Устройство для демодуляции двоичных сигналов

 

Изобретение относится к технике радиосвязи и может найти применение в системах передачи дискретных сообщений по каналам связи с рассеянием энергии принимаемых сигналов по времени и частоте, например в декаметровом канале связи. Целью изобретения является повышение быстродействия. Поставленная цель достигается за счет введения первых 8 и вторых 12 сумматоров, последовательно соединенных вычислительного блока 9 и блока сравнения 10, а в каждом блоке 2 обработки сигналов - компенсатора межсимвольных искажений, первого и второго вычислительных блоков. Увеличение быстродействия приводит к уменьшению длительности тактового интервала, и следовательно при неизменности времени рассеяния в канале - к увеличению порядка системы, что практически не сказывается на частотных свойствах вычислительного блока 9. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я) Н 04 1 27/22

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИ1ЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4495777/09 (22) 18.10.88 (46) 30.12.90. Бюл. Мг 48 (71) Куйбышевский электротехнический институт связи (72) В,Г,Карташевский и Д.Д.Кловский (53) 621.394.62(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 794767, кл. Н 04 L 27/22, 1979, „„. Ж„„1617656 А1 (54) УСТPОЙСТВО ДЛЯ ДЕМОДУЛЯЦИИ

ДВОИЧНЫХ СИГНАЛОВ (57) Изобретение относится к технике радиосвязи и может найти применение в системах передачи дискретных сообщений по каналам связи с рассеянием энергии принимаемых сигналов по времени и частоте, например в декаметровом канале связи.

Целью изобретения является повышение

1617656

Z =G В+W (2) 15

Я11 0 0

g21 Я12

g31 g22 Я13

Я41 Я32 Я23 (3) 20

ЯМK ЯМ вЂ” 1.K+1

Ям,K+1

25 т.

W2M — 2) . Ьк) W = f,чч,,w1,, В (ЬО Ь1 быстродействия. Поставленная цель достигается за счет введения первых 8 и вторых

12 сумматоров, последовательно соединенных вычислительного блока 9 и блока 10 сравнения, а в каждом блоке 2 обработки сигналов — компенсатора межсимвольных искажений, первого и второго вычислительИзобретение относится к технике радиосвязи и может найти применение в системах передачи дискретных сообщений по каналам связи с рассеянием энергии принимаемых сигналов по времени и по частоте, например в декаметровом канале связи.

Целью изобретения является повышение быстродействия.

На фиг. 1 изображена структурная электрическая схема предлагаемого устройства, на фиг. 2 — структурная электрическая схема вычислительного блока.

Устройство содержит блок 1 и реобразования входного сигнала блоки 2 обработки сигналов, каждый из которых содержит линию 3 задержки, блок 4 оценки импульсной реакции, компенсатор 5 межсимвольных искажений, первый 6 и второй 7 вычислительные блоки, а также первые сумматоры 8, вычислительный блок 9, блок 10 сравнения, регистр 11 сдвига и вторые сумматоры 12.

Вычислительный блок 9 выполнен на преобразователях 13 напряжение — код, матрице резисторов 14, мультиплексорах

15,.усилителях 16 и инверторах 17.

Устройство работает следующим образом.

Обозначим низкочастотный эквивалент импульсной реакции канала связи с памятью через g(t, g, Тогца на входе демодулятора при передаче последовательности кодовых символов (Ь ), I = О,К сигнал будет иметь вид к

z(t)=g b =o (1)

t(6) Та, -rà, КТ, где а(t) - мешающий процесс на входе устройства, Т вЂ” длительность тактового интервала:

T> — интервал анализа колебания ф).

Предположим, что кодовые символы принимают значения:1, а длительность импульсной реакции не превосходит MT. ных блоков. Увеличение быстродействия приводит K уменьшению длительности тактового интервала, и следовательно, при неизменности времени рассеяния в канале — к увеличению порядка системы, что практически не сказывается на частотных свойствах вычислительного блока 9, 2 ил.

Задачей устройства является вынесение решения относительно последовательности кодовых символов (Ь) по наблюдаемому на интервале анализа Та ко5 лебанию z(t).

Если взять отсчеты из сигнала z(t) согласно теореме Котельникова, то выражение (1) можно переписать в матричной

10 форме как

30 .т () — символ транспонирования матрицы, Элементы матрицы G определяются из условия

Таким образом, при данном выборе матрицы в (3) интервал анализа определяется как T = (К+ M - 2)Т, Такой выбор интервала анализа в отличие от часто используемого при реализации "приема в

« I целом Та = MT упрощает аппаратурную реализацию излагаемого ниже метода вынесения решения относительно элеменгов вектора В. Например, при M = 3 и К = 2 выражение (2) имеет вид

1617656 у

Z1

2г

2з

91) О 0

921 912 0

g31 922 91$

932 923

0 0 Язз

)л(о

W1

\Щ

)(чз

)л(4.

bo

Ь1

Ь2 (4) 5

Уо = Уо о = У11 = У22 = 91 + 92 + 93

2 2 2, Еслибы в) (t ) = О, то уравнение 2

=: G В имело бы решение В = G Z npu известной в месте приема матрице G (G обратная матрица). Решения bo, 6>,...,дм-1 10 можно было бы получить из системы уравнений

Уо о Ьо + Уо! Ь1 + ° ° ° Уо,К ЬК = fo ую bo+у)) b)+... Yf к bK =fi (5) 15

91 911 = 912 = 913

92 = 921 = 922 = 923

93 = 931 = g32 = g33

20 - Отличительная особенность решения(8) заключается в том, что Ь() может принимать все возможные значения на числовой прямой и для окончательного формирования решения нужно Ьо сравнить с нулевым порогом, т.е. формировать решение по правилу

2М вЂ” 2

УК) —., gi К 9)j

i — o (6) 2М вЂ” 2 ук=X ц(к Zi;

i =о

J K = О 1,..., M-1.

B случае m(t) 0 система(5) может оказаться несовместной или определи- 3 тель системы будет близок к нулю, т.е. символ G Z может не иметь смысла, Для того, чтобы гарантировать воэможность л л Л получения решений Ьо, t) >,...,ÜM-1 из(2), можно рассматривать модифицированную сис- 3 тему уравнений, отличающуюся от системы (5) наличием смещения а в коэффициентах

i =О,К, т,е. в диагональных элементах (а > О ) . П ри этом получающееся решение имеет вид 4 ч л

Ьо = З(цп Ьо

55 ук,o Ьо+ук,) b)+ ° ° уК,к Ьк =fy,, являющейся эквивалентной формой записи выражения (2) при W = О, где

Вг = (а l + GT G ) GT Z, (7 ) где I — единичная матрица.

Когда К и М соизмеримы, можно считать, что параметры канала остаются практически неизменными, что упрощает вид матрицы 6 и соответственно. вычисление коэффициентов ук(в выражении(6). Так, для системы (4), решение относительйо b() из (7) имеет вид

Ь д = ((, ((у. - а )2 -у1 1)— — f> y> ((у. +a) — уг)+

+ г (у) - (уо + а ) уг )):

A =(> +а) ((у, +а)2 — у2 г)— — 1ут (у, +а)((у +а) — yz); (8) Уг =Уо2 =У22 =9193

fp =g1Zp +g2Z1+g3Z2, f1 = g1 Z1 + цг 2г + 93 23, тг = 91 22 + 92 23 + 93 24 где п редполагается равенство параметров канала;

При К -о данным методом можно пользоваться, сдвигая интервал анализа

Ta = (2M - 2) Т I K-M по оси времени на тактовый интервал и вынося решение каждый раз о символе, занимающем первую позицию. внутри Та, с предварительным вычитанием последействия от символов, по которым уже принято решение с помощью обратной связи по решению. Этот метод реализован в устройстве.

Блок 1, на вход которого поступает канальный сигнал, выбирает и запоминает отсчеты, причем число выходов блока 1 и = 2FT, так что последовательность отсчетов на каждом выходе может рассматриваться как ветвь разнесения (F— полоса частот сигнала).

Блок 3 представляет собой дискретноаналоговую линию задержки, которая в течение тактового интервала Т сох аняет на своих (2M-1) отводах 2, i = 1, 2М-1 входногб сигнала.

Блок 4 оценки импульсной реакции по наиболее задержанному отсчету входного сигнала,с использованием обратной связи по решению создает на своих M выходах оценки отсчетов импульсной реакции, обновляемые на каждом тактовом интервале, Т, т.е. осуществляет слежение эа изменяющимися параметрами канала связи.

1617656

V,л

Zi — 1 =Z! — 1 — bl — 1g1 «

4 л ч

bl — 2 92 Ь! — 3 93

Zl — 2 =Zl — 2 — А — 291

1, ч л Ч л — bl — 392 bl — 493 (10)

Z! — 3 =Z! — 3 „bl -391— — bl — 492 — bl -55: h1

Zj — 4 =Zl — 4 „— Ь! — 4 91 — Ь! — 5 92 — Ь! — 6 93.

20

В выражении (10) g1, g2, 93 — оценки п отсчетов импульсной реакции, полученные в блоке 4. Отсчет Zl не обрабатывается в компенсаторе 5, так как решение Ь! еще только предстоит получить внутри данного тактового интервала на выходе блока 10.

Так как все решения принимают значения

+1, реализовать (10) можно с использованием ключевых перемножителей и операционных усилителей, включенных по схеме инвертирующего сумматора.

В первом вычислительном блоке 6 осуществляется вычисление значений

fk, К = 0,1,...,М-1, согласно (6) по "очищенным" отсчетам входного сигнала и оценкам импульсной характеристики. Для рассматриваемого примера (M = 3): л 1 п л

fo,=91Ъ +92Zl — 1+g32 .! — 2

«и и и

f1 =915 — 1+g2Zi — 2+ g3Zi — 3

45 л л

12 = g1 2! — 2 + 92 Zl — 3 + 93 Zl — 4, (1 1) Реализовать вычисление значений

Ь, К = 0,1, M-1, можно на основе перемно- 50 жителей и сумматоров, выполненных с использованием операционных усилителей.

Во втором вычислительном блоке 7 формируются коэффициенты yi< из (6). В силу особенностей матрицы G, когда пара- 55 метры канала связи на интервале анализа предполагаются неизменными, общее число отличающихся друг от друга коэффициентов у!, !, которые надо вычислить для решения системы (5), равно M. В рассматриКомпенсатор 5 межсимвольных искажений осуществляет вычитание последействия от символов, по которым ранее приняты решения, хранящиеся в регистре 11 сдвига.

Пусть, например, M = 3 и на выходе линии 3 5 задержки в i-й момент времени зафиксировано (2M-1) отсчетов входного сигнала: Z1, 2!-1, 21-2, Zl-з, Zl-4. При этом в оегистре 11 двига хранятся решения bl-1, bl-г, о!-3. 01-4. !

-5, о!-5. Компенсация межсимвольных иска- 10 жений заключается в формировании "очищенных" отсчетов по правилу ваемом примере это у,y1, p . Вычисляются они согласно формулам (8), где вместо отсчетов импульсной реакции берутся их оценки на выходе блока 4. Структура выражений (11) и (8) совпадает (содержатся операции умножения и сложения), поэтому и практическая реализация схемных решений по вычислению fk, К = О, M-1, и у! j = О, М-1, совпадает, В N-входовых сумматорах 8 осуществляется сложение одноименных значений коэффициентов f и у различных ветвей разнесения, что обеспечивает когерентное сложение ветвей.

По сформированным значениям коэффициентов f и у по выбранному значению

a, которое добавляется к диагональным коэффициентам системы (5) для обеспечения устойчивости получаемых решений, в вычислительном блоке 9 находятся оценки bo, о1,...,о!ч! 1. Резисторы, определяющие коэффициенты системы (5) с учетом смещения диагональных элементов )4 !, выбираются из условий:

=1; й!1

Rll—

1 у!+а

Я!! = —, у!! ! = 1,2,3.

В силу того, что у! и у — непрерывные величины, принимающие произвольные значения обоих знаков (за исключением у! !, которые положительны), весь диапазон изменения каждого коэффициента разбит на интервалы и количество резисторов в каждой матрице 14 резисторов определяется числом интервалов, а значение каждого резистора определяется средним значением интервала(для коэффициентов у добавляется смещение а ). Нужный резистор подключается к схеме мультиплексором 15, управляемым преобразователем 13 напряжение — код, на вход которого подается соответствующее напряжение из второго вычислительного блока 7, Решение системы осуществляется методом компенсации токов на входе каждсго операционного усилителя практически мгновенно, независимо от порядка системы.

Увеличение быстродействия приводит к уменьшению длительности тактового интервала Т и при неизменности времени рассеяния в канале это к увеличению порядка системы (5), что практически не сказывается

1617656

10 на частотных свойствах вычислительного, блока 9, На выходе вычислительного блока 9 формируется оценка Ьо, которая для превра- щения в решение bo подается на блок 10 5 сравнения, представляющий собой пороговое устройство с нулевым порогом. Полученное на выходе блока 10 сравнение решение подается получателю сообщений и запоминается в регистре 11 сдвига для вы- 10 читэния последействия от него на следующем тактовом интервале.

Повышение быстродействия достигается без ухудшения технических характеристик из-за ограниченных частотных свойств 15 ключевых перемножителей при дискретном характере перебора гипотез относительно реализации передаваемой двоичной последовательности за счет отказа от дискретного характера перебора гипотез и перехода к 20

"аналоговому" перебору, позволяющему использовать в данном случае схему на опера-ционных усилителях.

Формула изобретения 25

Ф

Устройство для демодуляции двоичных сигналов, содержащее регистр сдвига и блок преобразования входного сигнала, выходы которого подключены к сигнальным 30 входам блоков обработки сигналов, каждый из которых содержит последовательно сое-диненные линию задержки и блок оценки импульсной реакции, причем вход линии задержки является сигнальным входом блока 35 обработки сигналов, э вход блока преобразования входного сигнала и вход регистра . сдвига являются соответственно входом и выходом устройства, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что. с целью повышения быстродействия, введены первые и вторые сумматоры и последовательно соединенные вычислительный блок и блок сравнения, а в каждом блоке обработки сигналов — компенсатор межсимвольных искажений, первый и второй вычислительные блоки, при этом первые и вторые выходы блоков обработки сигналов подключены к входам соответственно первых и вторых сумматоров, выходы которых подключены к вычислительному блоку, выход блока сравнения подключен к входу регистра сдвига, выходы которого подключены к управляющим входам блоков обработки сигналов, в каждом из которых соответствующие выходы линии задержки подключены к первому входу первого вычислительного блока и первым входам компенсатора межсимвольных искажений, выходы которого подключены к вторым входам первого вычислительного блока, выходы блока оценки импульсной реакции подключены к входам второго вычислительного блока, вторым входам компенсатора межсимвольных искажений и третьим входам первого вычислительного блока, выходы которого, а также выходы второго вычислительного блока являются соответственно первыми и вторыми выходами блока обработки сигналов, управляющими входами которого являются вторые входы блока оценки импульсной реакции и третьи входы компенсатора межсимвольных искажений.

1617656

Составитель Q.Андруико

Техред М.Моргентал Корректор M.Màêñèìèøèíeö

Редактор АЛежнина

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

Заказ 4130 Тираж 526 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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