Демодулятор сигналов шестнадцатипозиционной квадратурной амплитудной манипуляции

 

Изобретение относится к радиотехнике, может быть использовано в аппаратуре систем связи с шестнадцатипозиционной квадратурной амплитудной манипуляцией (КАМ - 16) и направлено на повышение помехоустойчивости демодулятора. Демодулятор содержит два аттенюатора 1, 2, решающий блок 3, шесть сумматоров 4 - 9, два фазовых детектора 10, 11, вторые входы которых соединены с входами демодуляторов, а их выходы через последовательно соединенные первый фильтр нижних частот 12, первый перемножитель 13, второй фильтр нижних частот 14 и второй перемножитель 15 подключены к первому и второму входам первого сумматора 4 соответственно. Демодулятор содержит два квантователя 16, 17, входы которых соединены с выходами первого и второго фильтров нижних чатот 12, 14 соответственно, петлевой фильтр 18, соединенный через управляемый генератор 19 с первым входом первого фазового детектора 10 непосредственно, а с первым входом второго фазового детектора 11 через фазовращатель 20. Входы решающего блока 3 соединены с выходами квантователей 16, 17, а выходы - с выходами демодулятора. Первые выходы первого и второго квантователей 16, 17 соединены с первыми входами второго и третьего сумматоров 5, 6 соответственно. Вторые выходы первого и второго квантователей 16, 17 через первый и второй аттенюаторы 1, 2 соединены соответственно с вторыми входами второго и третьего сумматоров 5, 6, выходы которых соединены с вторыми входами второго и первого перемножителей, соответственно. Первые выходы первого и второго квантователей 16, 17 соединены с первым и вторым входами четвертого сумматора 7 соответственно. Выходы первого и второго аттенюаторов 1, 2 соединены соответственно с первым и вторым входами пятого сумматора 8, выход которого соединен с входом третьего перемножителя 21, с другим входом которого соединен выход четвертого сумматора 7. Выход третьего перемножителя 21 соединен с первым входом шестого сумматора 9, второй вход которого соединен с выходом первого сумматора 4, а выход - с входом петлевого фильтра 8. Первый вход первого сумматора и вторые входы второго, третьего и четвертого сумматоров являются инверсными. 3 ил.

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в аппаратуре систем связи с шестнадцатипозиционной квадратурной амплитудной манипуляцией (КАМ-16).

Известен демодулятор сигналов шестнадцатипозиционной квадратурной амплитудной манипуляции, содержащий два фазовых детектора, первые входы которых соединены с входом демодулятора, а их выходы через последовательно соединенные первый фильтр нижних частот, первый перемножитель, второй фильтр нижних частот и второй перемножитель подключены к первому и второму входам первого сумматора соответственно, а также два квантователя, входы которых соединены с выходами первого и второго фильтров нижних частот соответственно, петлевой фильтр, соединенный через управляемый генератор с вторым входом первого фазового детектора непосредственно, а с вторым входом второго фазового детектора - фазовращатель.

Недостатки известного устройства состоят в наличии точек ложного захвата на дискриминационной характеристике (в районах 28^о и 36^о), а также в высоком уровне манипуляционных шумов в сигнале восстановленной несущей частоты. Эти факторы существенно снижают его помехоустойчивость и приводят к потере информации.

Целью изобретения является повышение помехоустойчивости за счет устранения ложных захватов по фазе.

На фиг. 1 изображена функциональная схема предложенного устройства; на фиг. 2 - сигнальные точки ансамбля КАМ-16; на фиг. 3 - дискриминационная характеристика предложенного устройства и устройства-прототипа.

Демодулятор КАМ-16 содержит два аттенюатора 1 и 2, решающий блок 3, шесть сумматоров 4-9, два фазовых детектора 10 и 11, вторые входы которых соединены с входом демодулятора, а их выходы через последовательно соединенные первый фильтр нижних частот 12, первый перемножитель 13, второй фильтр нижних частот 14 и второй перемножитель 15 подключены к первому и второму входам первого сумматора 4 соответственно. Демодулятор содержит два квантователя 16 и 17, входы которых соединены с выходами первого и второго фильтров нижних частот 12 и 14 соответственно, петлевой фильтр 18, соединенный через управляемый генератор 19 с первым входом первого фазового детектора 10 непосредственно, а с первым входом второго фазового детектора 11 - через фазовращатель 20. Входы решающего блока 3 соединены с выходами квантователей 16 и 17, а выходы-с выходами демодулятора, причем первые выходы первого и второго квантователей 16 и 17 соединены с первыми входами второго и третьего сумматоров 5 и 6 соответственно. Вторые выходы первого и второго квантователей 16 и 17 через первый и второй аттенюаторы 1 и 2 соединены соответственно с вторыми входами второго и третьего сумматоров 5 и 6, выходы которых соединены со вторыми входами второго и первого перемножителей 15 и 13 соответственно. Первые выходы первого и второго квантователей 16 и 17 соединены с первым и вторым входами четвертого сумматора 7 соответственно. Выходы первого и второго аттенюаторов 1 и 2 соединены соответственно, с первым и вторым входами пятого сумматора 8, выход которого соединен с входом третьего перемножителя 21, с другим входом которого соединен выход четвертого сумматора 7. Выход третьего перемножителя 21 соединен с первым входом шестого сумматора 9, второй вход которого соединен с выходом первого сумматора 4, а выход - с входом петлевого фильтра 18.

Первый вход первого сумматора 4 и вторые входы второго, третьего и четвертого сумматоров 5-7 являются инверсными.

Демодулятор сигналов КАМ-16 работает следующим образом.

На выход устройства поступает сигнал КАМ-16, имеющий вид S_вх= A+ cosω_ot+B+ sinω_ot , (1) где А, В, С, D - передаваемые данные, принимающие значения +1 или -1; ω_o - несущая частота сигнала.

Пусть с выхода управляемого генератора 19 на второй вход первого фазового детектора 10 и вход фазовращателя 20 поступает сигнал S_оп=cos(ω_ot+ϕ),(2) где ϕ- фазовая расстройка между несущей частотой входного колебания и сигналом управляемого генератора 19.

Тогда на выходах первого фильтра нижних частот 12 и второго фильтра нижних частот 14 формируются сигналы, имеющие вид соответственно: (3) Первый и второй квантователи 16, 17 устроены так, что при малых углах ϕ<ϕ^*(ϕ^*= 16^о53^I , см. фиг. 2) на их первых выходах формируются величины А и В соответственно, а на их вторых выходах - величины С и D соответственно (см. формулу 2).

Тогда при малых значениях ϕ(ϕ<ϕ^*), учитывая выражения (3) и логику работы квантователей 16 и 17, после математических преобразований получаем выражение для сигнала на выходе шестого сумматора 9: U₉ = 1,5sin ϕ + (AD - CB)(cos ϕ - 1). (4) Аналогичные расчеты, проведенные для известного устройства, показывают, что при том же ограничении на углы ϕ(ϕ<ϕ^*) выражение для сигнала на входе петлевого фильтра-прототипа имеет вид U = 2,5sin ϕ + (AC + BD)sinϕ . (5) Матожидание выражений (4) и (5) представляет собой дискриминационные характеристики предложенного устройства и устройства-прототипа соответственно. Дисперсии выражений (4) и (5) определяют манипуляционные шумы в цепях восстановления несущей частоты. Качественный сопоставительный анализ выражений (4) и (5), а также вывод выражений вида (4) и (5) при ϕ>ϕ^*(и расчет дискриминационных характеристик в диапазоне изменения ϕ от ϕ^* до 45^о) в аналитическом виде практически невозможен.

Моделирование на ЭВМ показало, что дискриминационная характеристика предложенного не имеет нежелательных точек ложных захватов.

Кроме того, на линейном участке дискриминационной характеристики устройство имеет существенный выигрыш по отношению сигнал восстановленной несущей/манипуляционный шум в сравнении с известным устройством.

Выигрыш по отношению сигнал/манипуляционный шум в цепи восстановленной несущей обеспечивает повышение помехоустойчивости демодулятора.

Таким образом, демодулятор имеет повышенную помехоустойчивость за счет устранения точек ложного захвата по фазе и за счет увеличения отношения сигнал восстановленной несущей/шум.

Формула изобретения

ДЕМОДУЛЯТОР СИГНАЛОВ ШЕСТНАДЦАТИПОЗИЦИОННОЙ КВАДРАТУРНОЙ АМПЛИТУДНОЙ МАНИПУЛЯЦИИ, содержащий петлевой фильтр, выход которого соединен с входом управляемого генератора, выход которого соединен с первым входом первого фазового детектора и входом фазовращателя, выход которого подключен к первому входу второго фазового детектора, второй вход которого подключен к второму входу первого фазового детектора и является входом демодулятора, выход первого фазового детектора соединен через первый фильтр нижних частот с входом первого квантователя и первым входом первого перемножителя, выход которого подключен к первому входу первого сумматора, второй вход которого подключен к выходу второго перемножителя, первый вход которого подключен к входу второго квантователя и выходу второго фильтра нижних частот, вход которого подключен к выходу второго фазового детектора, отличающийся тем, что, с целью повышения помехоустойчивости, введены второй, третий, четвертый, пятый и шестой сумматоры, два аттенюатора, решающий блок и третий перемножитель, выход которого соединен с первым входом шестого сумматора, второй вход которого подключен к выходу первого сумматора, первый выход первого квантователя соединен с первым входом второго сумматора, с первым входом четвертого сумматора и первым входом решающего блока, второй вход которого подключен к первому выходу второго квантователя, к первому входу третьего сумматора и второму входу четвертого сумматора, выход которого соединен с первым входом третьего перемножителя, второй вход которого подключен к выходу пятого сумматора, первый вход которого подключен к второму входу второго сумматора и выходу первого аттенюатора, вход которого подключен к второму выходу первого квантователя и третьему входу решающего блока, четвертый вход которого соединен с вторым выходом второго квантователя и входом второго аттенюатора, выход которого соединен с вторым входом пятого сумматора и вторым входом третьего сумматора, выход которого подключен к второму входу первого перемножителя, при этом выход шестого сумматора соединен с входом петлевого фильтра, выход второго сумматора подключен к второму входу второго перемножителя, а выходы решающего блока являются выходами устройства.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3