АДАПТИВНОЕ УСТРОЙСТВО РАЗДЕЛЕНИЯ НЕОРТОГОНАЛЬНЫХ СИГНАЛОВ ДВОИЧНОЙ ФАЗОВОЙ МАНИПУЛЯЦИИ Российский патент 1995 года по МПК H04L27/22 

Описание патента на изобретение RU2047942C1

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в радиосвязи и в других отраслях, где необходимо обеспечение помехоустойчивого приема взаимомешающих двоичных фазоманипулированных (ФМ) сигналов, характеризующихся прерывистым режимом излучения, т.е. конфликтующих.

Известны устройства, предназначенные для повышения помехоустойчивости приема сигналов амплитудной и (или) фазовой манипуляции. Недостатком этих устройств является то, что их использование не позволяет обеспечить помехоустойчивый прием двух взаимомешающих сигналов ФМ, характеризующихся прерывистым режимом излучения.

Известно также устройство, предназначенное для защиты при приеме амплитудно-манипулированных сигналов от мощных импульсных и узкополосных помех. Однако это устройство также не позволяет обеспечить одновременный прием двух сигналов фазовой манипуляции, характеризующихся прерывистым излучением.

Наиболее близким по технической сущности к предложенному устройству является адаптивное устройство разделения неортогональных сигналов двоичной фазовой манипуляции, которое содержит первый, второй и третий перемножители, первый и второй блоки формирования опорных колебаний; первый, второй и третий фильтры нижних частот, первый и второй усилители-ограничители, первый и второй вычитающие блоки, первый и второй решающие блоки.

В основу работы устройства положен компенсационный принцип.

Недостатком прототипа является следующее. Адаптивное устройство разделения неортогональных сигналов двоичной фазовой манипуляции позволяет эффективно разделять взаимомешающие ФМ-сигналы, существенно повышая помехоустойчивость приема. Однако при временном пропадании одного из принимаемых ФМ-сигналов вероятность ошибки при приеме оставшегося сигнала значительно (на несколько порядков) возрастает. Последнее объясняется тем, что компенсирующее напряжение Uk1(Uk2) в устройстве формируется непрерывно в предположении постоянного присутствия обоих двоичных ФМ-сигналов. Это приводит к ошибкам приема одного сигнала (например, первого) при временном пропадании другого (например, второго).

Целью изобретения является повышение помехоустойчивости приема двух взаимомешающих сигналов двоичной фазовой манипуляции с прерывистым характером их излучения.

Указанная цель достигается тем, что в адаптивное устройство разделения неортогональных сигналов двоичной фазовой манипуляции, содержащее первый 1, второй 2 и третий 3 перемножители, первый 4 и второй 5 блоки формирования опорных колебаний, первый 6, второй 7 и третий 8 фильтры нижних частот, первый 9 и второй 10 усилители-ограничители, первый 11 и второй 12 вычитающие блоки, первый 13 и второй 14 решающие блоки, причем первые входы первого и второго перемножителей объединены с входами первого и второго блоков формирования опорных колебаний и являются входом деконфликтора, выходы первого и второго блоков формирования опорных колебаний подключены к вторым входам первого и второго перемножителей соответственно, а также подключены к первому и второму входам третьего перемножителя соответственно, выходы первого и второго перемножителей подключены к входам первого и второго фильтров нижних частот соответственно, выход третьего перемножителя подключен к входу третьего фильтра нижних частот, выход которого одновременно подключен к вторым входам первого и второго усилителей-ограничителей соответственно, выходы первого и второго фильтров нижних частот подключены к первым входам первого и второго усилителей-ограничителей соответственно, а также к первым входам первого и второго вычитающих блоков соответственно, второй вход второго вычитающего блока подключен к входу первого усилителя-ограничителя, выходы первого и второго вычитающих блоков подключены к входам первого и второго решающих устройств соответственно, выходы решающих устройств являются также выходами деконфликтора, дополнительно введены амплитудный детектор 15, компаратор 16, ключ 17. Причем вход амплитудного детектора соединен с выходом первого фильтра нижних частот, а выход с первым входом компаратора, выход компаратора соединен с вторым входом ключа и вторым входом второго решающего устройства, первый вход ключа соединен с выходом второго усилителя-ограничителя, а выход с вторым входом первого вычитающего блока.

На фиг.1 представлена структурная схема предлагаемого устройства разделения сигналов двоичной фазовой манипуляции с прерывистым характером их излучений; на фиг.2 амплитудные характеристики усилителя-ограничителя для различных значений управляющего напряжения 2R12, пропорционального коэффициенту взаимного различия разделяемых сигналов; на фиг.3 амплитудная характеристика усилителя-ограничителя для одного фиксированного значения 2R12.

Устройство работает следующим образом.

В основу работы устройства положен принцип обнаружения двоичного ФМ-сигнала, отличающегося прерывистым характером излучения, с последующей его компенсацией на выходе только при условии обнаружения.

Предлагаемое устройство на текущем тактовом интервале формирует не только компенсирующее напряжение, но и принимает решение о наличии или отсутствии ФМ-сигнала. В конце каждого тактового интервала принимается решение о необходимости осуществления компенсации и производится компенсация мешающего влияния ФМ-сигнала.

Пусть на текущем тактовом интервале длительности T(T tk-tk-1, где k 1,2,3. номер текущего тактового интервала), на выходе устройства присутствует аддитивная смесь двух двоичных ФМ-сигналов Q(r1)x x S1(t) и Q(r2) . S2(t) и белый гауссовский шум n(t)
y(t) Q(r1) . S1(t) + Q(r2) .S2(t) + n(t), (1a) где S1(t) и S2(t) несущие колебания первого и второго цифровых сигналов, соответственно;
r1 и r2 их дискретные информационные параметры;
Q(r) функция дискретного информационного параметра, введенная для описания закона манипуляции
Q(r) -
Математическая модель передаточной функции фильтров нижних частот 6,7,8 описывается интегратором со сбросом в моменты времени tk, k= 1,2,3, и с коэффициентом передачи, равным 2/No, где No односторонняя спектральная плотность мощности белого шума h(t). Тогда на выходе первого фильтра нижних частот 6 в конце К-го интервала будет присутствовать напряжение, пропорциональное величине
b1 Q(r1)h21 + Q(r2) 2R12 + n1 (2)
Соответственно на выходе второго фильтра нижних частот 7 напряжение, пропорциональное величине
b2 Q(r2)h22 + Q(r1)2R12 + n2 (3)
В выражениях (2) и (3) приняты обозначения
h21

S21
(t)dt h22
S22
(t)dt (4)
где h21 и h22 отношения энергий сигналов S1(t) и S2(t) на длительности тактового интервала Т tk-tk-1 к спектральной плотности мощности Noбелого гауссовского шума n(t);
2R12= S1(t) S2(t)dt
(5)
отношение взаимной энергии разделяемых сигналов на длительности тактового интервала Tt1- tk-1 к спектральной плотности мощности Noбелого гауссовского шума n(t);
ρ нормированный к единице коэффициент взаимного различия между сигналами;
n1= n(t) S1(t)dt n2= n(t) S2(t)dt (6)
шумовые случайные составляющие на выходах первого и второго фильтров нижних частот.

Независимо от корреляторов, выполненных на первом 1 и втором 2 перемножителях и первом 6 и втором 7 фильтрах нижних частот, величина 2R12 формируется и на выходе третьего фильтра нижних частот 8, если предположить, что его коэффициент передачи равен 2/No (подобно коэффициенту передачи первого 6 и второго 7 фильтров нижних частот).

На выходах первого 11 и второго 12 вычитающих блоков, на выходах и входах первого 13 и второго 14 решающих блоков будут присутствовать величины напряжений, определяемые конкретными возможными комбинациями передаваемых дискретных сообщений r1 и r2. Все возможные комбинации величин на входах и выходах блоков устройства (фиг.4) представлены в таблице. Здесь приняты следующие обозначения: y(t) аддитивная смесь двух двоичных ФМ-сигналов Q(r1)S1(t) и Q(r2)S2(t) и белого гауссовского шума h(t), столбец 3; b1 и b2 величины напряжения на выходах первого 6 и второго 7 фильтров нижних частот, столбцы 4 и 5 соответственно; Uk1 и Uk2 величины компенсирующего напряжения на выходах второго 10 и первого 9 усилителей ограничителей, столбцы 6 и 7 соответственно; B*1 и B*2 величины напряжения на входах первого 13 и второго 14 решающих блоков в устройстве прототипа, столбцы 8 и 9 соответственно; r*1 и r*2 решения, принимаемые устройством-прототипом на основании анализа первым 13 и вторым 14 решающими блоками величин напряжений B*1 и B*2 на их входах, представлены в столбцах 10 и 11 соответственно; величина напряжения с выхода амплитудного детектора 15 в сравнении с напряжением R12 представлена в столбце 12; решение компаратора 16 Х по результатам сравнения Uад| и R12 представлено в столбце 13; состояние ключа 17 (3 "замкнут" и Р "разомкнут") представлено в столбце 14, В1** и В2** величины напряжения на входах первого 13 и второго 14 решающих блоков в предлагаемом устройстве представлены в столбцах 15 и 16 соответственно; r1** и r2** решения о дискретных параметрах r1 и r2, передаваемых сигналов S1(t) и S2(t), принимаемые предлагаемым устройством на основании анализа первым 13 и вторым 14 решающими блоками величин напряжений В1** и B2** на их входах представлены в столбцах 17 и 18 соответственно.

Рассмотрим характерный случай, когда один из сигналов, например S2(t), будет отсутствовать на данном тактовом интервале Т tk-tk-1. В предлагаемом устройстве принято, что мгновенная мощность второго сигнала превышает мгновенную мощность первого, а сигналы S1(t) и S2(t) близки по структуре ( ρ ≃ 1) так, что
h22 > 4R12 и 2R12 > 2h21 (7)
В рассматриваемом случае на входе устройства будет наблюдаться сигнал, определяемый выражением (см.3-ю строку табл.1):
y(t) S1(t) + n(t), (8) что эквивалентно передаче дискретных сообщений r1 и r2 со значениями r1= 0, r22. Тогда на выходе первого фильтра нижних частот 6 на основании выражения (2) будет сформировано напряжение b1 h21 + +n1, а на выходе второго фильтра нижних частот 7 согласно выражению (3) b22R12 + n2.

Из рассмотрения амплитудных характеристик усилителей-ограничителей 9, 10 следует выражение для определения напряжения компенсации
Uki= i (9)
Из условия (7) в данном случае на выходах усилителей-ограничителей будут соответственно величины напряжения, определяемые выражениями
Uk1 2R12 + n2; Uk2 h21 + n1
На выходе первого решающего блока 13 напряжение будет определяться выражением
B1 b1 Uk1 h21 2R12 + n1 n2 < 0,
(10а) если ключ 17 будет замкнут, или выражением
B1 b1 h21 + n1 > 0, (10б) если ключ 17 будет разомкнут.

При определении знаков в неравенствах (10а) и (10б) предполагается, что шумовые случайные составляющие n1, n2 на выходах фильтров нижних частот 6, 7 достаточно малы, чтобы ими с большой достоверностью пренебречь, кроме того, учтено условие (7).

Алгоритм работы первого решающего блока 13 описывается соотношением
r*1


Амплитудная характеристика первого решающего устройства 13 представлена на фиг. 4. Иными словами, первое решающее устройство имеет амплитудную характеристику усилителя-ограничителя с зоной нечувствительности.

Если ключ 17 в рассматриваемом случае будет замкнут, т.е. устройство работает как прототип, то принятое устройством решение r*1будет ошибочным (см. столбцы 1 и 10 таблицы).

Однако в предлагаемом устройстве для рассматриваемого случая напряжение с выхода амплитудного детектора 15 Uад оказывается меньшим напряжения R12 на втором входе компаратора 16. Компаратор 16 работает по правилу: на его выходе устанавливается уровень логической единицы, если напряжение R12 меньше напряжения на выходе амплитудного детектора, и логического нуля, если напряжение R12 окажется большим. В данном случае на выходе компаратора устанавливается "0". Выходной сигнал компаратора является управляющим для ключа 17. При поступлении на управляющий вход ключа 17 сигнала "0" он размыкается, и решение r1** будет правильным.

Второе решающее устройство 14 имеет второй приоритетный вход, соединенный с выходом компаратора 16. При поступлении на этот вход сигнала логического "0" решающим устройством 14 принимается решение r2** 2, тогда как в устройстве-прототипе в рассматриваемом случае принимается ошибочное решение (см. таблицу). Логическая часть схемы решающего устройства 14 представлена на фиг.5. Когда на приоритетном входе присутствует сигнал "1", решающее устройство 14 работает по алгоритму решающего устройства прототипа.

Рассмотрим другой характерный случай, когда сигнал меньшей мощности S1(t) будет отсутствовать. В предлагаемом устройстве, как и в прототипе, отсутствие "слабого" сигнала никак не сказывается на приеме "сильного" сигнала. Однако в устройстве-прототипе в этом случае принимается неустойчивое решение о передаваемом значении r1, так как напряжение на входе первого решающего устройства оказывается на уровне шумов n1 n2 и в условиях используемого алгоритма работы может быть принята "1" или "0". В предлагаемом устройстве этот недостаток устраняется использованием в качестве решающего устройства усилителя-ограничителя с зоной нечувствительности. Когда напряжение на входе мало на уровне шумов n1-n2 принимается решение r1** 2.

Предлагаемое устройство обладает новыми полезными признаками, так как в отличие от устройства разделения неортогональных сигналов двоичной фазовой манипуляции, способного разделять только постоянно присутствующие на входе устройства двоичные сигналы, различающиеся по мощности, оно способно эффективно принимать двоичные сигналы фазовой манипуляции, характеризующиеся прерывистым характером излучения.

Похожие патенты RU2047942C1

название год авторы номер документа
АДАПТИВНОЕ УСТРОЙСТВО РАЗДЕЛЕНИЯ СИГНАЛОВ ДВОИЧНОЙ ФАЗОВОЙ МАНИПУЛЯЦИИ 1998
  • Бураченко Д.Л.
  • Бобровский В.И.
  • Тимошин И.В.
RU2134026C1
Адаптивное устройство разделения неортогональных сигналов двоичной фазовой манипуляции 1991
  • Ерохин Виктор Федорович
  • Бураченко Дмитрий Леонидович
  • Плотницкий Станислав Михайлович
  • Хохановский Александр Владимирович
  • Рашич Валерий Остоевич
SU1786682A2
ДЕМОДУЛЯТОР МНОГОПОЗИЦИОННЫХ СИГНАЛОВ 2003
  • Бобровский В.И.
  • Бураченко Д.Л.
  • Давыдов А.В.
  • Лялин Ж.Ж.
RU2246794C1
АДАПТИВНОЕ УСТРОЙСТВО РАЗДЕЛЕНИЯ СИГНАЛОВ ДВОИЧНОЙ ФАЗОВОЙ МАНИПУЛЯЦИИ 1999
  • Бураченко Д.Л.
  • Бобровский В.И.
  • Тимошин И.В.
  • Гаврющенко А.П.
RU2139635C1
АДАПТИВНОЕ УСТРОЙСТВО РАЗДЕЛЕНИЯ СИГНАЛОВ ДВОИЧНОЙ ФАЗОВОЙ МАНИПУЛЯЦИИ 2002
  • Бобровский В.И.
  • Бураченко Д.Л.
  • Давыдов А.В.
  • Еременко А.И.
  • Тимошин И.В.
RU2212767C1
Устройство для квазикогерентного приема сигналов с частотно-фазовой манипуляцией 1990
  • Бураченко Дмитрий Леонидович
  • Ерохин Виктор Федорович
  • Коновалов Герман Васильевич
  • Рашич Валерий Остоевич
  • Чуев Александр Витальевич
SU1781837A1
АДАПТИВНОЕ УСТРОЙСТВО РАЗДЕЛЕНИЯ НЕОРТОГОНАЛЬНЫХ ЦИФРОВЫХ СИГНАЛОВ ДВОИЧНОЙ ФАЗОВОЙ МАНИПУЛЯЦИИ 2012
  • Лубянников Александр Андреевич
  • Мальцева Ольга Львовна
  • Александров Вадим Анатольевич
  • Бураченко Дмитрий Леонидович
  • Избенников Дмитрий Сергеевич
  • Рашич Валерий Остоевич
  • Салюк Дмитрий Владиславович
RU2516757C1
ДЕМОДУЛЯТОР СИГНАЛОВ ШЕСТНАДЦАТИПОЗИЦИОННОЙ КВАДРАТУРНОЙ АМПЛИТУДНОЙ МАНИПУЛЯЦИИ 2003
  • Пархоменко Н.Г.
  • Боташев Б.М.
RU2246182C1
ДЕМОДУЛЯТОР СИГНАЛОВ ШЕСТНАДЦАТИПОЗИЦИОННОЙ КВАДРАТУРНОЙ АМПЛИТУДНОЙ МАНИПУЛЯЦИИ 2002
  • Пархоменко Н.Г.
  • Боташев Б.М.
  • Колобанов П.М.
RU2205519C1
Устройство для разделения неортогональных сигналов 1986
  • Бураченко Дмитрий Леонидович
  • Ерохин Виктор Федорович
  • Зеленский Александр Дмитриевич
  • Шепелев Владислав Германович
SU1363520A1

Иллюстрации к изобретению RU 2 047 942 C1

Реферат патента 1995 года АДАПТИВНОЕ УСТРОЙСТВО РАЗДЕЛЕНИЯ НЕОРТОГОНАЛЬНЫХ СИГНАЛОВ ДВОИЧНОЙ ФАЗОВОЙ МАНИПУЛЯЦИИ

Изобретение относится к радиотехнике. Адаптивное устройство содержит три перемножителя 1, 2, 3, два блока формирования опорных колебаний 4, 5, три фильтра нижних частот 6, 7, 8, два усилителя-ограничителя 9, 10, два вычитающих блока 11, 12, два решающих блока 13, 14, один амплитудный детектор 15, один компаратор 16, один ключ 17. 5 ил. 1 табл.

Формула изобретения RU 2 047 942 C1

АДАПТИВНОЕ УСТРОЙСТВО РАЗДЕЛЕНИЯ НЕОРТОГОНАЛЬНЫХ СИГНАЛОВ ДВОИЧНОЙ ФАЗОВОЙ МАНИПУЛЯЦИИ, содержащее последовательно соединенные первый перемножитель, первый фильтр нижних частот, первый вычитающий блок и первый решающий блок, выход которого является первым выходом адаптивного устройства, последовательно соединенные второй перемножитель, второй фильтр нижних частот, второй вычитающий блок и второй решающий блок, выход которого является вторым выходом адаптивного устройства, первый блок формирования опорных колебаний, выход которого соединен с первыми входами первого и третьего перемножителей, второй вход которого и первый вход второго перемножителя соединены с выходом второго блока формирования опорных колебаний, вход которого, вход первого блока формирования опорных колебаний, вторые входы первого и второго перемножителей соединены и являются входом адаптивного устройства, выход первого фильтра нижних частот соединен с первым входом первого усилителя-ограничителя, выход которого соединен с вторым входом второго вычитающего блока, выход второго фильтра нижних частот соединен с первым входом второго усилителя-ограничителя, выход третьего перемножителя через третий фильтр нижних частот соединен с вторыми входами первого и второго усилителей-ограничителей, отличающееся тем, что, с целью повышения помехоустойчивости приема двух взаимно мешающих сигналов с прерывистым характером излучения, введены последовательно соединенные амплитудный детектор, компаратор и ключ, причем вход амплитудного детектора соединен с выходом первого фильтра нижних частот, выход второго усилителя-ограничителя соединен с вторым входом ключа, выход которого соединен с вторым входом первого вычитающего блока, выход компаратора соединен с вторым входом второго решающего блока.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 1995 года RU2047942C1

Адаптивное устройство разделения неортогональных сигналов двоичной фазовой манипуляции 1987
  • Бураченко Дмитрий Леонидович
  • Ерохин Виктор Федорович
  • Зеленский Александр Дмитриевич
  • Шепелев Вячеслав Германович
SU1450131A1
Очаг для массовой варки пищи, выпечки хлеба и кипячения воды 1921
  • Богач Б.И.
SU4A1

RU 2 047 942 C1

Авторы

Ерохин В.Ф.

Бураченко Д.Л.

Плотницкий С.М.

Доровских А.В.

Жартовский С.В.

Даты

1995-11-10Публикация

1990-12-25Подача