2 (57) Изобретение относится к технике радиосвязи. Цель изобретения — расширение диапазона кратностей принимаемых фаэоманипулированнык сигналов в условиях действия внешних дестабилиэирукицих факторов. Для достижения цели введены дополнительные каналы обработки, содержащие последовательно соединенные фаэовые детекторы 1, компараторы 2 и перемнохители 3, а тактике дополнительные фазовращатели 4 опорного колебания и фазовращатели 5 сигнала, управляемый фаэовращатель 8 и дополнительный перемнолситель, второй сумматор и второй фильтр. Процессы, вызывающие изменение Ь(р (где 6Q— угол отклонения вектора системы сиг»

3 1515388 палов от векторов системы опорных колеба ний), обычно медле нны по сра внению со скоростью манипуляции си нала.

Ввиду этого частота среза первого

5 фильтра должна быть намного меньше полосы пропускания канала, а частота среза второго фильтра должна быть намно1 о меньше полосы ttpe эа первого фильтра. В общем случае в состав второго фильтра может входить у-ль постоянного тока, увеличивающий петлевое усиление, что поднимает точность слежения за изменением А(11 . 3 ил., 1 табл. (0,N-1), 1Р = 2 и /N, (1) соответственно амплитуда 5п и частота сигнала, опорное колебание, подаваемое на соответствующую ветвь демодулятора. где а иСд

UJ р 55

U (с) = U ° t os (Ы t — —, — — + 1 )

J 2 2

j=(1,.), Х (2) Изобретение относится к технике радиосвязи и может быть использовано при построении радиосистем передачи дискретной информации с многократной фаэовой манипуляцией.

Цель изобретения — расширение диапазона кратностей принимаемых фазоманипулированных сигналов в условиях действия внешних дестабилизирующих факторов.

На фиг. 1 и 2 приведена структурная

25 электрическая схема демодулятора сигналов многократной фазовой манипуляции; на фиг. 3 — векторная диаграмма сигналов (сплошные линии) и опорных колебаний (пунктирные линии) .

Демодулятор содержит 2 фазовых детектора 1, 2 " компаратора 2, . М-1 k-1

2 перемножителя 3, (2 — 1) фазоk-1 в 1ащателя 4 опорного колебания, (2

-1) фазовращателя 5 сигнала, первый сумматор 6, первый фильтр 7, управляемый фаэовращатель 8, выцелитель 9 тактовой частоты, решающее устройс тво

k-1

10, блок 11 задержки, 2 дополнительных перемножителя 12, второй сумматор 13 и второй фильтр 14. 40

Демодулятор сигналов многократнбй фазовой манипуляции работает следующим образом.

Пусть В;(t:) — соответствующий вариант сигнала.

Ю 45

S; (с) = à

При данных соотношениях опорные колебания расположены на биссектрисе углов, образованных соседними вариантами сигналов ° Для простоты на фиг. 3 приведена диаграмма, соответствующая

N=2 =8. На выходах фазовых детекторов

1. вычисляются проекции пришедших на вход демодулятора сигналов на соответствующие опорные колебания. Обозначим эти проекции символом С;, где номер сигнала; j — номер опорного колебания. Очевидно, что и 64

С = а cos (i+j) hg — — — --). (3)

U 2 2)

Обозначим символом С проекцию сигнала S, (с) на опорное колебание, которое отстоит от В (с) на 1 углов

Щ/2 независимо от направления обхода.

В таблице приведены значения проекций в общем случае. Как следует иэ фиг. 3, первая строка таблицы симметрична относительно середины, а каждая последующая строка таблицы получается круговым сдвигом предыдущей строки на один элемент влево, причем элемент, переходящий из начала в конец строки приобретает знак минус ° Значения инN дексов 1 находятся в пределах Uil (-, 2

-1) .

Сдвиг фазы сигнала в каждом из фазовращателей 5 равен tt(. На выходах компараторов 2 формируются знаки проекций — SignC . Эти знаки поступают на первые входы перемножителей 3.

На вторые входы перемножителей 3 посг N туп:ет сдвинутый на угол (-, -j) д ва2 риа нт сиг нала, пришедший на вход демодулятора. На выходах перемножителей

3 формируется колебание

151 388

5

oos Cdt-i Щ +(- -j) hg ° Sipn C;; . (4)

Колебание на выходе сумматора 6 определя ется с оот ноше ни ем 5

К

IJ,(rj= ios(ur.-i I,II +(-, -jj Ьц)"

J=1

1(Sign С; .

С учетом того, что hg = 2((/N, последнее выражение преобразуется к виду управляющий сигнал U>pp поступает на фазовращатель 8 с выхода сумматора 13 через фильтр 14

11

4.

U1 Äp = С ((° Signc, —

j=l ф 1 г((4

С SignC н, — IJ - l,)y )=I Ф

О, N-1. (8) Будем в (8) слагаемые с 1-ro no

N/4 называть членами положительной суммы, а слагаемые с (N/4+1) по N/2 слаг аемыми отрицательной суммы.

Раскроем (8) для i = О. Очевидно, что в этом случае все знаковые функ(Ь) 1(SignC," i = О,N-1

Из (3) следует, что С, > О, если

i+j 6 N/2 или i+j N+1; во всех остальных случаях С <О. Раскроем (6)

1J для i--О.

Ввиду того, что при этом сумма индексов меняется от 1 до N/2, все знаковые функции положительны и

1Г Г 2н (t) = -t (=os (4) t- --)+oos (Cd to N

2 7 N211

2 — ) + ° .. +(.os (Qt-- — ))

К 2И

i — сов Cdt+- — вЂ, 1. (7)

2 NJ

s in-, Заметим, что начальная фаза последнего слагаемого в (7) равна 11

При увеличении i на единицу происходит перемещение всех слагаемых на одно место влево, при этом первое слагаемое становится последним и меняет при этом знак.

С учетом того, что знаковая функция, соответствующая последнему слагаемому, принимает отрицательное значение, можно утверждать, что для всех имеет место соотношение (7).

Таким образом, на выходе сумматора образуется когерентное с сигналом опор ное колебание. Блок 1 1 задержки необходим для выравнивания времен 50 прихода сигнала и определения его проек ции.

С выхода сумматора 6 колебание

1((t) поступает на фильтр 7, где производится его фильтрация от шумов, а затем на управляемый фазовращатель 8, который обеспечивает необходимые соотношения фаз, определяемые выражениями (1) и (2) . ции положительны.

Используя отмеченное свойство симметрии, получаем

= С„+ С,+...+С„+ C„

С вЂ” С вЂ” -С -С = О.

1(N э — -1 — -з

2 2

Заметим, что каждому положительному слагаемому соответствует отрицательное.

Увеличим i на единицу, т,е. перейдем к следующей строчке таблицы. В этом случае

u>Äp< = C + C,+ ... + С„- С -1 — С, — С„-...-С,+ С,. — -э --5

2. 2

Ясно, что при переходе от i = О к

1 все слагаемые как положительной, так и отрицательной суммы, за исключением крайних, не изменяются и, скла дываясь, дают в результате нуль.

Первое слагаемое положительной суммы переходит в отрицательную сумму, первое слагаемое отрицательной суммы переходит в полож((т чьную сумму, меняя при этом знак, ввиду чего и переходящее первое слагаемое положительной суммы меняет знак. Ввиду того, что переходящие члены не совпадают, каждый из них находит себе противоположный знак в той сумме, в которую он переходит, что дает (ф (1 . 1 °

Аналогичные рассуждения позволяют сделать вывод о том, что

О1(1, для всех i т ° е. для всех вариантов сигнала.

1515888

40 н 11 соя(1- -Ц)-сов(1-+М ) P. N " N (9) 2sinl- ° sin hQ, 1 = 1, N

+ 1.

3,..., Иэ предьдущего ясно, что приведенные пары не зависят от номера варианта сигнала i, Таким образом, Н о

U „= 2sin6Q 7 sinl--e-

2 — — s inta. (10)

II

sinN

С выходов перемножителей 12 управляющие сигналы Up (9) поступают на сумматор 13 и образуют сигнал U „< (10), которьш, проходя через фильтр

Таким образом, если расположение векторов сигналов и опорных колебаний соответствует соотношениям (1) и (2), управляющее воздействие равно нулю и вся система находится в состоянии равновесия, При этом опорное колебание в нужной фазе поступает через фаэовращатели 4 на фазовые детекторы

1, проекции сигналов с выходов фаэо- !О вых детекторов поступают на решающее устройство 10, где выносятся решения о передаваемых символах в моменты времени, определяемые вьделителем 9 тактовой частоты. На выходах компара- 15 торов 2 при этом будут определены зназнаки соответствующих проекций.

Рассмотрим теперь случай, когда по тем или иным причинам векторы системы сигналов, не меняя расположения один 2р относительно другого, отклонились на угол ЬЦ/ от векторов системы опорных колебаний.

Будем для определенности считать, что gg) 0 ° Заметим, что при (1 = О, 25 т.е ° в состоянии равновесия, члены суммы (8) разбиваются на противоположные пары, что приводит к равенству нулю U ч„ для всех

Заметим также, что при 6(ф =0 век- 3р торы сигналов, симметрично располо— женных относительно некоторого опорног о колебания, имеют одинаковые пр оекции на это опорное колебание.

Если 6(О, то указанная симметричность отсутствует. В этом случае каждая пара ранее симметричных BBYTG ров дает некоторое отличнее от нуля управляющее воздействие U .

14, поступает на управляющий вход фаэовращателя 8. Под влиянием управляющего напряжения меняется фазовый сдвиг фазовращателя 8 в направлении, компенсирующем 6 41 .

Когда (1) становится равно нулю или близко к нулю, система приходит в состояние равновесия, фазовые соотношения становятся требуемыми и

U>„p равно нулю или близко к нулю.

Ввиду того, что (10) нечетно относительно dQ всегда можно получить обеспечивающие устойчивость соотношения между (10) и управляющей характеристикой (зависимостью фазового сдвига от U „ ) фазовращателя 8.

Процессы, вызывающие изменениед обычно медленны по сравнению со скоростью манипуляции сигнала. Ввиду этого частота среза фильтра 7 должна быть намного меньше полосы пропускания канала, а частота среза фильтра

14 должна быть намного меньше полосы среза фильтра 7. В общем случае в состав фильтра 14 может входить уси— литель постоянного тока, увеличивающий петл евое усиление, что поднимает точность слежения эа изменением 6$ .

Формул а изобретения

Демодулятор сиг налов многократной фаэовой манипуляции, содержащий послеповательно соединенные первый сумм тор и первый фильтр, фазовращатель опорного колебания, фазовращатель сиг нала, два канала обработки сигналов, состоящие из последовательно соединенных фазового, детектора, компаратора и перемножителя, блок задержки и последовательно соединенные вьделитель тактовой частоты и решающее устройство, выходы которого являются выходами демодулятора, входы вьделителя тактовой частоты, фазовых детекторов и блока задержки являются входом демодулятора, вход фазовращателя опор. ного колебания подключен к второму входу фазового детектора первого канала обработки сигналов, выход фазовращателя опорного колебания соединен с вторым входом фазового детектора второго канала обработки сигналов, выходы фазовых детекторов подключены к соответствующим входам решающего устройства, вход фазовращателя сигнала соединен с вторым входом перемножителя второго канала обработки сигналов. выход фаэовращателя сигнала

9 1515388 1О рого сумматора.

N . N . N . N N

4 4 4 4 2

° . ° j= — -1 j=- j=- +1 j=- +2 ... j=- — 1

j = 2

О СЯ С ... С3 С1 С, C3 ° .- CN ) C11 2. 2

c„ сн С, С, С с ... CN CN — -3 — -5 1 — 1 — -1

2 z 2 2

-С -С вЂ” -5

11 Н вЂ” -Ъ

z z

-С вЂ” -1

2.

-С

-С -С !

-С и — -3

-С

Си Си, 2 2

N-2 -С1г -си С 2

С С с, С1г з.

N-1

-с й

Сн — -1

С С

Сн — -5

2 подключен к нторому входу перемножителя первого канала обработки сигналон, а выходы перемножителей соединены с соответствующими входами первого сумматора, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона кратностей принимаемых фаэоманипулированных сигналов в условиях действия внешних дестабилизирующих фактоk-1 ров, введены (2 -2) дополнительных канала обработки сигналов, содержащих последовательно соединенные фазовый детектор, компаратор и перемножитель (2 -2) последовательно соединенных 15

k,-1 дополнительных фаэовращателя опорного колебания, (2 -2) посл едоват ел ьно

° k-1 соединенных дополнительных фазонращателя сигнала, управляемый фазовращаk-1 тель, 2 дополнительных перемножи- 20 теля и последовательно соединенные второй сумматор и второй фильтр, ны— ход которого подключен к управляющему входу управляемого фазонращателя, выход фазонращателя опорно1 о колеба- 25 ния соединен с входом первого допол.нительного фазонращателя опорног о колебания, выходы (2 -2) дополни, k-1 тельных фаэовращателей опорного колебания подключены к первым входам gp фазовых детекторов соответствующих дополнительных каналов обработки сигналон, вторые входы которых являются входом демодулятора, выход блока за1 держки подключен к входу первого допол нительного фаэовращателя сигнала и к второму входу перемножителя последнего дополнительного канала обраК -4. ботки сигналов, выходы первых (2

3) дополнительных фаэовращателей сигнала соединены с вторыми входами перемножителей соответствующих дополнительных каналов обработки сигналов, выход последнего дополнительного фазонращателя сигнала подключен к второму входу перемножителя второго канала обработки сигналов, выходы перемножителей дополнительных каналов обработки сигналов соединены с соответствующими входами первого сумматора, выход первого фильтра подключен к входу управляемого фазонращателя, выход которого соединен с входом фаэовращателя опорного колебания, выходы фазовых детекторов дополнительных каналов обработки сигналов подключены к соответствующим входам решающего устройства, выходы фазовых детекторон всех каналов обработки сигналов соединены с первыми входами соответствующих дополнительных перемножителей, а выходы компараторон всех каналов обработки сигналов подключены к вторым входам соответствующих дополнительных перемножителей, выходы которых соединены с соответствующими входами нто1515388 фия2

Составитель И. Котиков

Техред А. Кравчук Корр ектор С . Чер ни

Редактор М. Петрова

Заказ 6296/57 Тираж 626 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101