Устройство для демодуляции сигналов с фазовой манипуляцией

Устройство для демодуляции сигналов с фазовой манипуляцией

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДЕМОДУЛЯЦИИ СИГНАЛОВ СФАЗОВОЙ МАНИПУЛЯЦИЕЙ, содержащее элемент задержки, первый перемножитель, первый вход которого соединен с первым входом первого фазового детектора, второй вход которого соединен с первым входом второго фазового детектора, выход которого через первый решающий блок подключен к второму входу первого перемножителя, выход которого соединен с входом фильтра, причем выход первого фазового детектора подключен к входу второго решающего блока , отличающе еся тем, что, с целью повьппения помехозащищенности , в него введены первый, второй и третий вычитающие блоки, первый и второй регулируемые фазовршцатели, второй перемножитель и фильтр, помехи , выход которого соединен с первым входом первого вычитающего блока и с входом первого регулируемого фазовращателя , выход которого подключен к первому входу второго вычитающего блока, второй вход которого соединен с входом элемента задержки, выход которого подключен ко второму входу первого вычитающего блока к к первому входу третьего вычитающего блока , второй вход которого подключен к выходу второго перемножителя, первый вход которого соединен с выходом второго регулируемого фазовращателя и с первым входом второго фазового детектора, второй вход которого подкпючен к выходу второго вычитаощего блока, причем выход третьего вычитающего блока соединен с входом фильтра помехи, выход первого вычитающего блока соединен с первым входом первого перемножителя, вторЫ вход которого подключен к второму входу второго перемножителя, а выход фильтра подключен к входу второго регулируемого фазовращателя.

СОЮЗ С08ЕТСННХ

МЦЮЛ

РЕСГфБЛИК

6% (11) 2

ИЯ) Н 04 L 27 22 (21) 3620772/18-09 (22) 11.07.83 (46) 15.09.84. Бюл. ¹ 34 (72) С.П.Харченко, М.П.Зинов, А.В.Романов и А.Г.Сотников (53) 621.376.52(088.8) (56) 1. Тихонов В.И. и др. Нелинейная фильтрация и квазикогерентный прием сигналов. М., Советское радио", 1975, с. 640.

2. Авторское свидетельство СССР № 684766, кл. Н 04 L 27/22, 1978 (прот отип) . (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДЕМОДУЛЯЦИИ

СИГНАЛОВ С ФАЗОВОЙ МАНИПУЛЯЦИЕЙ, содержащее элемент задержки, первый перемножитель, первый вход которого соединен с первым входом первого фазового детектора, второй вход которого соединен с первым входом второго фазового детектора, выхор которого через первый решающий блок подключен к второму входу первого перемножителя, выход которого соединен с входом фильтра, причем выход первого фазового детектора подключен к входу второго решающего блока, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения помехозащищенности, в него введены первый, второй

I и третий вычитаннщ е блоки, первый и второй регулируемые фазовращатели, второй перемножитель и фильтр. помехи, выход которого соединен с первым входом первого вычитающего блока и с входом первого регулируемого фазовращателя, выход которого подключен к первому входу второго вычитающего блока, второй вход которого соединен с входом элемента задержки, выход которого подкпючен ко второму входу первого вычитающего блока и к первому входу третьего вычитающего блока, второй вход которого. подключен к выходу второго перемножителя, пер- I вый вход которого соединен с выходом второго регулируемого фаэовращателя и с первым входом второго фазового детектора, второй вход которого подключен к выходу второго вычитающего блока, причем выход третьего вычитающего блока соединен с входом фильтра помехи, выход первого вычитающего блока соединен с первым входом первого перемножителя, второй вход

I которого подключен к второму входу второго перемножителя, а выход фильтра подключен к входу второго регулируемого фазовращателя.

11139

4 изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано для демодуляции дискретных сообщений, передаваемых методом фазовой манипуляции.

Известно устройство для оптимального приема сигнала на фоне флуктуационной и коррелированной помех, содержащее два канала, каждый из которых состоит из последовательно сое- 10 диненных усилителя, сумматора и узкополосного фильтра, выход которого соединен с соответствующим входом выходного сумматора, выход которого подключен к входу вычитателя, выходы которого через дополнительный усилитель соединены с другими входами сумматоров каждого канала, входы усилителей которых подключены к соответствующим выходам вычитателя fl) .

Недостатком этого устройства является низкая помехозащищенность приема дискретной информации, передаваемой на фоне случайной сосредоточенной и флуктуационной помех методом фазовой манипуляции.

Наиболее близким техническим решением к данному изобретению является устройство для демодуляции сигналов с фазовой манипуляцией, содержащее элемент задержки, первый перемножитель, первый вход которого соединен с первым входом первого фазового детектора, второй вход которого соединен с первым входом второго фазового детектора, выход которого через первый решающий блок подключен к второму входу первого перемножителя, выход которого соединен с входом фильтра, причем выход первого фазового детектора подключен к входу 4О второго решающего блока 12), Однако это устройство обладает недостаточной помехозащищенностью приема фазоманипулированных сигналов в условиях одновременного воздействия 45 случайных сосредоточенных и флуктуационных помех.

Цель изобретения — повышение помехозащищенности.

Для достижения указанной цели в 0 устройство для демодуляции сигналов с фазовой манипуляцией, содержащее элемент задержки, первый перемножитель, первый вход которого соединен с первым входом первого фазово- 55

ro детектора, второй вход которого соединен с первым входом второго фазового детектора, выход которого

О2 через первый решающий блок подключен к второму входу первого перемножи.теля, выход которого. соединен с sxoдом фильтра, причем выход первого фазового детектора подключен к входу второго решающего блока, введены первый, второй,и третий вычитающие блоки, первый и второй регулируемые фазовращатели, второй перемножитель и фильтр помехи, выход которого соединен с первым входом первого вычитающего блока и с входом первого регулируемого фазовращателя, выход которого подключен к первому входу второго вычитающего блока, второй вход которого соединен с входом элемента задержки, выход которого подключен ко второму входу первого вычитающего блока и к первому входу третьего вычитающего блока, второй вход которого подключен к выходу второго перемножитепя,первый вход которого соединен с выходом второго регулируемого фазовращателя и с первым входом второго фазового детектора, второй вход которого подключен к выходу второго вычитающего блока, причем выход третьего вычи,тающего блока соединен с входом фильтра помехи, выход первого вычитающего блока соединен с первым входом первого перемножителя, второй вход которого подключен к второму входу второго перемножителя, а выход фильтра подключен к входу второго регулируемоro фазовращателя.

На чертеже изображена структурная электрическая схема предложенного устройства.

Устройство содержит элемент 1 задержки, первый, второй и третий вычитающие блоки 2-4, первый и второй регулируемые фазовращатели 5 и б, первый перемножитель 7, фильтр 8, первый и второй фазовые детекторы 9 и 10, фильтр l! помехи, первый и второй решающие блоки. 12 и 13, второй перемножитель 14.

У стр ой ст во р абот ает сл еду ющи м образом.

Предположим, что на е го вход сначала поступает только замирающий полезный сигнал S(t) в смеси с флукту— ационным шумом Il(t) т.е.

y8i=<(t) n(t(=6А(сов(и,аtp(t>)t ((((» дискретный информационный параметр, характеризующий

ФМ сообщение;

1113902

55

A(t) q(t) — случайные амплитуда и фаза полезного сигнала;

Ы,=2 т — несущая частота.

В этом случае начинается процесс "запитки" фильтра 8, т.е. процесс вхождения фильтра 8 в стационарный режим фильтрации. Фильтр 8 при этом формирует опорное колебание,10 квазикогерентное с принимаеиим сигналом. Это обеспечивается за счет формирования фильтром 8 оценочных значений случайно изменяющихся параметров сигнала q+(t) и А (t), 15 где знак означает оценку соответствующего параметра, т.е.. опорное колебание выделено из принимаемого.

На первый вход фазового детектора 10 поступает опорное колебание с 20 фильтра 8, деманипулированное в перемножителе 7,с помощью обратной связи по решению, причем опорное колебание для фазового детектора 10 при демодуляции очередной посылки 25 формируется за счет предыдущей посылки.

Опорное колебание на входе фильтра 8 можно записать в виде отАЧо1= тат "т®сов(Ыо +() т 1 <9o);(2) где P =Ю, (Т+ g+ ) — набег фазы за счет прохождения полезного сигнала через элемент 1 задержки на время

Т и фильтр 8 с време нем задержки задержкой сигнала в вычитающем блоке 2 и перемножителе 7 можно пренебречь; знак "Т" при оцененных араметрах A (t) и Р" (t) означа 40 ет, что опорное колебание выделено из задержанного на время Т входит)го сигнала;

+ =+1 — оценка дискретного параметра, получаемая на выходе решающего блока )2 и подаваемая на первый вход перемножителя 7.

Опорное колебание на выходе регулируемого фазовращателя 6 имеет вид

В„К=В,В,А,(й ж(ы,t>q (Ц), (3) т.е. функцией регулируемого фазовращателя 6 является компенсация регулярного набега фазы.

Так как сигнал на первом входе фазового детектора 9 и опорное колебание íà его втором входе приналлежит одинаковому временному интервалу, то окончательное решение о дискретном параметре принимается в решающем блоке 13. Это повышает помехоустойчивость. Цена тому— задержка решения на время 2Т Ъ т относительно входного сигнала S(t) .

Таким образом, на выходе решающего блока 12 имеется оценка дискретного параметра 4. а на выходе фазовращателя 6 — опорное колебание (3). Если пренебречь влиянием ошибок снятия манипуляции, т. е. положить в формуле (31 +тЯ» =1, что справедливо при вероятности ошибки Ро и !О

-2 то вместо выражения (3) можно записать от()= ()с08(цд1Ф((Ц1) (4) Тогда на выходе перемножителя ) 4 будет оденка полезного сигнала.

5,"(ц=6 1,(цсоь(и, тц (t)), задержанного на время Т.

При напичии случайной сосредоточенной помехи S „(t) смесь y(t) можно представить в виде (tl=s(tlirt„(t) МЦ=ЮМ) сов(а, )(()1

+ А „Ю сов (м„ w q Ä(t)j t и ()" где А„(т.) и п(С) — случайно изменяющиеся амплитуда и фаза помехи;

0o> = 7.zf частота помехи.

Тогда на выходе вычитающего блока 4 будем иметь (тф- "(ti = т® S т® 5„ò(tl )(tl ° „(1.,(М пИ, т() т(") т() сированный полезный сигнал.

Чем больше отношение сигнал/помеха+шум и время Х случайных параметров A(t) и g (t) сигнала, тем лучше качество оценивания полезного сигнала S(t), тем больше его оценка

$ (с) соответствует сигналу Б (t) тем меньше нескомпенсированный сигнал àS<(t), Фильтр ll помехи .осущеСтвляет выделенйе случайной сосредоточенной помехи Зят (t) из смеси (6) шума и нескомпенсированного сигнала g5 (t). На его выходе присутствуют следующие компоненты:

1113902

5, (,q„) = "„,(t,q„) 6,(tl=

1 т ®соЬЫв Яит (1) Фт п1 1» эт ((7)

Здесь ъ S (t) — неотфильтрованный остаток сигнала а S (t);

S„(t,ф,) — оцененная помеха, получившая в элементе 1 задержки и фильтре 1! помехи регулярный набег фазы» f„Ып(Т+ tgew Ipe 4eq время задержки помехи в фильтре 11 помехи. Тогда на выходе вычитающего блока 2 получим смесь

,Ф-,() „(t)- "„,ф- ь, (О n(t)= эт(tl a5„т(t)- бает(t)>n(t) (8) где h Бат (т.) пенсированная помеха.

Чем лучше качество оценивания сигнала и помехи, а также фильтрации нескомпенсированного сигнала в фильтре 11 помехи, тем меньше нескомпен-, сированная помеха дЯттт (t) и сигнал Б (t) . Наблюдаемая смесь (8) подается на вход перемножителя 7 для снятия манипуляции с сигнала и далее на фильтр 8, где осуществляется выделение опорного сигнала из смеси (8) зо

Поэтому в присутствии случайной со средоточенной помехи вместо выраже ния (4т имеем следующий опорный сигнал

» от (") = от ®» Ю () - т () Здесь у Бттт (t) — неотфильтрованный остаток помехи ь Бщ (t): ьБт (t) — остаток нескомпен- 4О сированного сигнала д S (t) после двойной фильтр ации.

Регулируемый фазовращатель 5 компенсирует регулярный набег фазы фт.

Поэтому на его выходе с учетом выражения (71 получим смесь тф mBI cos(u»t»»»» (gq»»q у

При этом на выходе вычитающего блока 3 имеем () = ® S„(t) -S, (Цп() =5® n(t) 1„Ю Сои(и t < q и(Ц1 тот(t)

Если изменения случайных параметров помехи и сигнала на посылке весьма незначительны, что характерно для средне и высокоскоростных систем передачи информации, то

Ь „т®= Зт„®- э „,Ф -o ., (ц=.,"()-.,(с) - о и,соответственно. ь, () = О

В этом случае прием осуществляется на фоне только белого шума (помехи скомпенсированы практически полностью) и обеспечивается выигрыш в помехозащищенности до 30-35 дБ.

Если изменения случайных параметров сигнала и помехи на посылке существенны » низкая скорость передачи информаци), то качество компенсации помехи ухудшается. Ухудшается также и помехозащищенность квази-. когерентного приема замирающего сигнала, т.е. выигрыша нет. Однако случай низких скоростей передачи информации в настоящее время не столь важен для практики, так как современные требования направлены на по,вь1шение пропускной способности линий

=вязи.

Таким образом, предлагаемое устройство, реализуя радиоэлектронный метод подавления замирающей помехи в средне- и высокоскоростных каналах связи со случайными параметрами, обеспечивает повышение помехозащищенности до 30-35 дБ.

1113902

Составитель В. Чибисов

Техр ед Jl. Êoöþáíÿê

Корректор А. Зимокосов

Редактор С. Тимохина

Подписное

Филиал ППП "Пател г", г. Ужгород, ул . Проектная,4

Заказ 6635/45 Тираж 634

BHHHIIH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, 1 аушская наб., д. 4/5