Устройство приема дискретных сигналов с относительно- фазовой модуляцией низкой кратности

Устройство приема дискретных сигналов с относительно- фазовой модуляцией низкой кратности

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ.

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (5I) 4 Н 04 L 27/22

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ значения

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

IlO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4285244/24-09 (22) 15.07.87 (46) 23.03.89. Бюл. М 11 (71) Ленинградский электротехнический институт связи им. М.А.Бонч — Бруевича (72) К.Ф. Астапкович, B ..Ф. Буянов, В.П. Васильев, Л. H. Готгильф, В.А. Егоров, В.А. Жаренов, Э.П. Перфильев, В. Г. Федоров и В. С. Федоров (53) 621 . 394. 62 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 832731, кл. Н 04 В 1/10, 1981. (54) УСТРОЙСТВО ПРИЕМА ДИСКРЕТНЬ!Х

СИГНАЛОВ С ОТНОСИТЕЛЬНО-ФАЗОВОЙ МОДУЛЯЦИЕЙ НИЗКОЙ КРАТНОСТИ

Изобретение относится к электросвязи и может использоваться в тех— нике передачи данных.

Цель изобретения — повышение лов мехоустойчивости в условиях воздействия импульсных H мультилликативных помех.

На фиг. 1 и 2 изображена структурная электрическая схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит автоматический регулятор 1 уровня, лолосовой фильтр 2, аналого-цифровой преобразователь 3, цифровой преобразователь Гильберта 4, блок 5 тактовой синхронизации, первый стробирующий блок 6, цифровой корректор 7, второй стробирующий блок 8, демодулятор 9, коррелятор 10, блок 11 задержки, ре- шающий блок 12, декодер 13.

Устройство работает следующим образом.

2 (57) Изобретение относится к электросвязи. Цель изобретения — повышение помехоустойчивости в условиях воздействия импульсных и мультипликативных помех. Устройство содержит автоматический регулятор уровня, полосовой фильтр, аналого-цифровой преобразователь, цифровой преобразователь Гильберта, блок тактовой синхронизации, два стробирующих блока, цифровой корректор, демодулятор, коррелятор, блок задержки, решающий блок и декодер.

Цель достигается за счет использования в данном устройстве оптимального

1 некргерентного метода приема. ил.

Принимаемый сигнал поступает a вход автоматического регулятора 1 уровня, который обеспечивает нормальное функционирование устройства приема дискретных сигналов лри изменении уровня входного сигнала на

+ 6 дБ относительно номинального

Далее принимаемый сигнал поступает на вход полосового фильтра 2, обеспечивающего подавление внелолосового аддитивного шума. С выхода полосового фильтра 2 сигнал подается на вход аналого-цифрового преобразователя 3 и на управляющий вход автоматического регулятора 1 уровня. Введение в цель подстройки автоматического регулятора 1 уровня принимаемо— го сигнала полосового фильтра 2 позволяет снизить влияние аддитивного

1467786 шума на коэффициент передачи автоматического регулятора 1 уровня.

С выхода аналого-цифрового преобразователя 3 отсчеты принимаемого сигнала, взятые с частотой дискретизации, в 6 раз превьппающей частоту следования единичных элементов, поступают на вход цифрового преобразователя Гильберта 4. Выбор частоты дискретизации обусловлен выполнением требований к точности вычисления производной в блоке S тактовой синхронизации, исходные данные для настройки которого снимаются с линии за- 15 держки цифрового преобразователя

Гильберта 4. Назначение цифрового преобразователя Гильберта 4 состоит в формировании квадратурной составляющей принимаемого сигнала в соот- 2р ветствии с выражением

Ф

k х„= с „х„„(1) где x„„- отсчет принимаемого сигнала, снимаемый с k-ro отво- 25 да линии задержки цифрового преобразователя Гильберта 4 на п-м единичном интервале;

"к — k-коэффициент импульсной характеристики цифрового 39 преобразователя Гильберта

4, k = -N,... -1,0,1,...N, N — общее число коэффициентов цифрового преобразователя

Гильберта 4.

Цифровой преобразователь Гильберта

4 представляет собой нерекурсивный цифровой фильтр с кососимметричной импульсной характеристикой, задаваемой нечетным числом постоянных ко- 4О эффициентов, Он реализован на основе линии задержки с отводами, взятыми через одну шестую единичного интервала Т.".К каждому отводу линии задержки подключен умножитель, обеспечи- 45 вающий выполнение операции умножения принимаемого сигнала на коэффициент импульсной характеристики цифрового преобразователя Гильберта 4. С выходов умножителей сигналы поступают в сумматоры, которые обеспечивают вычисление квадратурной составляющей принимаемого сигнала х„ в соответ ствии с выражением (1). Синфазная составляющая принимаемого сигнала снимается с О-го отвода линии задержки и поступает на первый выход цифрового преобразователя Гильберта

4. Квадратурная составляющая поступает на второй выход цифрового преобразователя Гильберта 4. С (-1)-го и 1-го отводов линии задержки снимаются отсчеты принимаемого сигнала х„, и х„„, которые поступают на третий и четвертый выходы цифрового преобразователя Гильберта 4 и далее используются в блоке 5 тактовой синхронизации.

Синфазная и квадратурная составляющие отсчета принимаемого сигнала появляются на первом и втором выходах цифрового преобразователя Гильберта

4 через интервал Т/6 и поступают в стробирующий блок 6, Назначение стробирующего блока 6 состоит в прореживании последовательности отсчетов принимаемого сигнала, которое позволяет обеспечить интервал следования отсчетов принимаемого сигнала на входе цифрового корректора 7, равный Т/2. Стробирующие блоки 6 и 8 могут быть реализованы на базе парал" лельных регистров, сигнал записи информации в которые поступает с второго и третьего выходов блока 5 тактовой синхронизации соответственно для стробирующих блоков 6 и 8.

Цифровой корректор 7 представляет собой нерекурсивный цифровой фильтр с постоянными комплексными коэффициентами. Он реализован на базе линии задержки с отводами, взятыми через интервал Т/2. Алгоритм коррекции описывается выражением я. =Й. ...., (г>

I где Я вЂ” комплексный отсчет принимаемого сигнала на выходе цифрового компромиссного корректора 7 на п-м.единичном интервале, х =х + и-е

+ У„е — комплексный отсчет принимаемого сигнала в 1-м отводе. линии задержки корректора 7, се= cec +

+ 1сез — комплексный коэффициент импульсной характеристики цифрового корректора 7, -+ 1 — общее число коэффициентов цифрового корректора 7 .

Коэффициенты цифрового корректора 7 рассчитываются в результате решения уравнения Винера-Хопфа в векторно-матричной форме с комплексными коэффициентами.

=1 2п/ е (4) где

4 „<

1у„1

50 /У,/

Выбор частоты дискретизации принимаемого сигнала в цифровом корректоре 7 в соответствии с теоремой

Котельникова предполагает в данном случае дискретизацию сигнала с интервалом Т/2, что обеспечивает дополнительное подавление внеполосного аддитивного шума и исключает возможность трансформации фазочастотных искажений в амплитудно-частотные при неудачном выборе фазы момента стробирования.

Поскольку принимаемый сигнал на этапе компромиссной коррекции стробируется с частотой дискретизации, в два раза превьш ающей частоту следования едийичных элементов, откорректированный сигнал перед тем как поступить на вход демодулятора 9 прореживается с частотой следования единичных элементов во втором стробирующем блоке 8. Управляющий сигнал поступает в стробирующий блок

8 с третьего выхода блока 5 тактовой синхронизации.

Отсчеты откорректированного сиг нала поступают с периодом, равным единичному интервалу Т, на вход демодулятора 9, который осуществляет перенос принимаемого сигнала в поло— су эквивалентного низкочастотногo канала. Работа демодулятора 9 описывается уравнением

-j

В предлагаемом устройстве демодулятор 9 обеспечивает устранение на приемной стороне неинформационный набег фазы несущего колебания за единичный интервал, возникающий из-за отсутствия кратности частот несущего и тактового колебаний. Расхождение частот и фаз несущего и опорного колебаний, обусловленное несихронностью и несинфазностью соответствующих генераторов, в данном случае не

67786 е оказывает существенного влияния на помехоустойчивость, поскольку в предлагаемом устройстве используется оптимальный некогерентный метод приема.

Демодулятор 9 представляет перемножитель двух комплексных сигналов, одним из которых является отсчет откорректированного сигнала S„, а вторым — соответствующий ему во времени отсчет опорного колебания.

Отсчеты опорного колебания формируются цифровым генератором, который входит в состав демодулятора 9.

)5 Цифровой генератор опорного колебания может быть выполнен на основе постоянного запоминающего устройства (ПЗУ) необходимой емкости, управляемого по адресным входам советчиком.

20 В ПЗУ хранятся коды отсчетов опорного колебания с начальной фазой У„, взятые с частотой дискретизации, равной частоте следования единичных элементов. Объем ПЗУ и коэффициент

25 пересчета счетчика в общем случае определяется кратностью частоты следования единичных элементов (частоты тактового колебания) и частоты опорного колебания. Изменение состояния

ЗО счетчика происходит в соответствии с (3) один раз за единичный интервал.

Перед вынесением решения о переданных информационных символах оптимальный некогерентный алгоритм приема дискретных сигналов с относительнофазовой модуляцией предполагает вычисление в корреляторе 1 О следующего выражения:

-1 . 3

= у„— у, = 1у„/е /у„,/ е

40 и — абсолютные значения фаз комплексных отсчетов демодулированного сигнала на и-м и (n-1)-м единичных интервалах, — модули отсчетов демодулированного сигнала, которые в случае относительно-фазовой модуляции обычно принимаются равными единице.

Поскольку, как следует из (4), в вычислениях участвует отсчет демодулированного сигнала, полученный на предыдущем единичном интервале, в структурную схему устройства приема

7 1467786 8 введена линия 11 задержки. Выражение (4) предполагает снятие относительности, вносимой на передаче. Абсолютная фаза комплексного сигнала на входе решающего блока 12 в идеальных условиях соответствует информационному сдвигу фазы несущего колебания 4 Ч, вносимому на передаче.

Решающий блок 12 осуществляет по- 10 элементную оценку информационных символов в соответствии с уравнением

min 1 (Rei „ас, ) +

15

+(ml„а, ), (5) гдеа„=а„+

n n

+ )2 — оценка информационного сим1и вола на и-м единичном интер- 20 вале, а а,„и а „- знач ения

его синфазной и квадратурной составляющей соответственно, min )(25 а„. — функция, равная информационному символу а„ +а; +ja ;, доставляющему минимальное значение выражению в фигурных скобках (5). 30

Очевидно, что процедура оценки информационного символа состоит в вычислении на каждом единичном интервале выражения в фигурных. скобках уравне- ния (5) для всех возможных значений а„ = а ;+ ja и выбора такого а„, которому соответствует минимальное значение выражения в скобках.

Решающий .блок 12 содержит сумматоры и схемы возведения в квадрат, 40 соединенные в соответствии с выражением в фигурных скобках (5), а также схему сравнения, счетчик, первый и второй регистры и ПЗУ эталонов. В ПЗУ эталонов попарно занесены значения синфазной и квадратурной составляющих всех информационных символов ° Счетчик обеспечивает последовательный пе ребор всех а;, участвующих в вычислениях по формуле (5), Результат вычи- 50 сления для каждого значения а поступает в схему сравнения,где он сравнивается с содержимым регистра и заносится в него, если результат вычисления меньше содержимого регистра.

Параллельно с обновлением содержимого регистра происходит запись содержимого счетчика в другой регистр.

Если перед началом вычислений занести

B регистр MBKcHMBJIbHo представимое число, то по окончании перебора всех значений а; в регистре останется минимальное значение выражения в фигурных скобках (5), а в другом регистре— соответствующего ему значения эталоl на информационного символа а„ . Это значение является оценкой принятого

Х информационного символа а и формируя ется на выходу ПЗУ эталонов при загрузке счетчика из другого регистра. Полученная таким образом оценка.принятого информационного символа а noIl ступает из ПЗУ эталонов на выходе решающего блока 12.

С выхода решающего блока 12 эталонное значение принятого сигнала поступает в декодер 13, где осуществляется преобразование информационного символа в код, в котором информация передается потребителю..

Блок 5 тактовой синхронизации предназначен для получения опти мальной оценки фазы момента стробирования принимаемого сигнала в .аналого-цифровом преобразователе 3 и стробирующих блоках 6 и 8. Критерий оптимальности в общем случае выбирается как максимум функции правдоподобия принимаемого сигнала.

Блок 5 тактовой синхронизации содержит сумматор, вычисляющий сумму отсчетов принимаемого сигнала, снимаемых с 1-ro и (-))-го отводов линии задержки цифрового преобразователя Гильберта 4, умножитель, на входы которого поступают результат вычисления суммы отсчетов и отсчет квадратурной составляющей принимаемого сигнала (-х„), умножитель, используемый для перемножения значений фазовой ошибки на коэффициент, и сумматор, обеспечивающий опенки момента стробирования. Оценка фазы момента стробирования поступает на управляющий вход управляемого делителя частоты, подключенного к задающему генератору. Сигналы, необходимые для синхронной работы аналого-цифрового преобразователя 3, первого

6 и второго 8 стробирующих устройств, формируются с помощью делителей на 3 и 2.

Формула изобретения

Устройство приема дискретных сиг— налов с относительно-фазовой модуляцией низкой кратности, содержащее

9 14677 последовательно соединенные автоматический регулятор уровня, полосовой фильтр и аналого-цифровой преобразователь, а также демодулятор, решающий блок, выходы которого соединены с входами декодера, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения помехоустойчивости в условиях воздействия импульсных и мультипликативных помех, введены цифровой преобразователь Гильберта, блок тактовой синхронизации, коррелятор, блок задержки и последовательно соединен— ные первый стробирующий блок, цифро- 15 вой корректор и второй стробирующий блок, выход полосового фильтра подсоединен к управляющему входу автоматического регулятора уровня, выход аналого-цифрового преобразователя — рб к входу цифрового преобразователя

86 о

Гильберта, первый и второй выходы которого соединены с входами первого стробирующего блока, выходы второго стробирующего блока соединены с входами демодулятора, выходы которого соединены с входами блока задержки и первым и вторым входами коррелятора, третий и четвертый входы которого соединены с соответствующими выходами блока задержки, выходы коррелятора соединены с входами решающего блока, второй, третий и четвертый выходы цифрового преобразователя

Гильберта соединены с соответствующими входами блока тактовой синхронизации, первый, второй и третий выходы которого подключены соответственно к управляющим входам .аналогоцифрового преобразователя, первого и второго стробирующих блоков.

1467786

Составитель Н. Лазарева

Редактор Н. Тупица Техред Л. Сердюкова

Корректор Л. Пилипенко

Заказ 3108

Тираж 626

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно †издательск комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101