Устройство адаптивного приема дискретных сигналов с амплитудно-фазовой модуляцией

Устройство адаптивного приема дискретных сигналов с амплитудно-фазовой модуляцией

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к электросвязи . Цель изобретения -, повьшение помехоустойчивости от мультипликативных помех„Устройство содержит автоматический регулятор i уровня, «олосовой фильтр 2, фазовращатель J, . АЦП 4, адаптивный корректор 5, демодулятор 6, решающий блок 7, декодер (Л с: Ьо О г 00 со

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТ ИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (51)4 H 04 В 1 10

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

К AST0PCH0MY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4064427/24-09 (22) 15.05.86 (46) 07.05.87 ° Бюл. 1Ф 17 (71) Ленинградский электротехнический институт связи им. M.A.Áoí÷-Бруевича (72) К.Ф.Астапкович, В.Ф.Буянов, И.И.Захаров, Б.П.Калмыков,. С.И.Лопатин, А.А.Нейман, Э.П.Перфильев и О.Т.Сивов (53) 621.391.1(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 832731, кл. Н 04 В 1/10, 1978..SU„„1309319 А 1 (54) УСТРОЙСТВО АДАПТИВНОГО ПРИЕМА

ДИСКРЕТНЫХ СИГНАЛОВ С АМПЛИТУДНО-ФАЗОВОЙ МОДУЛЯЦИЕЙ (57) Изобретение относится к электросвязи. Цель изобретения вЂ,повьппение помехоустойчивости от мультипликативных помех. устройство содержит автоматический регулятор 1 уровня, нтолосовой фильтр 2, фазовращатель S, АЦП 4, адаптивный корректор 5, демодулятор 6, решающий блок 7, декодер

1 309.1 1

8, блоки вычисления (БВ) 9 и 18 ошибок, блок тактовой синхронизации IO, детекторы 11, 12 и 13 качества, перемножители 14, 15, 16 и 17, блок формирования 19 сигнала запрета подстройки адаптивного корректора, элемент И-НЕ

20, элемент И 21, БВ 22 коэф. адаптивной фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ) опорного колебания, блок 23 адаптивной:ФАПЧ опорного колебания, блок 24 стационарной.ФАПЧ опорного колебания и сумматор 25. Для предотвращения расстройки адаптивных систем при воздействии на передаваемый сиго нал мультипликативных помех в устройстве предусмотрено прекращение пол стройки адаптивных систем в зависимости от величины остаточной среднеквад ратичной ошибки компенсации искажений. вносимых каналом связи. При наличии в канале связи качаний фазы несущего колебания с неизвестной девиацией и частотой наилучшую компенсацию фазовых флуктуаций несущего колебания обеспечивает применение комбинированной системы синхронизации опорного колебания, что способствует повышению помехоустойчивости устройства. I ил.

Изобретение относится к электросвязи и может использоваться в технике передачи данных.

Цель изобретения — повышение помехоустойчивости от мультипликативных помех.

На чертеже изображена структурная электрическая схема предлагаемого устройства.

Устройство адаптивного приема дискретных сигналов с амплитудно-фазовой модуляцией содержит автоматический регулятор 1 уровня, полосовой фильтр

2, фаэовращатель 3, аналого-цифровой преобразователь 4, адаптивный корректор 5, демодулятор 6, решающий блок

7, декодер 8, первый блок 9 вычисления ошибок, блок 10 тактовой синхронизации, первый 11, второй 12 и третий 13 детекторы качества, четвертый

14, третий 15, второй 16, первый 17 перемножители, второй блок 18 вычисления ошибок, блок 19 формирования сигнала запрета подстройки адаптивного корректора, элемент И-НЕ 20, элемент И 21, блок 22 вычисления коэффициента адаптивной фазовой автоподстройки частоты опорного колебания, блок 23 адаптивной фазовой автоподстройки частоты опорного колебания, блок 24 стационарной фазовой автоподстройки частоты опорного колебания, сумматор 25.

Устройство работает следующим образом.

Принимаемый сигнал поступает на вход автоматического регулятора 1 уровня, который обеспечивает нормаль— ное функционирование устройства адаптивного приема при изменении уровня входного сигнала на „6дБ относитель+6 но номинального значения.

Затем принимаемый сигнал поступает на вход полосового фильтра 2, обеспе10 чивающего подавление внеполосовых составляющих аддитивного шума. С выхода полосового фильтра 2 сигнал подается на входы фазовращателя 3 и аналогоt5 цифрового преобразователя 4, а также на управляющий вход автоматического регулятора 1 уровня. Введение в цепь подстройки автоматического регулятора

1 .уровня принимаемого сигнала, поло20 сового фильтра 2 позволяет снизить влияние аддитивного щума на коэффициент передачи автоматического регулятора 1 уровня. Фазовращатель 3, обладая равномерной амплитудно-частотной

25 характеристикой, вносит фазовый сдвиг на 90 во всей полосе частот принимаемого сигнала и служит для формирования его квадратурной составляющей, которая подается на второй вход ана® лого-цифрового преобразователя 4.

С выходов аналого-цифрового преобразователя 4 отсчеты синфазной х и квадратурной х „ составляющих принимаемого сигнала, взятые с частотой дискретизации, в два раза превышающей

35 тактовую частоту, поступают на входы

3 13О9 адаптивного корректора 5 и блока 10 тактовой синхронизации. Как отсчеты принимаемого сигнала, так и коэффициенты передачи регуляторов адаптивного корректора 5, а также сигналы на последующих стадиях обработки являются комплексными, т.е. имеют синфазную и квадратурную составляющие.

Адаптивный корректор 5 представляет собой нерекурсивный цифровой фильтр10

) настраиваемый по критерию минимума среднеквадратичной ошибки (СКО). Он реализован на линии задержки с отводами, расположенными через половину единичного интеРвала Т (Т=1/йт, где f < -15 тактовая частота). Регуляторы выполнены на умножителях. Сигналы с выходов умножителей объединяются сумматорами. Алгоритм адаптивной коррекции

Ъ описывается уравнением 20

>(2

У =W (;С Х„СЕ +Х„), (1)

Д=-й/2

rPe Y„=I«+j Тэ отсчет откоРРектиРО ванного сигнала на и-м единичном интервале;

Wk — коэффициент равный

1, если k четное, и равный О если k неФ

30 четное;

N — число отводов линии задержки адаптивного корректора;

X1 =xgg+jxsg отсчет сигнала на

1-м отводе линии за-35 держки адаптивного корректора;

С =с +jc — значение коэффициен4n) е с9 зР та передачи 1-ro pe40 гулятора.

Коэффициент передачи 1-ro регулятора адаптивного корректора определяется в соответствии со стохастическим . алгоритмом минимума CKG уравнением

С р =С р -К),ерХ„< (2)

1 где К вЂ” малое вещественное число, определяющее шаг подстройки адаптивного корректора;

e =e +je ошибка подстройки адаптивноll сп р

ro корректора и системы тактовой синхронизации.

Выбор частоты дискретизации прини-55 маемого сигнала в соответствии с теоремой Котельникова предполагает использование в устройстве приема адаптивного корректора с двойным строби319 4 рованием, отводы линии задержки которого расположены через интервал Т/2 °

Отсчеты откорректированного сигнала Y поступают на вход демодулятора

6, который осуществляет перенос принимаемого сигнала в полосу эквивалентного низкочастотного канала и компенсацию флуктуаций фазы несущего колебания. Работа демодулятора 6 описывается уравнением

S„=Y„exp(ЗЧ и) п(созМ jsltl4 „), (3) где Sí =sсн +

+jss„ — отсчет демодулированного сигнала;

М „ — оценка фазы несущего колебания (фаза опорного колебания), Демодулятор 6 состоит иэ умножителя и преобразователя оценки фазы несущего колебания, формируемой системой синхронизации опорного колебания, в отсчеты комплексного опорного колебания, используемого при когерентной демодуляции принимаемого сигнала.

Демодулированный сигнал поступает на входы решающего блока 7 и детекторов 11-13 качества, блоков 9, 18 вычисления ошибки.

Решающий блок 7 осуществляет поэлементную оценку информационных сим-. волов в соответствии с уравнением — (зси-ас ) +(ss)„а „), (4) л.

q л л где ап =ас +

+jason — оценка информационного символа на п-м единичном интервале, а а и л а — эталонные значеSn ния его составляющих для синфазного и квадратурного подканалов;

min ) ) — функция, равная а„=ас,+

a . .+ja <,, доставляющей ми1 нимальное значение выражению в фигурных скобках.

Очевидно, что процедура оценки информационного символа состоит в вычислении на каждом единичном интервале выражения в фигурных скобках уравнения (4) для всех возможных значений а =а с +а si и выбора такой а;, котоСi рой соответствует минимальное значение выражения в скобках . л

Оценка информационного символа а„= л ° л

=а „+jas ñ выхода решающего блока 7 подается на входы декодера 8, осуществляющего преобразование информационных символов в код, в котором информация поступает потребителю.

5 13О9319 ь

А.

Оценка информационного символа а„ и е„ с А3;- Третий детектор 13 качества поступает также на входы детекторов детекторов 1 1, I 2 качества характеризу-.

11 — 13 качества, блоков 9 и 18 вы- ется тем,что содержит реверсивный счетй в качестве эталонного сигнала. схемы сравнения.

Ошибка, используемая для подстрой- Когда в результате компенсации ки адаптивного корректора 5, а также адаптивными системами искажений, внотактового колебания в блоке 10 такта- симых каналом связи, СКО достигает вой синхронизации, формируется блоком минимального значения, равного АЗ, 9 вычисления ошибки в соответствии с 1О детектор 13 качества формирует логиуравнением ческую единицу, которая поступает в

Е„=Sn-а =(з „-а „ ) 1(зз„ -аз„ ). (5) блок 19, содеРжащии таймеР и RS-тРигОшибка, используемая для подстрой- гер. Логическая единица с выхода деки опорного колебания, формируется тектора 13 качества устанавливает блоком 18 вычисления ошибки в соответ-15 RS-триггер в нулевое состояние, что ствии с уравнением приводит к запрету подстройки адаптивр.(а зз а зр) (6) ного корректора, поскольку логический где цд — нормирующий множитель,,посту- ноль поступает на второй вход перемнопающий во второй блок 18 вычисления жителя 14 и обеспечивает формирование ошибки с третьего выхода решающего 20 нулевого сигнала подстройки адаптивблока 7. ного корректора 5.

Он обеспечивает приведение длин 1 всех векторов оценок информационных Повторное включение адаптивного символов к единичной окружности, что корректора 5 происходит, если е„ препозволяет устранить влияние амплитуд- 25 вышает значение А3 и за время, необной модуляции на работу систем синх- ходимое для настройки систем синхроронизации опорного колебания и повы- низации опорного и тактового колебасить помехоустойчивость устройства ний, они не смогли без участия адападаптивного приема дискретных сигна- тивного корректора 5 достичь значения лов с амплитудно-фазовой модуляцией. 30 ошибки, равного АЗ. При этом на выходе

С целью предотвращения расстройки детектора 13 качества формируется лоадаптивных систем при возцействии на гический ноль, который, поступая в передаваемый сигнал мультипликативных блок 19, осуществляет запуск таймера. помех в предлагаемом устройстве пре- Таймер формирует интервал времени, дусмотрено прекращение подстройки ада-35 необходимый для настройки систем синхптивных систем в зависимости от вели- ронизации опорного и тактового колечины остаточной СКО компенсации иска- баний. Если на протяжении этого интержений, вносимых каналом связи. Для вала на выходе детектора 13 сохраняэтого в него введены детекторы 11-13 ется логический ноль, то на выходе качества, элемент И-НЕ 20, элемент И 40 таймера формируется сигнал, устанав21, перемножители 14, 16, 17, а также ливающий на выходе RS-триггера логиблок 19 формирования сигнала запрета ческую единицу, что обеспечивает разподстройки адаптивного корректора„ решение дальнейшей подстройки адаптивСтруктуру детектора качества можно ного корректора 5. Чтобы исключить рассмотреть на примере первого детек- 45 из интервала времени, отводимого на тора 11 качества, содержащего сумма- настройку систем синхронизации опорторы и схемы возведения в квадрат., ного и тактового колебаний, время возобеспечивающие вычисление ошибки в действия на сигнал кратковременных соответствии с выражением перерывов связи и скачков уровня, прее„=(зср азад) +(з „a ) ° (7) 50 дусмотрено на время их действия преДетектор качества содержит также кращать работу таймера. Для этого в схему сравнения ошибки с эталонным блоке 19 используется сигнал, формизначением А (А1, А2 и АЗ соответст- руемый детектором 11 качества при превенно для первого, второго и третьего вышении ошибкой величины А1. детекторов 11, 12 и 13 качества) . При 55 Запрет подстройки адаптивного кор" этом схемы сравнения детекторов 11 — ректора 5 при достижении СКО минималь13 качества формируют логическую еди- ного значения предотвращает его расницу, если е„ А1, e„ А2 и е„ АЗ, стройку за счет воздействия аддитиви логический ноль, если е„(А1, е р А2 ного шума, а также кратковременных

1 30 93 перерывов связи и скачков уровня, что обеспечивает повышение помехоустойчивости устройства адаптивного приема.

Если СКО превышает значение А1, при котором использование всех оценок информационных символов для настройки адаптивных систем может привести к их расстройке, целесообразно использовать в качестве эталонов лишь оценки информационных символов с максимальной помехозащищенностью. При этом на выходе детектора 11 качества формируется логическая единица, которая поступает на второй вход элемента ИНЕ 20. Вместе с оценкой информационного символа на четвертом выходе решающего блока 7 формируется признак подстройки адаптивного корректора 5 и систем синхронизации, который поступает на первый вход элемента И-HE 2p

20. Признак подстройки адаптивных систем имеет значение логического ноля для информационных символов с максимальной помехозащищенностью и значе- ние логической единицы для остальных 25 информационных символов. Таким образом, при превышении ошибкой еп значения АЗ логическая единица с выхода детектора 11 качества перемножается с признаком подстройки адаптивных си-30 стем, что обеспечивает формирование на выходе элемента И-НЕ 20 логического ноля для информационных символов с недостаточной помехозащищенностью.

Сигнал с выхода элемента И-НЕ 20 пос- 35 тупает на первый вход элемента И 21, который обеспечивает формирование сигнала запрета подстройки адаптивных систем (логического ноля) при поступлении логического ноля с выхода де- 40 тектора 12 качества или с выхода элемента И-НЕ 20. Появление логического ноля на выходе элемента И 21 свидетельствует о запрете подстройки адаптивных систем и обеспечивает формиро- 45 вание нолевых значений ошибки на выходах перемножителей 16, 17. Появление логического ноля на выходе детектора 12 качества свидетельствует о превышении ошибкой величины А2, при 50 которой использование оценок информационных символов в качестве эталонного сигнала приводит к расстройке адаптивных систем.

Сигнал ошибки с выхода перемножителя 16 при наличии логической единицы на выходе элемента И 21 поступает на первый вход перемножителя 15, где

19 8 он перемножается с оценкой фазы несушего колебания в соответствии с уравнением е E„exP (j ч,„) -е „+j ез,„. (8)

Это позволяет использовать ошибку, вычисленную для демодулированного сигнала, для подстройки адаптивного корректора 5 и блока 10 тактовой синхронизации, оперирующих с полосовым сигналом.

Далее сигнал ошибки с выхода перемножителя 15 поступает в блок 10 тактовой синхронизации и через перемножитель 14 в адаптивный корректор 5.

Работа блока 10 описывается ураннением и К вЂ” вещественные числа, определяющие шаг изменения фазы тактового колебания (фазу момента стробирования принимаемого сигнала); а „=ез„(х „ +х с +хс - х сь )+е с (х -1 хоп+ хсзр-s ) (10)

Уравнение (9) описывает систему фазовой автоподстройки частоты тактового колебания второго порядка, которая обеспечивает компенсацию расхождения как фаз, так и частот тактовых генераторов устройств передачи и приема дискретных сигналов. Поскольку принимаемый сигнал стробируется н соответствии с теоремой Котельникова с частотой дискретизации, в два раза превышающей тактовую частоту, в блоке

10 тактовой синхронизации осуществляется прореживание сигнала дГ„ с тактовой частотой.

С выхода перемножителя 17 ошибка подстройки опорного колебания а „ поступает в систему синхронизации опорного колебания, которая включает -в себя блок 22, блоки 23 и 24 и сумматор 25.

Работа блока 23 описывается ураннением г„,„=Ч„ +К„аю„, (11) где коэффициент адаптивной системы фазовой автоподстройки частоты опор- ного колебания вычисляется в блоке 22 в соответствии с уравнением

К„,„=К„+К„В„а „, (12) где К вЂ” вещественное число, определяющее шаг изменения коэффициента, а В определяется уравнением

В и Вь В К + аЧ „° (13) 9 13093

Работа блока 24 стационарной фазовой автоподстройки частоты опорного колебания описывается уравнением

1 2 (14)

И lf .5 где К и К вЂ” вещественные числа, определяющие шаг изменения фазы опорного колебания в системе фазовой автоподстро" — 1p ки частоты второго порядка.

Суммарная оценка фазы несущего колебания равна (15) и вычисляется в сумматоре 25.

При наличии в канале связи качаний фазы несущего колебания с неизвестными девиацией и частотой наилучшую компенсацию фазовых флуктуаций несущего 2р колебания обеспечивает применение комбинированной системы синхронизации опорного колебания, что в значительной степени способствует повышению помехоустойчивости устройства адаптив 25 ного приема.

Формула изобретения

Устройство адаптивного приема дис- 3р кретных сигналов с амплитудно-фазовой модуляцией, содержащее автоматический регулятор уровня, выход которого соединен через полосовой фильтр с первым входом аналого-цифрового преобразова35 .теля, второй вход которого соединен с выходом полосового фильтра через фазовращатель, первый и второй выходы аналого-цифрового преобразователя через последовательно соединенные адап- 4р тивный корректор, демодулятор и решающий блок соединены с первым и вторым входами декодера, первый и второй выходы демодулятора соединены соответственно с первым и вторым входами 45 первого блока вычисления ошибок, первый и второй выходы решающего блока соответственно соединены с третьим и четвертым входами первого блока вычисления ошибок, о т л и ч а ю щ е — 5р е с .я тем, что, с целью повышения помехоустойчивости от мультипликативных помех, в него введены последовательно соединенные второй блок вычисления ошибок, первый перемножитель, блок стационарной фазовой автоподстройки частоты опорного ко тебания и сумматор, последовательно соединенные второй перемножитель, третий перемна19 10 житель и блок тактовой синхронизации, а также три детектора качества, четвертый перемножитель, элемент И, элемент И†HF. блок вычисления коэффициента адаптивной фазовой автоподстройки частоты опорного колебания и блок адаптивной фазовой автоподстройки частоты опорного колебания, причем первый и второй выходы аналого-цифрового преобразователя соответственно соединены с вторым и третьим входами блока тактовой синхронизации, первый выход решающего блока соединен с объединенными первыми входами всех детекторов качества и вторым блоком вычисления ошибок, второй выход решаю— щего блока соединен с объединенными вторыми входами всех детекторов качества и второго блока вычисления ошибок, третий вход которого соединен с третьим выходом решающего блока, четвертый выход которого соединен с первым входом элемента И-НЕ, второй вход которого объединен с первым входом блока формирования сигнала запрета подстройки адаптивного корректора и соединен с выходом первого детектора качества, третий вход которого объединен с третьими входами второго и третьего детекторов качества и четвертым входом второго блока вычисления ошибок и соединен с вторым выходом демодулятора, первый выход которого соединен с объединенными четвертыми входами первого, второго и третьего детекторов качества и пятым входом второго блока вычисления ошибок, выход второго детектора качества соединен с первым входом элемента И, выход которого соединен с объединенными первыми входами первого и второго перемножителей, второй вход второго перемножителя соединен с выходом первого блока вычисления ошибок, выход третьего детектора качества соединен с вторым входом блока формирования сигнала запрета подстройки адаптивного корректора, .выход которого через четвертый перемножитель соединен с третьим входом аналого-цифрового преобразователя, выход первого перемножителя соединен с объединенными входами блока вычисления, коэффициента адаптивной фазовой автоподстройки частоты опорного колебания и входом блока адаптивной фазовой автоподстройки.частоты опорного колебания, второй вход и выход которого соединены соответственно с выходом блока вычисления коэффи13093

19!

Составитель Н.Лазарева

Техред М.Ходанич 1 орректор А.Зимокосов

Редактор Н.Гунько

Заказ 1805/56 Тираж .639 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

11 циента адаптивной фазовой автоподстройки частоты опорного колебания и входом сумматора, подключенного к третьему входу демодулятора, третий выход которого соединен с вторым входом 5 третьего перемножителя, выход которого соединен с вторым входом четвертого перемножителя, выход полосового фильтра соединен с входом автоматического регулятора уровня.