Способ демодуляции фазоманипулированных сигналов

Изобретение относится к способам демодуляции фазоманипулированных сигналов и может быть использовано в системах обнаружения или самонаведения, а также телеметрии подводных аппаратов. Технический результат заключается в повышении помехоустойчивости демодуляции фазоманипулированных сигналов путем осуществления полной синхронизации модуляционного сигнала с помощью инвариантных последовательностей независимых от случайности фазы принимаемого сигнала. В способе усиливают или ограничивают сигнал, осуществляют дискретизацию его по переходам через нуль, преобразуют в двоичный код и запоминают в оперативной памяти, измеряют несущую и сравнивают с пороговым уровнем. Двоичный сигнал, поступающий из оперативной памяти, подвергают декодированию в виде кода, при этом выделяют максимальный по уровню сигнал, соответствующий декодируемому коду, и вычитают его из поступающего из оперативной памяти сигнала. Полученную несущую подвергают прямому булевому преобразованию над полем Галуа GF(2ⁿ), складывают сопряженные преобразования и полученный вектор подвергают последовательно унитарному преобразованию над полем Галуа GF(2ⁿ) и преобразованию Уолша. По достижении порогового уровня определяют несущую демодулированную частоту. 3 ил., 3 табл.

 

Изобретение относится к области радиотехники, а именно к способам демодуляции фазоманипулированных сигналов, и может быть использовано, например, в гидролокаторах обнаружения, системах целеуказания, самонаведения и телеметрии подводных аппаратов.

В настоящее время известны способы и устройства демодуляции сигналов (см. патенты US №4039961 от 02.08.1977 г., №4065722 от 27.12.1977 г., №4090145 от 16.05.1978 г., патент RU №2326502 от 10.06.2008 г.).

Известные способы демодуляции обладают пониженной точностью и сложностью обработки информации, а также пониженной помехоустойчивостью.

Была сделана попытка повысить помехоустойчивость демодуляции фазоманипулированных сигналов путем осуществления полной синхронизации модуляционного процесса на всем интервале существования информационного сигнала T, состоящего из модуляционной последовательности n-импульсов Т=nτ (а.с. СССР №244434 от 30.01.1984 г.).

Проинтегрированные на интервале длительности модуляционного процесса кванты по превышению порогового уровня принимают в качестве «единичного» символа последовательности фазоманипулированного сигнала, а при отсутствии превышения порогового уровня в виде «нулевого» символа последовательности как для сравниваемой с местно-генерируемой несущей, так и для несущей, сдвинутой на π/2. Полученные кодовые последовательности сравнивают, интегрируют с опорной модуляционной двоичной последовательностью на всем интервале модуляционного процесса T, суммируют результаты интегрирования и по достижении наперед заданного значения принимают решение о сходстве с передаваемой кодовой последовательностью. Такая процедура демодуляции синхронизируется местно-генерируемой несущей в пределах частот ΔΩ=1/T=1/nτ. При этом повышение помехоустойчивости будет пропорционально корню квадратному из учета сложности в раз. К сожалению, из-за потери инвариантности при случайном сдвиге по фазе принимаемого сигнала по прежнему происходит срыв синхронизации.

Наиболее близким по технической сущности к заявленному изобретению является способ демодуляции фазоманипулированных сигналов в телеметрических системах («Вопросы кораблестроения». - 1982 г. - Выпуск 15). Такой способ демодуляции фазоманипулированных сигналов основан на том, что сигнал ограничивают по переходам через нуль, дискретизируют в виде двоичных квантов, полученные кванты сравнивают с местно-генерируемой несущей и несущей сдвинутой на π/2, интегрируют в полосе частот, задаваемой длительностью модуляционного фазоманипулированного импульса, суммируют и по превышению порогового уровня принимают в качестве «единичного символа» последовательность фазоманипулированного сигнала, а при отсутствии превышения порогового уровня в виде «нулевого символа» последовательности. Полученный двоичный код сравнивают с опорной модуляционной двоичной последовательностью, интегрируют и по достижении наперед заданной величины принимают решение о сходстве с передаваемой кодовой последовательностью.

Недостатком такого способа демодуляции является его невысокая помехоустойчивость вследствие срыва синхронизации по фазе на участках существования модуляционной двоичной последовательности. Это обусловлено тем, что в известном способе сравнение осуществляется с местно-генерируемой несущей дискретно на интервалах существования модуляционного процесса двоичной последовательности длительностью τ в пределах полосы частот ΔF≅1/τ.

Вследствие влияния шумов такое интегрирование может привести к ошибочной демодуляции фазоманипулированного импульса модуляционного процесса, что, в свою очередь, приводит к неправильной демодуляции всего сигнала.

Целью настоящего изобретения является повышение помехоустойчивости демодуляции фазоманипулированных сигналов путем осуществления полной синхронизации модуляционного сигнала с помощью инвариантных последовательностей независимых от случайности фазы принимаемого сигнала.

Поставленная цель достигается тем, что в способе демодуляции фазоманипулированных сигналов, основанном на усилении (ограничении) сигнала, дискретизации его по переходам через нуль, преобразовании в двоичный код и запоминании в оперативной памяти, измерении несущей и сравнении измеренного значения с пороговым уровнем, двоичный сигнал, поступающий из оперативной памяти, подвергают декодированию в виде кода, при этом выделяют максимальный по уровню сигнал, соответствующий декодируемому коду, и вычитают его из поступающего из оперативной памяти сигнала.

Полученную несущую подвергают прямому булевому преобразованию над полем Галуа GF(2ⁿ), складывают сопряженные преобразования и полученный вектор подвергают последовательно унитарному преобразованию над полем Галуа GF(2ⁿ) и преобразованию Уолша. Затем по достижении порогового уровня определяют несущую демодулированную частоту.

Сущность изобретения поясняется блок-схемой (фиг. 1), где приняты следующие обозначения:

1 - усилитель-ограничитель по переходам через нуль вместе с дискретизатором;

2 - оперативная память;

3 - блок декодирования;

4 - сумматор-вычитатель;

5 - прямое булево преобразование;

6 - суммирование сопряженных преобразований над полем Галуа GF(2ⁿ);

7 - унитарное преобразование над полем Галуа GF(2ⁿ);

8 - преобразование Уолша;

9 - пороговый уровень.

Согласно заявленному способу демодуляции фазоманипулированных сигналов входной сигнал ограничивают в усилителе-ограничителе 1, дискретизируют в виде двоичных квантов и запоминают в оперативной памяти 2.

Из оперативной памяти 2 сигнал направляют на блок декодирования 3, который функционирует на основе принципа максимума Понтрягина, где выделяют максимальный по уровню сигнал, соответствующий декодируемому коду, который затем вычитают на сумматоре-вычитателе 4 из поступающего из оперативной памяти 2 сигнала. Полученную несущую подвергают дальнейшей демодуляции последовательно с помощью прямого булевого преобразования 5, суммированием сопряженных преобразований 6, унитарного преобразования над полем Галуа GF(2ⁿ) 7 и преобразования Уолша 8. По достижении порогового уровня 9 определяют несущую демодулированную частоту.

В таблице 1 представлено унитарное преобразование над полем Галуа GF(2⁵).

В таблице 2 представлено преобразование, полученное на выходе блока суммирования сопряженных преобразований 6, выполненного над полем Галуа GF(2⁵) согласно неприводимого примитивного полинома x⁵⊕x²⊕1.

В таблице 3 представлено унитарное преобразование над полем Галуа GF(2⁵) после преобразования, вектор которого распознается с помощью преобразования Уолша 8 по пороговому уровню 9 как столбец матрицы.

Таким образом, предлагаемый способ демодуляции фазоманипулированных сигналов демонстрирует высокую помехозащищенность как от случайных помех, так и за счет доплеровских сдвигов по частоте. При этом увеличивается разрешающая способность передачи информации (как по частоте, так и по дальности) при проведении подводных исследований в условиях сильно шумящей среды без усложнения схемы электроакустической аппаратуры.

Способ демодуляции фазоманипулированных сигналов, основанный на усилении- ограничении сигнала, дискретизации его по переходам через нуль, преобразовании в двоичный код и запоминании в оперативной памяти, измерении несущей и сравнении измеренного значения с пороговым уровнем, отличающийся тем, что двоичный сигнал, поступающий из оперативной памяти, подвергают декодированию в виде кода, при этом выделяют максимальный по уровню сигнал, соответствующий декодируемому коду, и вычитают его из поступающего из оперативной памяти сигнала, полученную несущую подвергают прямому булевому преобразованию над полем Галуа GF(2ⁿ), складывают сопряженные преобразования и полученный вектор подвергают последовательно унитарному преобразованию над полем Галуа GF(2ⁿ) и преобразованию Уолша, затем по достижении порогового уровня определяют несущую демодулированную частоту.