Демодулятор сигналов шестнадцатипозиционной квадратурной амплитудной манипуляции

Демодулятор сигналов шестнадцатипозиционной квадратурной амплитудной манипуляции

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано при демодуляции сигналов шестнадцатипозиционной квадратурной амплитудной манипуляции (КАМ-16).

Известен демодулятор сигналов шестнадцатипозиционной квадратурной амплитудной манипуляции, содержащий два фазовых детектора, два фильтра нижних частот, фазовращатель и два квантователя (см. патент РФ №2020767, МКИ 5 H 04 L 27/22, опубл. БИ №18, 30.09.94 г.) [1].

Недостатком известного демодулятора является то, что уровень сигнала КАМ-16 не подстраивается в процессе работы так, чтобы всегда оптимальным образом соответствовать уровням срабатывания квантователей. Между тем, уровни срабатывания квантователей установлены равными (0; +1; -1) в каждом из каналов известного устройства именно в предположении об оптимальном уровне сигнала как на входе устройства, так и в каждом из каналов. Пороги квантователей образуют шестнадцать зон принятия решения для каждой точки сигнала КАМ-16 и, в том числе, если уровни сигналов на входах квантователей оказываются отличными от нормативных, зоны принятия решений оказываются сформированными неоптимально (отличными от критерия Котельникова-Зигерта [2]), что приводит к увеличению вероятности ошибки на выходе демодулятора и соответствующему снижению помехоустойчивости.

Известен также демодулятор сигналов шестнадцатипозиционной квадратурной амплитудной манипуляции, содержащий блок восстановления несущей, выход которого подключен ко второму входу первого фазового детектора и через фазовращатель на 90° - ко второму входу второго фазового детектора, первый вход которого соединен с первым входом первого фазового детектора и является входом демодулятора, выходы первого и второго фазовых детекторов соединены соответственно с входами первого и второго фильтров нижних частот, при этом входы первого, второго, третьего, седьмого и восьмого компараторов соединены, а выходы седьмого и восьмого компараторов соединены с входами первого элемента ИЛИ, выход которого подключен к входу первого счетчика и первому входу второго элемента ИЛИ, выход и второй вход которого соединены соответственно с входом второго счетчика и входом третьего счетчика, который подключен к выходу третьего элемента ИЛИ, входы которого соединены с выходами девятого и десятого компараторов, входы которых соединены с входами четвертого, пятого и шестого компараторов, при этом выходы второго и пятого компараторов являются соответственно первым и вторым выходами демодулятора, выходы первого и третьего компараторов соединены соответственно с первым входом четвертого элемента ИЛИ и прямым входом первого элемента И, инверсный вход и выход которого соединены соответственно с выходом второго компаратора и вторым входом четвертого элемента ИЛИ, выход которого является третьим выходом демодулятора, четвертым выходом которого является выход пятого элемента ИЛИ, входы которого соединены соответственно с выходами шестого компаратора и второго элемента И, к прямому и инверсному входам которого подключены соответственно выходы четвертого и пятого компараторов (см. А.С. №2019051, МКИ 5 H 04 L 27/22, опубл. БИ №16, 30.08.94 г.) [3].

Недостатком известного демодулятора является низкая помехоустойчивость, обусловленная, как и в устройстве [1], тем, что уровень сигнала КАМ-16 не подстраивается на входах компараторов в процессе работы так, чтобы всегда соответствовать зонам принятия решений, установленным оптимально по критерию идеального наблюдателя.

Известен также демодулятор сигналов шестнадцатипозиционной квадратурной амплитудной манипуляции, содержащий блок восстановления несущей, выход которого подключен ко второму входу первого фазового детектора и через фазовращатель на 90° - ко второму входу второго фазового детектора, первый вход которого соединен с первым входом первого фазового детектора и является входом демодулятора, выходы первого и второго фазовых детекторов соединены соответственно с входами первого и второго фильтров нижних частот, при этом входы первого, второго, третьего, седьмого и восьмого компараторов соединены, а выходы седьмого и восьмого компараторов соединены с входами первого элемента ИЛИ, выход которого подключен к входу первого счетчика и первому входу второго элемента ИЛИ, выход и второй вход которого соединены соответственно с входом второго счетчика и входом третьего счетчика, который подключен к выходу третьего элемента ИЛИ, входы которого соединены с выходами девятого и десятого компараторов, входы которых соединены с входами четвертого, пятого и шестого компараторов, при этом выходы второго и пятого компараторов являются соответственно первым и вторым выходами демодулятора, выходы первого и третьего компараторов соединены соответственно с первым входом четвертого элемента ИЛИ и прямым входом первого элемента И, инверсный вход и выход которого соединены соответственно с выходом второго компаратора и вторым входом четвертого элемента ИЛИ, выход которого является третьим выходом демодулятора, четвертым выходом которого является выход пятого элемента ИЛИ, входы которого соединены соответственно с выходами шестого компаратора и второго элемента И, к прямому и инверсному входам которого подключены соответственно выходы четвертого и пятого компараторов, первый, второй, третий и четвертый входы дешифратора подключены соответственно к первому, второму, третьему и четвертому выходам демодулятора, первый, второй, третий и четвертый выходы дешифратора соединены с соответствующими входами шестого элемента ИЛИ, выход которого соединен с первым входом четвертого счетчика, выход которого соединен с первым входом первого блока сравнения, второй вход которого соединен с выходом пятого счетчика, вход которого соединен с выходом седьмого элемента ИЛИ, входы которого соединены соответственно с пятым, шестым, седьмым и восьмым выходами дешифратора, выход шестого счетчика соединен со вторыми входами четвертого, пятого и первого реверсивного счетчиков, первый и третий входы первого реверсивного счетчика соединены соответственно с первым и вторым выходами первого блока сравнения, выход первого реверсивного счетчика соединен с входом первого цифроаналогового преобразователя, первый вход и выход первого управляемого усилителя, соединены соответственно с выходом первого фильтра нижних частот и входом первого компаратора, первый вход и выход второго управляемого усилителя соединены соответственно с выходом второго фильтра нижних частот и входом четвертого компаратора (см. патент РФ №2198470, МПК 7 H 04 L 27/22, опубл. БИ №4, 10.02.2003 г.) [4].

В известном устройстве существуют специальные технические средства, позволяющие оптимизировать в процессе работы уровень сигналов на входах компараторов. Тем не менее, недостатком известного устройства является его низкая помехоустойчивость, обусловленная следующими факторами.

Автоматическое регулирование уровня сигналов на входах первого-десятого компараторов в известном устройстве основано на подсчете за некоторый выбранный интервал счета m количества сигнальных точек, отнесенных демодулятором к любой из четырех зон принятия решений, которые соответствуют входному сигналу с максимальной амплитудой. Аналогично подсчитывают за тот же интервал счета m количество сигнальных точек, отнесенных демодулятором к любой из четырех зон принятия решений, которые соответствуют входному сигналу с минимальной амплитудой. Сравнивая между собой количества сигнальных точек с максимальной и минимальной амплитудой в первом блоке сравнения, делают вывод о необходимости изменения или сохранения неизменным уровня сигналов на входах первого-десятого компараторов.

Сигнал управления с выхода первого реверсивного счетчика через первый цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) поступает на вторые (управляющие) входы первого и второго управляемых усилителей. Таким образом замыкается петля автоматического регулирования уровня входного сигнала.

При этом выбранный в прототипе способ регулирования уровня входного сигнала, основанный на сравнении частот попадания сигнальных точек в различные квадраты, является чересчур "грубым", поскольку он не чувствителен к положению сигнальных точек внутри соответствующих квадратов. Таким образом, в известном устройстве после достижения равенства количества подсчитываемых точек с максимальной и минимальной амплитудой, дальнейшая оптимизация их расположения внутри зон принятия решений по критерию Котельникова-Зигерта не осуществляется, что приводит к соответствующей потере помехоустойчивости.

Используемые в известном устройстве специальные технические средства регулирования через первый ЦАП уровня сигнала на входе компараторов позволяют осуществлять лишь грубую (первоначальную) настройку на сигнал. В связи с этим в известном устройстве вероятна ситуация, при которой даже несмотря на выполненное регулирование уровня входного сигнала по выбранному критерию, сигнальные точки даже в отсутствие шума располагаются не в центрах своих зон принятия решений (см. фиг.6), что обуславливает низкую помехоустойчивость известного устройства.

Из известных технических решений наиболее близким к заявляемому объекту (прототипом) является демодулятор сигналов шестнадцатипозиционной квадратурной амплитудной манипуляции, содержащий блок восстановления несущей, выход которого подключен ко второму входу первого фазового детектора и через фазовращатель на 90° - ко второму входу второго фазового детектора, первый вход которого соединен с первым входом первого фазового детектора, выходы первого и второго фазовых детекторов соединены, соответственно, с входами первого и второго фильтров нижних частот, при этом входы первого, второго, третьего, седьмого и восьмого компараторов соединены, а выходы седьмого и восьмого компараторов соединены с входами первого элемента ИЛИ, выход которого подключен к входу первого счетчика и первому входу второго элемента ИЛИ, выход и второй вход которого соединены соответственно с входом второго счетчика и входом третьего счетчика, который подключен к выходу третьего элемента ИЛИ, входы которого соединены с выходами девятого и десятого компараторов, входы которых соединены с входами четвертого, пятого и шестого компараторов, при этом выходы второго и пятого компараторов являются соответственно первым и вторым выходами демодулятора, выходы первого и третьего компараторов соединены соответственно с первым входом четвертого элемента ИЛИ и прямым входом первого элемента И, инверсный вход и выход которого соединены соответственно с выходом второго компаратора и вторым входом четвертого элемента ИЛИ, выход которого является третьим выходом демодулятора, четвертым выходом которого является выход пятого элемента ИЛИ, входы которого соединены соответственно с выходами шестого компаратора и второго элемента И, к прямому и инверсному входам которого подключены соответственно выходы четвертого и пятого компараторов, первый, второй, третий и четвертый входы дешифратора подключены соответственно к первому, второму, третьему и четвертому выходам демодулятора, первый, второй, третий и четвертый выходы дешифратора соединены с соответствующими входами шестого элемента ИЛИ, выход которого соединен с первым входом четвертого счетчика, выход которого соединен с первым входом первого блока сравнения, второй вход которого соединен с выходом пятого счетчика, вход которого соединен с выходом седьмого элемента ИЛИ, входы которого соединены соответственно с пятым, шестым, седьмым и восьмым выходами дешифратора, выход шестого счетчика соединен со вторыми входами четвертого, пятого и первого реверсивного счетчиков, первый и третий входы первого реверсивного счетчика соединены соответственно с первым и вторым выходами первого блока сравнения, выход первого реверсивного счетчика соединен с входом первого цифроаналогового преобразователя, первый вход и выход первого управляемого усилителя, соединены соответственно с выходом первого фильтра нижних частот и входом первого компаратора, первый вход и выход второго управляемого усилителя соединены соответственно с выходом второго фильтра нижних частот и входом четвертого компаратора, входы одиннадцатого и двенадцатого компараторов соединены со входом второго компаратора, входы тринадцатого и четырнадцатого компараторов соединены со входом пятого компаратора, выходы одиннадцатого и двенадцатого компараторов соединены со входами восьмого элемента ИЛИ, выходы тринадцатого и четырнадцатого компараторов соединены со входами девятого элемента ИЛИ, выход восьмого элемента ИЛИ соединен с первыми входами третьего и четвертого элементов И, выход девятого элемента ИЛИ соединен с вторыми входами третьего и четвертого элементов И, выход шестого элемента ИЛИ соединен с третьими входами третьего и четвертого элементов И, четвертые входы которых соединены с выходом второго элемента ИЛИ, четвертый вход третьего элемента И и первый, второй и четвертый входы четвертого элемента И являются инверсными, выход третьего элемента И соединен с первым входом седьмого счетчика, выход которого соединен с первым входом второго блока сравнения, второй вход которого соединен с выходом восьмого счетчика, вход которого соединен с выходом четвертого элемента И, выход девятого счетчика соединен с вторыми входами седьмого и восьмого счетчиков, первый и второй выходы второго блока сравнения соединены соответственно с первым и третьим входами второго реверсивного счетчика, выход которого соединен с входом второго цифроаналогового преобразователя, вторые входы первого и второго управляемых усилителей соединены (см. патент РФ №2249921, МПК 7 H 04 L 27/22, опубл. БИ №10, 10.04.2005 г.) [7] - прототип.

В устройстве-прототипе [7], в отличие от устройства [4], существуют две петли автоматического регулирования уровня входного сигнала: грубая (через первый ЦАП) и точная (через второй ЦАП). При этом управляющие напряжения в обеих петлях поступают на управляющие входы своих управляемых усилителей независимо друг от друга, т.е. регулирование в каждой петле происходит независимо. В связи с этим возможна ситуация, при которой управление по петле точной настройки уровня входного сигнала при недостигнутом синхронизме в грубой петле будет приводить к еще большему разрегулированию входного уровня.

Так например, в случае, изображенном на фиг.5 (соответствующему избыточному уровню входного сигнала), управление в точной петле будет стремиться еще более увеличить уровень входного сигнала так, чтобы точки S₆, S₇, S₁₀ и S₁₁ заняли центры своих квадратов. Это приведет к потере помехоустойчивости демодулятора по критерию Котельникова-Зигерта.

Таким образом, недостаток устройства-прототипа состоит в его низкой помехоустойчивости, которая обусловлена тем, что регулирование в петле точной подстройки уровня входного сигнала происходит одновременно с регулированием в петле грубой подстройки, а не после того, как в ней будет достигнут синхронизм (нормативный уровень входного сигнала).

Технический результат - повышение помехоустойчивости демодуляции сигналов КАМ-16 за счет начала управления в петле точной подстройки уровня входного сигнала только после достижения синхронизма в петле грубой подстройки уровня входного сигнала достигается выполнением следующих операций над сигналом:

- каждую демодулированную тетраду информационных символов ABCD дешифрируют и определяют номер зоны принятия решения, к которой относится принятая сигнальная точка;

- устанавливают циклически повторяющийся интервал счета m тактов;

- подсчитывают за выбранный интервал счета m количество сигнальных точек, отнесенных к любой из четырех зон принятия решений, номера которых соответствуют входному сигналу с максимальной амплитудой;

- подсчитывают за выбранный интервал счета m количество сигнальных точек, отнесенных к любой из четырех зон принятия решений, номера которых соответствуют входному сигналу с минимальной амплитудой;

- один раз в конце выбранного интервала счета сравнивают подсчитанные количества демодулированных сигнальных точек с максимальной и минимальной амплитудой и, в случае их несовпадения, изменяют на одну дискрету уровень сигнала на выходе первого ЦАП, при этом:

- в случае, если количество сигнальных точек с максимальной амплитудой больше (меньше) количества сигнальных точек с минимальной амплитудой, то изменяют уровень сигнала на выходе первого ЦАП таким образом, чтобы это приводило к уменьшению (увеличению) сигнала на выходах первого и второго управляемого усилителей;

- устанавливают циклически повторяющийся интервал счета n тактов;

- за выбранный интервал счета n для тех сигнальных точек, которые отнесены к любой из четырех зон принятия решений, номера которых соответствуют входному сигналу с максимальной амплитудой, раздельно подсчитывают количество сигнальных точек с увеличенной и уменьшенной сверх нормативного значения амплитудой;

- один раз в конце выбранного интервала счета сравнивают подсчитанные количества демодулированных сигнальных точек с увеличенной и уменьшенной сверх нормативного значения амплитудой и, в случае их несовпадения, изменяют на одну дискрету уровень сигнала на выходе второго ЦАП, при этом:

- в случае, если количество сигнальных точек с увеличенной амплитудой больше (меньше) количества сигнальных точек с уменьшенной амплитудой, то изменяют уровень сигнала на выходе второго ЦАП таким образом, чтобы это приводило к уменьшению (увеличению) сигнала на выходах первого и второго управляемого усилителей.

Новыми операциями над сигналом являются следующие:

- обнаруживают факт достижения синхронизма в петле грубой подстройки уровня входного сигнала по неизменному в течение 1 тактов уровню сигнала на входе первого ЦАП;

- в случае обнаружения факта достижения синхронизма в петле грубой подстройки уровня входного сигнала разрешают изменение уровня сигнала на выходе второго ЦАП в соответствии с установленными циклическими операциями на периоде n тактов (см. выше).

Таким образом, реализуется не только первоначальная "грубая" настройка по амплитуде на сигнал КАМ, но и осуществляется точная подстройка уровня сигналов на выходах управляемых усилителей так, чтобы в процессе работы уровни этих сигналов соответствовали критерию идеального наблюдателя для достижения наивысшей помехоустойчивости. При этом регулирование в петле точной подстройки уровня входного сигнала разрешается только после достижения синхронизма в петле грубой подстройки. Это обеспечивает устранение тех ситуаций, когда управление в точной петле мешает управлению в петле первоначальной подстройки уровня, что приводит к повышению помехоустойчивости заявляемого устройства в сравнении с прототипом.

Это достигается тем, что демодулятор сигналов шестнадцатипозиционной квадратурной амплитудной манипуляции содержит блок восстановления несущей, выход которого подключен ко второму входу первого фазового детектора и через фазовращатель на 90° - ко второму входу второго фазового детектора, первый вход которого соединен с первым входом первого фазового детектора, выходы первого и второго фазовых детекторов соединены соответственно с входами первого и второго фильтров нижних частот, при этом входы первого, второго, третьего, седьмого и восьмого компараторов соединены, а выходы седьмого и восьмого компараторов соединены с входами первого элемента ИЛИ, выход которого подключен к входу первого счетчика и первому входу второго элемента ИЛИ, выход и второй вход которого соединены соответственно с входом второго счетчика и входом третьего счетчика, который подключен к выходу третьего элемента ИЛИ, входы которого соединены с выходами девятого и десятого компараторов, входы которых соединены с входами четвертого, пятого и шестого компараторов, при этом выходы второго и пятого компараторов являются соответственно первым и вторым выходами демодулятора, выходы первого и третьего компараторов соединены соответственно с первым входом четвертого элемента ИЛИ и прямым входом первого элемента И, инверсный вход и выход которого соединены соответственно с выходом второго компаратора и вторым входом четвертого элемента ИЛИ, выход которого является третьим выходом демодулятора, четвертым выходом которого является выход пятого элемента ИЛИ, входы которого соединены соответственно с выходами шестого компаратора и второго элемента И, к прямому и инверсному входам которого подключены соответственно выходы четвертого и пятого компараторов, первый, второй, третий и четвертый входы дешифратора подключены соответственно к первому, второму, третьему и четвертому выходам демодулятора, первый, второй, третий и четвертый выходы дешифратора соединены с соответствующими входами шестого элемента ИЛИ, выход которого соединен с первым входом четвертого счетчика, выход которого соединен с первым входом первого блока сравнения, второй вход которого соединен с выходом пятого счетчика, вход которого соединен с выходом седьмого элемента ИЛИ, входы которого соединены соответственно с пятым, шестым, седьмым и восьмым выходами дешифратора, выход шестого счетчика соединен со вторыми входами четвертого, пятого и первого реверсивного счетчиков, первый и третий входы первого реверсивного счетчика соединены соответственно с первым и вторым выходами первого блока сравнения, выход первого реверсивного счетчика соединен с входом первого цифроаналогового преобразователя, первый вход и выход первого управляемого усилителя, соединены соответственно с выходом первого фильтра нижних частот и входом первого компаратора, первый вход и выход второго управляемого усилителя соединены соответственно с выходом второго фильтра нижних частот и входом четвертого компаратора, входы одиннадцатого и двенадцатого компараторов соединены со входом второго компаратора, входы тринадцатого и четырнадцатого компараторов соединены со входом пятого компаратора, выходы одиннадцатого и двенадцатого компараторов соединены со входами восьмого элемента ИЛИ, выходы тринадцатого и четырнадцатого компараторов соединены со входами девятого элемента ИЛИ, выход восьмого элемента ИЛИ соединен с первыми входами третьего и четвертого элементов И, выход девятого элемента ИЛИ соединен с вторыми входами третьего и четвертого элементов И, выход шестого элемента ИЛИ соединен с третьими входами третьего и четвертого элементов И, четвертые входы которых соединены с выходом второго элемента ИЛИ, четвертый вход третьего элемента И и первый, второй и четвертый входы четвертого элемента И являются инверсными, выход третьего элемента И соединен с первым входом седьмого счетчика, выход которого соединен с первым входом второго блока сравнения, второй вход которого соединен с выходом восьмого счетчика, вход которого соединен с выходом четвертого элемента И, выход девятого счетчика соединен с вторыми входами седьмого и восьмого счетчиков, первый и второй выходы второго блока сравнения соединены соответственно с первым и третьим входами второго реверсивного счетчика, выход которого соединен с входом второго цифроаналогового преобразователя, вторые входы первого и второго управляемых усилителей соединены. Согласно изобретению в него введены третий управляемый усилитель, десятый элемент ИЛИ, третий фильтр нижних частот, пороговый блок и пятый элемент И, причем выход третьего управляемого усилителя соединен с первым входом первого фазового детектора, второй вход третьего управляемого усилителя соединен с выходом первого цифроаналогового преобразователя, а первый вход третьего управляемого усилителя является входом демодулятора, первый и второй выходы первого блока сравнения соединены с соответствующими входами десятого элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом третьего фильтра нижних частот, выход которого соединен с входом порогового блока, выход которого соединен с вторым входом пятого элемента И, первый вход которого соединен с выходом девятого счетчика, выход пятого элемента И соединен с вторым входом второго реверсивного счетчика, выход второго цифроаналогового преобразователя соединен с вторым входом первого управляемого усилителя.

Введение десятого элемента ИЛИ, третьего фильтра нижних частот и порогового блока позволяет обнаруживать факт отсутствия изменений в состоянии первого реверсивного счетчика за l тактов, т.е. факт достижения синхронизма в петле грубой постройки уровня входного сигнала. Через пятый элемент И изменение состояния второго реверсивного счетчика разрешается только после обнаружения синхронизма в грубой петле, при этом управление в точной и грубой петле будет происходить (в отличие от прототипа) через свои управляемые усилители: в петле грубой подстройки через введенный третий управляемый усилитель.

Исключение тех случаев, когда управление в точной петле (при недостигнутом синхронизме в грубой петле) будет еще более уводить уровень входного сигнала от нормативного, повышает помехоустойчивость заявляемого устройства.

На фиг.1 приведена функциональная схема демодулятора сигналов КАМ-16.

На фиг.2 приведены сигнальные точки ансамбля КАМ-16 и соответствующие им оптимальные зоны принятия решений. Символами U₃ и U₄ обозначены соответственно напряжения на выходе первого и второго фильтров нижних частот.

Фиг.3 иллюстрирует принцип измерения вероятности ошибки на выходе демодулятора. Штриховкой выделена зона, по частоте попадания сигнальных точек, в которую делается вывод о вероятности ошибки на выходе демодулятора.

Фиг.4 и фиг.5 иллюстрируют принцип "грубой" (первоначальной) настройки уровня входного сигнала. При этом фиг.4 соответствует предельно малому уровню входного сигнала, а фиг.5 - предельно большому.

Фиг.6 и 7 иллюстрируют принцип точной настройки уровня входного сигнала.

На фиг.7 штриховкой выделены дополнительные участки сигнальной плоскости (квадраты), образованные одиннадцатым-четырнадцатым компараторами, учет частоты попадания сигнальных точек, в которые позволяет точно установить уровень входного сигнала после того, как уровень в первой петле (через первый ЦАП) будет подстроен "грубо" (например, так, как на фиг.6).

В таблице 1 приведены уровни срабатывания компараторов, в таблице 2 - показана работа дешифратора.

Демодулятор сигналов КАМ-16 содержит первый, второй фазовые детекторы 1, 2, первый, второй фильтры 3, 4 нижних частот (ФНЧ), первый-десятый компараторы 5-14, первый, второй элементы И 15, 16, фазовращатель 17 на 90°, блок 18 восстановления несущей, первый-пятый элементы ИЛИ 19-23, первый, второй, третий счетчики 24-26, дешифратор 27, шестой и седьмой элементы ИЛИ 28, 29, четвертый-шестой счетчики 30-32, первый блок 33 сравнения, первый реверсивный счетчик 34, первый цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 35, первый и второй управляемые усилители (УУ) 36, 37, одиннадцатый-четырнадцатый компараторы 38-41, восьмой и девятый элементы ИЛИ 42, 43, третий и четвертый элементы И 44, 45, седьмой-девятый счетчики 46-48, второй блок сравнения 49, второй реверсивный счетчик 50, второй ЦАП 51, третий УУ 52, десятый элемент ИЛИ 53, третий ФНЧ 54, пороговый блок 55, пятый элемент И 56.

Десятый элемент ИЛИ 53 имеет инверсный выход. При этом выход блока 18 восстановления несущей подключен ко второму входу первого фазового детектора 1 и через фазовращатель 17 на 90° - ко второму входу второго фазового детектора 2, первый вход которого соединен с первым входом первого фазового детектора 1. Выходы первого и второго фазовых детекторов 1 и 2 соединены соответственно с входами первого и второго фильтров нижних частот 3 и 4, при этом входы первого 5, второго 6, третьего 7, седьмого 11 и восьмого 12 компараторов соединены, а выходы седьмого 11 и восьмого 12 компараторов соединены с входами первого элемента ИЛИ 19, выход которого подключен к входу первого счетчика 24 и первому входу второго элемента ИЛИ 20, выход и второй вход которого соединены соответственно с входом второго счетчика 25 и входом третьего счетчика 26, который подключен к выходу третьего элемента ИЛИ 21, входы которого соединены с выходами девятого и десятого компараторов 13 и 14, входы которых соединены с входами четвертого 8, пятого 9 и шестого 10 компараторов. Выходы второго 6 и пятого 9 компараторов являются соответственно первым и вторым выходами демодулятора, выходы первого 5 и третьего 7 компараторов соединены соответственно с первым входом четвертого элемента ИЛИ 22 и прямым входом первого элемента И 15, инверсный вход и выход которого соединены соответственно с выходом второго компаратора 6 и вторым входом четвертого элемента ИЛИ 22, выход которого является третьим выходом демодулятора, четвертым выходом которого является выход пятого элемента ИЛИ 23, входы которого соединены соответственно с выходами шестого компаратора 10 и второго элемента И 16, к прямому и инверсному входам которого подключены соответственно выходы четвертого и пятого компараторов 8 и 9, первый, второй, третий и четвертый входы дешифратора 27 подключены соответственно к первому, второму, третьему и четвертому выходам демодулятора, первый, второй, третий и четвертый выходы дешифратора 27 соединены с соответствующими входами шестого элемента ИЛИ 28, выход которого соединен с первым входом четвертого счетчика 30, выход которого соединен с первым входом первого блока сравнения 33, второй вход которого соединен с выходом пятого счетчика 31, вход которого соединен с выходом седьмого элемента ИЛИ 29, входы которого соединены соответственно с пятым, шестым, седьмым и восьмым выходами дешифратора 27, выход шестого счетчика 32 соединен со вторыми входами четвертого 30, пятого 31 и первого реверсивного 34 счетчиков, первый и третий входы первого реверсивного счетчика 34 соединены соответственно с первым и вторым выходами первого блока сравнения 33, выход первого реверсивного счетчика 34 соединен с входом первого цифроаналогового преобразователя 35, первый вход и выход первого управляемого усилителя 36 соединены соответственно с выходом первого фильтра нижних частот 3 и входом первого компаратора 5, первый вход и выход второго управляемого усилителя 37 соединены соответственно с выходом второго фильтра нижних частот 4 и входом четвертого компаратора 8.

Входы одиннадцатого и двенадцатого компараторов 38 и 39 соединены со входом второго компаратора 6, входы тринадцатого и четырнадцатого компараторов 40 и 41 соединены со входом пятого компаратора 9, выходы одиннадцатого и двенадцатого компараторов 38 и 39 соединены со входами восьмого элемента ИЛИ 42, выходы тринадцатого и четырнадцатого компараторов 40 и 41 соединены со входами девятого элемента ИЛИ 43, выход восьмого элемента ИЛИ 42 соединен с первыми входами третьего и четвертого элементов И 44 и 45, выход девятого элемента ИЛИ 43 соединен с вторыми входами третьего и четвертого элементов И 44 и 45, выход шестого элемента ИЛИ 28 соединен с третьими входами третьего и четвертого элементов И 44 и 45, четвертые входы которых соединены с выходом второго элемента ИЛИ 20, четвертый вход третьего элемента И 44 и первый, второй и четвертый входы четвертого элемента И 45 являются инверсными, выход третьего элемента И 44 соединен с первым входом седьмого счетчика 46, выход которого соединен с первым входом второго блока сравнения 49, второй вход которого соединен с выходом восьмого счетчика 47, вход которого соединен с выходом четвертого элемента И 45, выход девятого счетчика 48 соединен с вторыми входами седьмого 46 и восьмого 47 счетчиков, первый и второй выходы второго блока сравнения 49 соединены соответственно с первым и третьим входами второго реверсивного счетчика 50, выход которого соединен с входом второго цифроаналогового преобразователя 51.

Вторые входы первого 36 и второго 37 управляемых усилителей соединены, выход третьего управляемого усилителя 52 соединен с первым входом первого фазового детектора 1, второй вход третьего управляемого усилителя 52 соединен с выходом первого цифроаналогового преобразователя 35, а первый вход третьего управляемого усилителя 52 является входом демодулятора, первый и второй выходы первого блока сравнения 33 соединены с соответствующими входами десятого элемента ИЛИ 53, выход которого соединен с входом третьего фильтра нижних частот 54, выход которого соединен с входом порогового блока 55, выход которого соединен с вторым входом пятого элемента И 56, первый вход которого соединен с выходом девятого счетчика 48, выход пятого элемента И 56 соединен с вторым входом второго реверсивного счетчика 50, выход второго цифроаналогового преобразователя 51 соединен с вторым входом первого управляемого усилителя 37.

Демодулятор работает следующим образом.

На вход демодулятора поступает сигнал КАМ-16 в виде:

где А, В, С, D - выбираемые из множества /-1; +1/ информационные символы:

w₀ - несущая частота сигнала.

Представление сигнала КАМ-16 в виде (1) хорошо согласуется с суперпозиционным принципом формирования сигнала КАМ-16.

Между передаваемыми информационными символами /-1; +1/ в каждом разряде квадруплета ABCD и битами тетрады битов при каждой сигнальной точке ансамбля КАМ-16 существует простое соответствие: символ -1 соответствует биту 0, а символ +1 соответствует биту 1.

Исходя из этого, можно сказать, что в тетраде битов, приписанных каждой сигнальной точке ансамбля КАМ-16 на фиг.2, первый бит соответствует символу А, второй - В, третий - С и четвертый - D. Так, тетрада 0101 означает передачу следующих символов: A=-1, B=+1, C=-1, D=+1.

Обозначим напряжение на выходе фильтра 3 как U₃, напряжение на выходе фильтра 4 как U₄ (см. фиг.2).

На выходе компараторов 5-11, 13, 38 и 40 логическая 1 формируется, если уровень сигнала на входе компаратора превышает порог срабатывания. Компараторы 12, 14, 39 и 41 имеют инверсные входы, т.е. на выходах этих компараторов логическая 1 формируется, если уровень сигнала на входе компаратора меньше порога срабатывания.

Пороги срабатывания компараторов приведены в таблице 1.

Из сопоставления расположения сигнальных точек ансамбля КАМ-16 и зон принятия решения на фиг.2 следует то, что на выходе компаратора 6 формируется символ А, на выходе компаратора 9 - символ В.

Образование символа С происходит по правилу:

где Е и F - двоичные данные на выходе компараторов 5 и 7 соответственно;

+ - символ булевской операции сложения (ИЛИ).

Образование символа D происходит по аналогичному правилу.

При этом блоки 15, 22 и 16, 23 формируют уравнение вида (2) для определения символов С и D соответственно.

Рассмотрим, каким образом происходит восстановление данных при демодуляции, например, сигнальной точки S₈ (см. фиг.3). При приеме сигнальной точки S₈ на выходах ФНЧ 3 и ФНЧ 4 напряжения будут таковы, что срабатывают компараторы 6 и 9 с нулевыми порогами и на первом выходе демодулятора появится бит 1 (А=+1), на втором выходе появится бит 1 (В=+1). Поскольку компаратор 5 также сработает (ибо напряжение U₃, превышает пороговую для компаратора 5 величину+1), то через элемент ИЛИ 22 на третьем выходе демодулятора появится бит 1 (С=+1).

Компаратор 10 не сработает, ибо U₄ не превышает пороговой для компаратора величины 1. Компаратор 8 срабатывает, так как порог составляет -1, но элемент И 16 будет закрыт по инверсному входу сигналом с выхода компаратора 9 и в итоге на выходе элемента ИЛИ 23 будет сформирован бит 0 (D=-1). Данный набор битов 1110 полностью соответствует коду на фиг.2 для точки S₈ (фиг.3).

При передаче любой сигнальной точки S₁-S₁₆ логика работы компараторов 5-14, элементов И 15, 16 и элементов ИЛИ 22, 23 такова, что всегда на первом выходе демодулятора будет формироваться символ А, на втором выходе - символ В, на третьем - символ С, на четвертом - D (см. фиг.1) в соответствии с выбранным манипуляционным кодом (см. фиг.2).

Рассмотрим, каким образом происходит измерение вероятности ошибки на выходе демодулятора.

Поскольку заявляемый демодулятор принимает решения по критерию идеального наблюдателя, то ошибки при приеме сигналов ансамбля КАМ-16 происходят в демодулято