Устройство для детектирования сигналов относительной фазовой манипуляции
Устройство содержит один блок 1 вычитания , один амплитудный детектор 2, один блок 3 формирования опорного сигнала. Блок формирования опорного сигнала содержит две линии 4 и 8 задержки, три ключа 5, 6 и 7, один умножитель 9 частоты, один ограничитель 10. один узел 11 дифференцирования , один узкополосный фильтр 12, один делитель 13 частоты, один управляемый генератор 14, один сумматор 15. 1 ил.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (5!)5 Н 04 1 27/22
ГОСУДАР СТ BE ННЫ Й КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
1 4
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4787076/09 (22) 12.12.89 (46) 15.06.92. Бюл. N. 22 (71) Московский институт связи (72) А.С.Сухоруков (53) 621.376.52 (088,8) (56) Петрович Н.Т. Передача дискретной информации в каналах с фазовой манипуляцией. М., Советское радио. 1965, с. 149.
„„Я „„1741288 А1
2 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДЕТЕКТИРОВАНИЯ СИГНАЛОВ ОТНОСИТЕЛЬНОЙ ФАЗОВОЙ МАНИПУЛЯЦИИ (57) Устройство содержит один блок 1 вычитания, один амплитудный детектор 2, один блок 3 формирования опорного сигнала.
Блок формирования опорного сигнала содержит две линии 4 и 8 задержки, три ключа
5, 6 и 7, один умножитель 9 частоты, один ограничитель 10, один узел 11 дифференцирования, один узкополосный фильтр 12, один делитель 13 частоты, один управляемый генератор 14. один сумматор 15. 1 ил.
1741288 (2) 10
25
40
Un(t) = Оп+1() Uspx(t) = Х (т}+ Х 1(т) 55
Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано, в частности. для повышения помехоустойчивости приема дискретной информации, Известно устройство для детектирования сигналов относительной фазовой манипуляции (ОФМ) и устройство для синхронного приема ОФМ. Эти устройства дают на выходе невысокое отношение мощности сигнала к мощности шума (с/ш), так как в них не используется возможность увеличения отношения с/ш путем устранения коррелированной составляющей помехи.
Наиболее близким к изобретению является устройство, описанное в монографии
Н.Т.Петровича "Передача дискретной информации в каналах с фазовой манипуляцией". Этот детектор сигналов ОФМ содержит блок вычитания, подключенный к амплитудному детектору.
Однако это устройство дает на выходе сравнительно невысокое отношение с/ш.
Известно, что максимальное отношение с/ш получим, если амплитудный детектор является синхронным, а в качестве низкочастотного фильтра используется интегратор на интервале длительности посылки от 0 до
Т. В этом случае максимальное отношение сигнал/шум на выходе известного устройства может быть получено следующим образом.
Пусть
U,(t) = U, соз(в т+ p).
Un+1(t) = Uo COS(04t+ pn+1)
Это и-я и (и+1)-я информационные посылки сигнала ОФТ, а Х (t) и Xn+<(t) - это реализации флуктуационного шума, соответствующие и-1 и (и+1)-й посылкам сигнала..
На выходе сумматора имеем
UBblx(t) = Un+ t(t) + Un(t) + Xn+ф) + Xn(t) (") Если посылки сигнала ОФТ 0,() и
Оп+1(т) имеют одинаковую фазу. то
U л(т) = 0п+ t(t) >
0вых(Т) = 2Un(t) + Xn(t) + Xn+t(t) Если 0,() и Un+)(t) имеют противоположные фазы, то
Для оценки отношения с/ш вычислим отношение мощности сигнала к дисперсии помехи на выходе детектора.
Отношение с/ш на выходе детектора равно
Т (f Up(t) d t)2 2 о т
05Т ГВ (г) . (т) о где l3(z) — функция корреляции шума, Это отношение с/ш сравнительно мало, Цель изобретения — повышение отношения сигнал/шум на выходе детекторе, что позволяет повысить помехоустойчивость приема дискретной информации при заданной мощности передатчика, Это означает, что при заданных требованиях к помехоустойчивости приема можно либо уменьшить мощность передатчика, либо увеличить дальность связи.
Поставленная цель достигается благодаря тому, что в известное устройство, содержащее последовательно соединенные блок вычитания и амплитудный детектор, дополнительно введены N ключей, первая и вторая линии задержки, сумматор и последовательно соединенные умножитель частоты, узкополосный фильтр, делитель частоты, ограничитель, блок дифференцирования и управляемый генератор, выход которого подключен к входу первой линии задержки, каждый из N отводов которой подключен к управляющему входу соответствующего ключа, вход устройства подключен к входу умножителя и к входу второй линии задержки, каждый из N отводов которой подключен к информационному входу соответствующего ключа, выход каждого из
N ключей соединен соответственно с одним из Й входов сумматора, выход которого соединен с вторым входом блока вычитания
На чертеже представлена структурная электрическая схема устройства для детектирования сигналов ОФМ.
Устройство содержит блок 1 вычитания, амплитудный детектор 2, сумматор 15, первую линию 4 задержки, ключи 5-7. вторую линию 8 задержки, умножитель 9 частоты, ограничитель 10. узел 11 дифференцирования, узкополосный фильтр 12, делитель 13 частоты, управляемый генератор 14, блок 3 формирования опорного сигнала, Согласно изобретению с помощью линии задержки, ключевых схем и сумматора формируется зеркальное отображение и-й опорной посылки, т.е. из (п+1}-й посылки вычитается в известном устройстве и-я посылка, В предлагаемом устройстве из (и- 1)-й посылки вычитается зеркальное отображение опорной и-й посылки. Зеркальное ото1741288 бражение и-й посылки отличается от самой посылки тем, что в известной и-й посылке сначала идет ее "начало", а затем "конец", а в зеркальном отображении и-й посылки сначала идет ее "конец", потом уже "начало".
Следовательно, а блоке вычитания из на чальной части (n+1)-й посылки вычитается конечная часть и-й посылки. а из конечной части (n+1)-й посылки вычитается начальная часть и-й посылки. Но конечная часть п-й посылки и начальная часть (и+1)-й посылки расположены близко друг к другу, разделены небольшим временным интервалом, Следовательно, шумы, поражающие конец и-й посылки и начало (и+1)-й посылки, очень сильно коррелированы друг с другом и при вычитании взаимно уничтожаются, что и приводит к увеличению отношения с/ш на выходе детектора.
Устройство содержит блок 1 вычитания, на первый вход которого поступает сигнал
ОФМ (замена сумматора в прототипе на блок вычитания не принципиальна, так как принцип работы и помехоустойчивость прототипа от этого не изменяется).
Первый вход вычитающего блока 1 под ключен к входу линии 4 задержки с отводами, Число отводов линии задержки равно N, т,е. числу периодов несущей. содержащихся в одной посылке длительностью Т
Первый отвод линии 4 задержки подключен к первому входу ключа 5. второй отвод линии 4 задержки подключен к первому входу ключа 6 и т.д., последний N-й отвод линии 4 задержки подключен к первому входу ключа 7. На вторые входы ключей 5-7 поступают тактовые импульсы, управляющие их работой. Выходы ключей 5-7 подключены к входу 3.
Тактовые импульсь. формируются следующим образом.
Информационный сигнал ОФТ поступает на вход умножителя частоты на два (блок
9). На выходе блока 9 получим колебание двойной частоты U
5 импульсы поступают от re..ератора 14 на линию 8 задержки с N отводами. На ключ 5 поступает тактовый импульс непосредственно в интервале времени О-Т0, на ключ 6 тактовый импульс поступает с первого отво10 да линии 8 задержки в интервале времени
То-2Тр (время задержки тактового импульса на первом отводе равно Т0). На ключ 7 тактовый импульс поступает от линии 8 задержки в интервале времени(й-1)Т;ИТ0 (время
15 задержки на N-м отводе равно(N-1)T0). Ключи 5-7 пропускают сигнал, поступающий на их информационные входы с блока 4, если на управляющий вход поступает тактовый импульс с блока 8. Выход сумматора 3 под20 ключен к второму входу вычитающего блока
1. Выход вычитающего блока 1 подключен к входу амплитудного детектора 2, выход которого является выходом устройства.
Устройство работает следующим обра25 .зом.
Сигнал ОФМ поступает на первый вход вычитающего блока 1. Две соседние посылки сигнала ОФМ Un(t) и Un+1(t) имеют вид;
U (t)=U< соз(аИ+ — ); -T< t < О о. (3)
Оп+1 (t) = Uo cos (во t + — ): 0 < t < Т о .
Каждая посылка имеет длительность Т и содержит N периодов несущей частоты длительностью Т0, Посылки сигнала ОФМ поступают одно40 временно на вход линии 4 задержки с N выходами (отводами). Первый отвод линии 4. задержки соответствует временной задержке длительностью To, второй отвод соответсвует временной задержке ЗТ0, и т,д....; N-й отвод соответствует временной задержке (2N-1)T>. Пусть и-я посылка действует на интервале времени от t = -Т до (- О, следовательно. первый период несущей частоты заполнения и-й посылки существует на ин5р тервале времениотт=-КТО= Tarot= (N-1)To.
Второй период несущей частоты заполнения и-й посылки действует на временном интервале от t = -(N-1}TD до t -(й-2)To. Наконец, последний Й-й период несущей частоты заполнения и-й посылки действует на интервале от t = -Т0 до t - О, На интервале времени от 0 до Т действует уже (и+1)-я посылка.
На первом отводе линии 4 задержки в интервале времени от О до Т0 будет дейст1741288
20 т з (Х 06(с)dt) о (в2
25 вовать последний N-й период несущей частоты.п-й посылки, так как он действовал на входе линии задержки на интервале от -То до 0 и был задержан на время То на первом отводе линии задержки, На ключ 5 поступает тактовый импульс длительностью То, действующий на интервале от t = 0 до t =. То. На . выходе ключа 5 получим последний N-й пе. риод несущей частоты и-й посылки, существующий на интервале времени от 0 до Tî.
На втором отводе линии 4 задержки (он дает задержку 3Tp) в интервале времени То2То будет действовать (N-1)-й период несущей частоты заполнения и-й посылки, так как он действовал на входе линии задержки от t = 2T до t = -То и был задержан на время
ЗТ на втором отводе, На ключ 6 поступает тактовый импульс длительностью То, действующий на интервале времени То 2То На выходе ключа 6 получим (N-.1)-й период несущей частоты и-й посылки, существующий на интервале времени от То до 2Т, т.е. предпоследний период следует на выходе ключа
6 эа последним периодом несущей на выходе ключа 5.
Аналогично на N-м отводе линии 4 задержки, дающем задержку на время (2N1)Т„, в интервале времени от t -- (N-l)T до (2N-1)Tp будет действовать первый период несущей частоты и-й посылки. На ключ 7 30 поступает тактовый импульс длительностью
То, действующий на интервале времени ото (N-1)To до t == NTp. На выходе ключа 7 получим первый период несущей частоты и-й посылки, существующей на интервале 35 времени от t = (N-1)То до t =- ЬЛ о.
Суммируя напряжения с выходов ключей 5-7 в сумматоре 3, получим на его выходе зеркальное отображение и-й посылки, оно вычитается е блоке 1 вычитания из(п+1}- 40 й, посылки, и результат вычитания детектируется в амплитудном детекторе 2.
Покажем, что применение предложенного устройства позволяет повысить отношение сигнал/шум на выходе. Напряжение 45
- (и+1)-й посылки равно U +>(t); а напряжение опорной посылки равно зеркальному отображению и-й посылки, т,е. Оо(-t). считая, что начало отсчета совпадает с началом (и+1)-й посылки. Соответственно, шум. по- 50 ражающий зеркальное отображение и-й посылки, равен зеркальному отображению
Хо(t),.ò.е. равен Хо(-t).
B соответствии.с выражениями (2) и (3) напряжение сигнала на выходе детектора 55 равно
Т
U, -0,5 J(U (t)+ Up(-t))dt, (4) о а напряжение помехи равно т
0ш = 0,5 J E> Так как посылки сигнала обычно симметричны. то т Ос = Я Up(t)dt (6) о Дисперсия (8) равна т т о1= J. f t B(r)- B(2t+ r))dtdi (7) о о следовательно. в предлагаемом устройстве. 4-" 0.5 ) ((.В (Т ) — В (2 t + Т ) ) d 1 d Г Пусть B(r) =(Й ехр(- а/г/). тогда, вычисляя (2) и (8), получим, что при а Т = 2 применение предложенного устройства позволяет повысить отношение с/ш на выходе детектора примерно в 1,4 раза. При аТ = 1 выигрыш в отношении с/ш составЯ ляет примерно 1,8 раза (— = 1,8). h) Таким образом, предлагаемое устройство позволяет существенно увеличить отношение сигнал/шум на выходе детектора сигналов ОФТ. При неизменной дальности связи предлагаемое устройство позволяет в 1,8 раза . (формула 8) уменьшить мощность передатчика. что даст существенный технико-экономический эффект. Формула изобретения устройство для детектирования сигналов относительно фаэовой манипуляции, содержащее блок вычитания, первый вход которого соединен с входом блока формирования опорного сигнала, выход которого подключен к второму входу блока вычитания. выход которого соединен с входом амплитудного детектора, выход которого является выходом устройства. входом которого является переый вход блока вычитания, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения помехоэащищенности путем увеличения отношения сигнал/шум на выходе устройства, блок формирования опорного сигнала содержит две линии задержки, Й ключей, умножитель частоты, узкополосный фильтр, делитель частоты, ограничитель, узел дифференцирования, 10 1741288 Составитель А.Сухоруков Техред М.Моргентал Корректор О.Кравцова Редактор M,Êåëåìåø Заказ 2093 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 управляемый генератор и сумматор, N аходов которого подключены к выходам соответствующих N ключей, первые входы которых подключены. соответственно к N входам первой линии задержки, вход которой подключен к входу умножителя частоты, выход которого через последовательно соединенные узкополосный фильтр, делитель частоты, ограничитель, дифференцирующий узел и управляемый генератор соединен с входом второй линии задержки. N выходов которой подключены к вторым вхо5 дам соответствующих N ключей, причем выход сумматора является выходом блока формирования опорного. сигнала, входом которого является вход умножителя частоты.
