СПОСОБ ДЕМОДУЛЯЦИИ СИГНАЛОВ ОТНОСИТЕЛЬНОЙ ФАЗОВОЙ МОДУЛЯЦИИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 2011 года по МПК H04L27/22 

Предлагаемое изобретение относится к области приема двоичных сигналов, передаваемых методом относительной модуляции (ОФМ), и может быть использовано для построения аппаратуры передачи дискретной информации.

Известен способ демодуляции сигналов относительной фазовой модуляции [1], заключающийся в том, что фильтруют демодулируемый сигнал S(t), формируют из упомянутого отфильтрованного демодулируемого сигнала S(t) последовательность прямоугольных импульсов Sn(t), соответствующих знаку его мгновенных значений, генерируют две опорные последовательности прямоугольных импульсов cn(t) и sn(t), соответствующих знаку мгновенных значений синфазного cos(2πf₀t) и квадратурного sin(2πf₀t) сигналов с частотой f₀, равной средней частоте демодулируемого сигнала, получают на длительности Т каждого элемента демодулируемого сигнала S(t) две корреляционные функции Y(t), X(t) сформированной последовательности прямоугольных импульсов Sn(t) c упомянутыми опорными последовательностями прямоугольных импульсов сn(t) и sn(t) соответственно, берут отсчеты Y_n, Х_n указанных корреляционных функций в момент окончания элемента сигнала, по которым получают оценку фазы Ф_n сигнала S(t), используют упомянутые оценки фазы на последовательности элементов сигнала S(t) для принятия решения о значении принятого символа.

Правило принятия решения в известном способе демодуляции сигналов относительной фазовой модуляции [1] о значении принятого символа I для случая передачи двоичных сигналов, когда при передаче символа "+1" фаза несущего колебания меняется на противоположную, то есть сдвигается на Δφ=π, а при передаче символа "-1" фаза несущего колебания передается без сдвига, то есть Δφ=0, детализировано в [2, на с.52]

Известен демодулятор сигналов относительной фазовой модуляции [1], состоящий из последовательно соединенных фильтра и первого блока выделения знака, первого и второго корреляторов, первого и второго блоков стробирования, решающего блока, выход которого служит выходом демодулятора, из генератора опорного колебания, фазовращателя, второго и третьего блоков выделения знака, генератора тактовых импульсов, из блока формирования оценки фазы, в свою очередь состоящего из первого и второго инверторов, четвертого и пятого блоков выделения знака, коммутатора, из первого и второго блока вычисления модуля, блока сравнения, первого генератора констант и первого сумматора; при этом с учетом правила принятия решения (1) решающий блок в свою очередь состоит из последовательно соединенных блока задержки, третьего инвертора, второго сумматора, третьего блока вычисления модуля, третьего сумматора, шестого блока выделения знака, а также из второго генератора констант. Причем второй вход второго сумматора соединен с входом блока задержки и служит входом решающего блока, второй вход третьего сумматора подключен к выходу второго генератора констант, выход шестого блока выделения знака соединен с выходом решающего блока и служит выходом демодулятора. Вход фильтра служит входом демодулятора, выход первого блока выделения знака подключен к соединенным вместе первым входам первого и второго корреляторов; выход генератора опорного колебания подключен к соединенным вместе входам фазовращателя и второго блока выделения знака, выход которого соединен со вторым входом первого коррелятора; выход фазовращателя соединен с входом третьего блока выделения знака, выход последнего подключен ко второму входу второго коррелятора; входы установки обоих корреляторов соединены вместе и подключены к первому выходу генератора тактовых импульсов, второй выход которого подключен к соединенным вместе вторым входам первого и второго блоков стробирования. Первый вход первого блока стробирования соединяется с выходом первого коррелятора, первый вход второго блока стробирования соединяется с выходом второго коррелятора. Первый вход блока формирования оценки фазы, подключенный к выходу первого блока стробирования, подключен также к соединенным вместе первому информационному входу коммутатора, входу первого инвертора, входу четвертого блока выделения знака, входу первого блока вычисления модуля. Второй вход блока формирования оценки фазы, подключенный к выходу второго блока стробирования, подключен также к соединенным вместе второму информационному входу коммутатора, входу второго инвертора, входу пятого блока выделения знака, входу второго блока вычисления модуля, выход первого инвертора подключен к третьему входу информационному коммутатора; выход второго инвертора соединен с четвертым информационным входом коммутатора, выход четвертого блока выделения знака подключен к соединенным вместе пятому управляющему входу коммутатора и первому управляющему входу первого генератора констант, выход пятого блока выделения знака подключен к соединенным вместе шестому управляющему входу коммутатора и второму управляющему входу первого генератора констант. Выход первого блока вычисления модуля подключен к первому входу блока сравнения; выход второго блока вычисления модуля подключен ко второму входу блока сравнения, выход которого в свою очередь подключен к соединенным вместе седьмому управляющему входу коммутатора и третьему управляющему входу первого генератора констант. Выход коммутатора подключен к первому входу первого сумматора, второй вход которого соединен с выходом первого генератора констант. Выход первого сумматора подключен к входу решающего блока.

Работа известного устройства демодуляции сигналов относительной модуляции осуществляется следующим образом.

Приходящий по каналу связи сигнал S(t) поступает с входа демодулятора на вход фильтра, в котором осуществляется ослабление частотных составляющих, находящихся вне полосы частот демодулируемого сигнала. С выхода фильтра сигнал поступает на первый блок выделения знака, на выходе которого формируется последовательность прямоугольных импульсов S_n(t), соответствующая знаку мгновенных значений демодулируемого сигнала S(t)

Последовательность прямоугольных импульсов S_n(t) с выхода первого блока выделения знака подается на соединенные вместе первые входы первого и второго корреляторов. На вторые входы корреляторов с выходов первого и второго блоков выделения знака подаются опорные сигналы - пара ортогональных последовательностей прямоугольных импульсов c_n(t) и s_n(t), соответствующих знаку мгновенных значений синфазного cos(2π·f₀·t) и квадратурного sin(2π·f₀·t) сигналов с частотой f₀, равной средней частоте демодулируемого сигнала, и описываемых выражениями (3а), (3б).

На выходах первого и второго корреляторов формируются сигналы Y и Х, которые являются корреляционными функциями последовательности прямоугольных импульсов S_n(t) и опорных сигналов с_n(t) и s_n(t) соответственно.

В момент времени t=n·T, соответствующий моменту окончания n-го элемента демодулируемого сигнала ОФМ, по управляющему сигналу со второго выхода генератора тактовых импульсов через первый и второй блоки стробирования отсчеты Y_n и Х_n упоминавшихся корреляционных функций подаются на первый и второй входы блока формирования оценки фазы соответственно; значения отсчетов Y_n и Х_n корреляционных функций описываются выражениями

Затем управляющим сигналом с первого выхода генератора тактовых импульсов осуществляется сброс корреляторов, после чего в них начинается вычисление корреляционных функций Y и Х на следующем (n+1) -м элементе демодулируемого сигнала. Генератор тактовых импульсов строится таким образом, чтобы моменты появления его выходных сигналов соответствовали границам элементов демодулируемого сигнала.

Отсчет Y_n с первого входа блока формирования оценки фазы поступает на соединенные вместе первый информационный вход коммутатора, вход первого инвертора, вход третьего блока выделения знака и вход первого блока вычисления модуля; отсчет Х_n со второго входа блока оценки фазы поступает на соединенные вместе второй информационный вход коммутатора, вход второго инвертора, вход четвертого блока выделения знака и вход второго блока вычисления модуля. Проинвертированный в первом инверторе отсчет Y_n подается на третий информационный вход коммутатора, на четвертый информационный вход коммутатора подается проинвертированный во втором инверторе отсчет Х_n. Знак отсчета Y_n с выхода третьего блока выделения знака подается на соединенные вместе пятый управляющий вход коммутатора и первый управляющий вход первого генератора констант. Знак отсчета Х_n с выхода четвертого блока выделения знака подается на соединенные вместе шестой управляющий вход коммутатора и второй управляющий вход первого генератора констант. На соединенные вместе седьмой управляющий вход коммутатора и третий управляющий вход первого генератора констант из блока сравнения подается результат сравнения абсолютных значений отсчетов |Y_n| и |Х_n|, вычисленных в первом и втором блоках вычисления модуля соответственно. Выходной сигнал коммутатора поступает на первый вход первого сумматора, на второй вход которого подается сигнал с выхода генератора констант.

На выходе первого сумматора в соответствии с правилом (5) формируется оценка фазы Ф_n демодулируемого сигнала

где &- операция логического умножения.

Оценка фазы Ф_n демодулируемого сигнала с выхода блока формирования оценки фазы (с выхода первого сумматора) поступает на вход решающего блока.

В решающем блоке в соответствии с правилом (1) на выходе второго сумматора формируется разность оценок фазы Ф_n и Ф_n-1, где Ф_n-1 - соответствует оценке фазы, полученной на предыдущем (n-1)-м элементе демодулируемого сигнала. Упомянутая оценка фазы Ф_n-1, полученная на предыдущем (n-1) -м элементе демодулируемого сигнала, подается на первый вход второго сумматора с выхода блока задержки через третий инвертор. Оценки фазы, последовательно поступающие на вход блока задержки, сохраняются в нем на время, равное длительности элемента демодулируемого сигнала. С выхода третьего блока вычисления модуля сигнал, соответствующий абсолютному значению разности оценок фаз |Ф_n- Ф_n-1|, подается на первый вход третьего сумматора, на второй вход которого из второго генератора констант подается сигнал, соответствующий значению Результат суммирования с выхода третьего сумматора подается в третий блок вычисления модуля, на выходе которого формируется решение о принятом символе: "+1" или "-1", которое выдается на выход решающего блока и соответственно на выход демодулятора.

Недостатком известных способа и устройства [1] являются ограниченные функциональные возможности, связанные с недостаточной помехозащищенностью демодуляции сигналов относительной фазовой модуляцией, которая объясняется наличием разрыва в зависимости оценки фазы Ф_n от начальной фазы φ приходящего из канала связи демодулируемого сигнала.

Формируемая в блоке формирования оценки фазы 14 в соответствии с выражением (5) оценка фазы Ф_n является линейной периодической функцией от начальной фазы φ приходящего из канала связи сигнала ОФМ. При изменении начальной фазы φ приходящего из канала связи сигнала в интервале от -π- до +π также линейно от -π до +π меняется оценка фазы Ф_n. В точках φ=-π и φ= +π функция оценки фазы Ф_n имеет разрыв, что подтверждается графиком Ф_n=f(φ), представленном в [1 на фиг.3].

Покажем, что наличие разрыва в функциональной зависимости Ф_n=f(φ) с применением правила (1) для принятия решения о принятом (демодулированном) символе I приводит к снижению помехозащищенности демодуляции (приема) сигналов ОФМ.

Проведем анализ на примере, когда средняя частота приходящего по каналу сигнала ОФМ незначительно отличается от частоты опорных ортогональных последовательностей прямоугольных импульсов c_n(t) и s_n(t), формируемых в демодуляторе; подобная ситуация является типичной для систем передачи информации в силу разброса параметров задающих генераторов передатчиков и соответствующим им приемников.

Примем для определенности, что частоты опорных ортогональных последовательностей прямоугольных импульсов c_n(t) и s_n(t), формируемых в демодуляторе, заданы точно и равняются f₀, а средняя частота f_cp демодулируемого сигнала S(t) отличается от f₀ на величину Δf₀, причем Δf₀=(f_cp-f₀)<<f₀ - величина постоянная, не меняющаяся во времени. Для упрощения анализа положим также, что по каналу связи передаются символы "-1", которые не дают приращения начальной фазы передаваемого сигнала. С учетом сделанных допущений можно записать:

где S₀ - амплитуда сигнала на входе демодулятора;

φ(t) - медленно меняющаяся начальная фаза демодулируемого сигнала, отсчитываемая от некоторого исходного значения.

Очевидно, что независимо от малости абсолютной величины расхождения частот Δf₀ средней частоты f_cp демодулируемого сигнала S(t) и частоты опорных ортогональных последовательностей прямоугольных импульсов с_n(t) и s_n(t), формируемых в демодуляторе, с течением времени медленно меняющаяся начальная фаза демодулируемого сигнала φ(t) стремится по абсолютной величине к π (ее знак будет определяться знаком Δf₀). При этом в некоторый момент времени t=(n-1)T, равный длительности (n-1) элементов демодулируемого сигнала ОФМ, абсолютное значение медленно меняющейся начальной фазы демодулируемого сигнала φ(t) будет отличаться от π на бесконечно малую величину, так что в момент окончания следующего n-го элемента сигнала ее абсолютное значение превысит π, то есть |φ(t=nТ)|>π. В этом случае абсолютное значение разности оценок фаз на n-го и (n-1)-го элементах сигнала превысит и составит приблизительно 2π, что в соответствии с выражением (1) приведет к ошибке; на выход демодулятора вместо передаваемого по каналу связи символа "-1" выдается ошибочный символ "+1".

Подставляя (6) в выражения (2), (3), (4), получим связь между абсолютной величиной разности оценок фаз |Ф_n-Ф_n-1|, измеренной на двух соседних элементах демодулируемого сигнала ОФМ, и упоминавшейся медленно меняющейся начальной фазой демодулируемого сигнала φ(t).

Если пренебречь действием помех в канале связи и считать, что в канале помехи отсутствуют, то будем иметь

где Т - длительность элемента сигнала ОФМ;

k - целое число.

Зависимость абсолютной величины разности оценок фаз |Ф_n-Ф_n-1|, измеренной на двух соседних элементах демодулируемого сигнала ОФМ, от величины медленно меняющейся начальной фазы демодулируемого сигнала φ(t) приведена на фиг.1.

При учете действия помех в канале связи частость появления ошибочных символов "+1" вместо передаваемых символов "-1" будет возрастать, так как вследствие действия помех вблизи точек φ(t)=±π возникают флюктуации начальной фазы демодулируемого сигнала, которые будут к дополнительному появлению ошибочных символов "+1" вместо передаваемых символов "-1". Причем по мере роста уровня помех (по мере снижения отношения сигнал/помеха) флюктуации фазы сигнала будут увеличиваться, влияние разрыва характеристики оценки фазы Ф_n на увеличение частости ошибок будет возрастать. Для количественной оценки степени увеличения частости ошибок из-за влияния разрыва характеристики оценки фазы Ф_n из-за действия помех необходимо знать статистические характеристики флюктуации фазы сигнала от характера помех, действующих в канале связи, и отношения сигнал/помеха на входе приемника, которые можно найти в [3].

Таким образом, можно считать доказанным, что известные способ и устройство демодуляции [1] обладают недостаточной помехозащищенностью из-за наличия разрыва в характеристике оценки фазы Ф_n.

Целью предлагаемого изобретения является повышение помехозащищенности демодуляции сигналов относительной фазовой модуляцией за счет устранения влияния разрыва в характеристике оценки фазы Ф_n.

Поставленная цель достигается тем, что в способе демодуляции сигналов ОФМ, заключающемся в фильтрации демодулируемого сигнала S(t), формировании из упомянутого отфильтрованного демодулируемого сигнала S(t) последовательности прямоугольных импульсов Sn(t), соответствующих знаку его мгновенных значений, в генерации двух опорных последовательностей прямоугольных импульсов cn(t) и sn(t), соответствующих знаку мгновенных значений синфазного cos(2πf₀t) и квадратурного sin(2πf₀t) сигналов с частотой f₀, равной средней частоте демодулируемого сигнала, в получении на длительности Т каждого элемента демодулируемого сигнала S(t) двух корреляционных функций Y(t), X(t) сформированной последовательности прямоугольных импульсов Sn(t) с упомянутыми опорными последовательностями прямоугольных импульсов cn(t) и sn(t) соответственно, во взятии отсчетов Y_n, Х_n указанных корреляционных функций в момент окончания элемента сигнала, в использовании отсчетов Y_n, Х_n для получения оценки фазы Ф_n на данном элементе сигнала S(t), в вычислении абсолютной величины разности оценок фаз |Ф_n-Ф_n-1|, полученных на данном и предыдущем элементах сигнала, в сравнении вычисленной абсолютной величины разности оценок фаз |Ф_n-Ф_n1|, с пороговым значением , дополнительно сравнивают упомянутое значение абсолютной величины разности оценок фаз |Ф_n-Ф_n-1|, со вторым пороговым значением , выносят решение о демодулированном (принятом) символе на основании сравнения абсолютной величины разности оценок фаз |Ф_n-Ф_n-1|, с двумя пороговыми значениями и .

Для этого в демодуляторе сигналов ОФМ, состоящем из последовательно соединенных фильтра и первого блока выделения знака, двух корреляторов, двух блоков стробирования, из генератора опорного колебания, фазовращателя, второго и третьего блоков выделения знака, генератора тактовых импульсов, из последовательно соединенных блока формирования оценки фазы и решающего блока, выход которого служит выходом демодулятора, в свою очередь блок формирования оценки фазы состоит из первого и второго инверторов, четвертого и пятого блоков выделения знака, коммутатора, из первого и второго блоков вычисления модуля, блока сравнения, первого генератора констант и первого сумматора, а решающий блок состоит из последовательно соединенных блока задержки, третьего инвертора, второго сумматора, третьего блока вычисления модуля, третьего сумматора, шестого блока выделения знака, а также из второго генератора констант, причем второй вход второго сумматора соединен с входом блока задержки и служит входом решающего блока, второй вход третьего сумматора подключен к первому выходу второго генератора констант, вход фильтра служит входом демодулятора, выход первого блока выделения знака подключен к соединенным вместе первым входам корреляторов, выход генератора опорного колебания подключен к соединенным вместе входам фазовращателя и второго блока выделения знака, выход которого соединен со вторым входом первого коррелятора, выход фазовращателя соединен с входом третьего блока выделения знака, выход последнего подключен ко второму входу второго коррелятора, входы установки обоих корреляторов соединены вместе и подключены к первому выходу генератора тактовых импульсов, второй выход которого подключен к соединенным вместе вторым входам первого и второго блоков стробирования, первый вход первого блока стробирования соединяется с выходом первого коррелятора, первый вход второго блока стробирования соединяется с выходом второго коррелятора, первый вход блока формирования оценки фазы, подключенный к выходу первого блока стробирования, подключен также к соединенным вместе первому информационному входу коммутатора, входу первого инвертора, входу четвертого блока выделения знака, входу первого блока вычисления модуля, второй вход блока формирования оценки фазы, подключенный к выходу второго блока стробирования, подключен также к соединенным вместе второму информационному входу коммутатора, входу второго инвертора, входу пятого блока выделения знака, входу второго блока вычисления модуля, выход первого инвертора подключен к третьему информационному входу коммутатора; выход второго инвертора соединен с четвертым информационным входом коммутатора, выход четвертого блока выделения знака подключен к соединенным вместе пятому управляющему входу коммутатора и первому управляющему входу генератора констант, выход пятого блока выделения знака подключен к соединенным вместе шестому управляющему входу коммутатора и второму управляющему входу генератора констант, выход первого блока вычисления модуля подключен к первому блоку сравнения, выход второго блока вычисления модуля подключен ко второму входу блока сравнения, выход которого, в свою очередь, подключен к соединенным вместе седьмому управляющему входу коммутатора и третьему управляющему входу генератора констант, выход коммутатора подключен к первому входу сумматора, второй вход которого соединен с выходом генератора констант, выход первого сумматора подключен к входу решающего блока, в состав которого дополнительно введены последовательно соединенные четвертый сумматор, седьмой блок выделения знака, четвертый инвертор, блок логического умножения, выход которого подключен соответственно к выходу решающего блока и выходу демодулятора, первый вход четвертого сумматора, подключен к соединенным вместе первому входу третьего сумматора и выходу третьего блока вычисления модуля, второй вход четвертого сумматора подключен ко второму выходу второго генератора констант, второй вход блока логического умножения соединен с выходом шестого блока выделения знака.

Предлагаемое изобретение поясняется примером конкретного выполнения демодулятора сигналов ОФМ, приведенного на фиг.2, содержащего фильтр 1 и первый блок выделения знака 2, два коррелятора 3 и 4, два блока стробирования 5 и 6, генератор опорного колебания 9, фазовращатель 10, второй 11 и третий 12 блоки выделения знака, генератор тактовых импульсов 13, блок формирования оценки фазы 14 и решающий блок 7, выход которого служит выходом демодулятора 8, в свою очередь блок формирования оценки фазы 14 состоит из первого 15 и второго 16 инверторов, четвертого 17 и пятого 18 блоков выделения знака, коммутатора 19, из первого 20 и второго 21 блока вычисления модуля, блока сравнения 22, первого генератора констант 23 и первого сумматора 24, а решающий блок 7 состоит из блока задержки 25, третьего инвертора 26, второго сумматора 27, третьего блока вычисления модуля 28, третьего сумматора 29, шестого блока выделения знака 30, из второго генератора констант 31, четвертого сумматора 32, седьмого блока выделения знака 33, четвертого инвертора 34, блока логического умножения 35, вход фильтра 1 служит входом демодулятора 36.

Работа заявляемого способа заключается в последовательной реализации заявляемым устройством следующих операций.

1. Поступающий из канала связи сигнал относительной фазовой модуляции S(t) формируют из упомянутого отфильтрованного демодулируемого сигнала S(t) последовательность прямоугольных импульсов Sn(t), соответствующих знаку его мгновенных значений.

Фильтрация имеет целью ослабление частотных составляющих, находящихся вне полосы демодулируемого сигнала. Фильтрация осуществляется в фильтре 1, вход которого служит входом демодулятора 36. С выхода фильтра 1 сигнал поступает на первый блок выделения знака 2, на выходе которого в соответствии с выражением (2) формируется последовательность прямоугольных импульсов S_n(t), соответствующая знаку мгновенных значений демодулируемого сигнала S(t).

2. Генерируют две опорные взаимно ортогональные последовательности прямоугольных импульсов cn(t) и sn(t), соответствующих знаку мгновенных значений синфазного cos(2πf₀t) и квадратурного sin(2πf₀t) сигналов с частотой f₀, равной средней частоте демодулируемого сигнала.

Данные операции выполняются с помощью генератора опорного колебания 9, фазовращателя 10, второго 11 и третьего 12 блоков выделения знака.

Упомянутые опорные взаимно ортогональные последовательности прямоугольных импульсов cn(f) и sn{t) описываются выражениями (3а), (3б).

3. Получают на длительности Т каждого элемента демодулируемого сигнала S(t) две корреляционные функции Y(t), X(f) сформированной последовательности прямоугольных импульсов Sn(t) с упомянутыми опорными последовательностями прямоугольных импульсов cn(t) и sn(t) соответственно.

Корреляционные функции Y(t), X(t) получают соответственно в первом 3 и втором 4 корреляторах. Для этого на соединенные вместе первые входы первого 3 и второго 4 корреляторов с выхода первого блока выделения знака 2 подается последовательность прямоугольных импульсов S_n(t), на второй вход первого коррелятора 3 с выхода второго блока выделения знака 11 подается опорная последовательность прямоугольных импульсов cn(t), на второй вход второго коррелятора 4 с выхода третьего блока выделения знака 12 подается опорная последовательность прямоугольных импульсов sn(t).

4. В момент времени t=n·T, соответствующий моменту окончания n-го элемента демодулируемого сигнала ОФМ, берут отсчеты Y_n, Х_n указанных корреляционных функций.

Упомянутые операции выполняются с помощью первого 5 и второго 6 блоков стробирования по управляющему сигналу с первого выхода генератора тактовых импульсов 13; отсчеты Y_n и Х_n упомянутых корреляционных функций подаются на первый и второй входы блока формирования оценки фазы 14 соответственно; значения отсчетов Y_n и Х_n корреляционных функций описываются выражениями (4а), (4б).

Затем управляющим сигналом с первого выхода генератора тактовых импульсов 13 осуществляется сброс корреляторов 3 и 4, после чего в них происходит вычисление корреляционных функций Y и Х на следующем (n+1)-м элементе демодулируемого сигнала. Генератор тактовых импульсов должен строиться таким образом, чтобы моменты появления его выходных сигналов соответствовали границам элементов демодулируемого сигнала.

5. Используют отсчеты Y_n, Х_n для получения оценки фазы Ф_n на данном элементе сигнала S(t).

Данную операцию выполняет блок формирования оценки фазы 14.

Отсчет Y_n с первого входа блока формирования оценки фазы 14 поступает на соединенные вместе первый информационный вход коммутатора 19, вход первого инвертора 15, вход третьего блока выделения знака 17 и вход первого блока вычисления модуля 20; отсчет Х_n со второго входа блока формирования оценки фазы 14 поступает на соединенные вместе четвертый информационный вход коммутатора 19, вход второго инвертора 16, вход четвертого блока выделения знака 18 и вход второго блока вычисления модуля 22. Проинвертированный в первом инверторе отсчет Y_n подается на второй информационный вход коммутатора 19, на третий информационный вход коммутатора 19 подается проинвертированный во втором инверторе 16 отсчет Х_n. Знак отсчета Y_n с выхода третьего блока выделения знака 17 подается на соединенные вместе пятый управляющий вход коммутатора 19 и первый вход генератора констант 23. Знак отсчета Х_n с выхода четвертого блока выделения знака 18 поступает на соединенные вместе шестой управляющий вход коммутатора 19 и второй вход генератора констант 23. На соединенные вместе седьмой управляющий вход коммутатора 19 и третий вход генератора констант 23 из блока сравнения 22 подается результат сравнения абсолютных значений отсчетов |Y_n| и |Х_n|, вычисленных в первом 20 и втором 21 блоках вычисления модуля. Выходной сигнал коммутатора 19 поступает на первый вход сумматора 24, на второй вход которого подается сигнал с выхода генератора констант 23.

Оценка фазы Ф_n демодулируемого сигнала на его n-м элементе сформированная в соответствии с правилом (5) в первом сумматоре 24, с его выхода подается на вход решающего блока 7.

6. Вычисляют абсолютную величину разности оценок фаз |Ф_n-Ф_n-1|, полученных на данном и предыдущем элементах сигнала, сравнивают вычисленную абсолютную величину разности оценок фаз |Ф_n-Ф_n-1| с пороговым значением .

Данная операция выполняется в решающем блоке 7.

Оценка фазы Ф_n демодулируемого сигнала с выхода блока оценки фазы 14 (с выхода сумматора 24) поступает на вход решающего блока 7.

В решающем блоке 7 в соответствии с правилом (1) на выходе второго сумматора 27 формируется разность оценок фазы Ф_n и Ф_n-1, где Ф_n-1 соответствует оценке фазы, полученной на предыдущем (n-1)-м элементе демодулируемого сигнала. Упомянутая оценка фазы Ф_n-1 полученная на предыдущем (n-1)-м элементе демодулируемого сигнала, подается на первый вход второго сумматора 27 с выхода блока задержки 25 через третий инвертор 26. Оценки фазы, последовательно поступающие на вход блока задержки 25, хранят в нем на время, равное длительности элемента демодулируемого сигнала. С выхода третьего блока вычисления модуля 28 сигнал, соответствующий абсолютному значению разности оценок фаз |Ф_n-Ф_n-1|, поступает на первый вход третьего сумматора 29, на второй вход которого из второго генератора констант 31 поступает сигнал, соответствующий значению Результат суммирования с выхода третьего сумматора 29 подается в шестой блок выделения знака 30, на выходе которого формируется логический сигнал "+1", если абсолютное значение разности оценок фаз |Ф_n-Ф_n-1| превышает пороговое значение, и формируется логический сигнал "-1", если абсолютное значение разности оценок фаз |Ф_n-Ф_n-1| не превосходит пороговое значение .

7. Дополнительно сравнивают упомянутое значение абсолютной величины разности оценок фаз |Ф_n-Ф_n-1|, со вторым пороговым значением .

Данная операция также выполняется в решающем блоке 7.

Абсолютное значение разности оценок фаз |Ф_n-Ф_n-1| с выхода третьего блока вычисления модуля 28 поступает на первый вход четвертого сумматора 32, на второй вход четвертого сумматора 32 со второго выхода второго генератора констант 31 подается сигнал, соответствующий значению Сигнал с выхода четвертого сумматора 32 поступает на вход седьмого блока выделения знака 33, на выходе которого формируется логический сигнал "+1", если абсолютное значение разности оценок фаз |Ф_n-Ф_n-1| превышает пороговое значение , и формируется логический сигнал "-1", если абсолютное значение разности оценок фаз |Ф_n-Ф_n-1| не превосходит пороговое значение .

8. Выносят решение о демодулированном (принятом) символе на основании сравнения абсолютной величины разности оценок фаз |Ф_n-Ф_n-1| двумя пороговыми значениями и .

Данная операция выполняется в решающем блоке 7.

Логический сигнал с выхода седьмого блока выделения знака 33 через четвертый инвертор 34 подается на блок логического умножения 35. На другой вход блока логического умножения 35 подается логический сигнал с выхода шестого блока выделения знака 30.

На выходе блока логического умножения 35 выдается сигнал "+1", если абсолютная величина разности оценок фаз |Ф_n-Ф_n-1| находится в пределах от до , выдается сигнал "-1", если абсолютная величина разности оценок фаз |Ф_n-Ф_n-1| выходит за пределы указанного интервала, то есть |Ф_n-Ф_n-1|≤ или |Ф_n-Ф_n-1|>.

Сигнал с выхода блока логического умножения 35 поступает на выход решающего блока 7 и соответственно на выход демодулятора 8.

Особенность заявляемых способа и устройства состоит в том, что положительный результат достигается также, если знаки отношения "≤" и ">" в приведенных в описании неравенствах заменить на знаки "<" и "≥" соответственно.

Приведенная последовательность выполнения операций, описанных в способе, и приведенное соединение блоков в описанном устройстве необходимо и достаточно для получения заявленного положительного эффекта.

Блоки, входящие в состав заявляемого устройства, известны в технике. Для реализации заявляемого устройства могут быть использованы как соответствующие блоки устройства-прототипа [1], так и блоки, описанные в литературе.

Список использованных источников

1. Пат. РФ 2099892. Способ демодуляции сигналов с относительной фазовой модуляцией и устройство для его осуществления. /Мохов Е.Н., Криволапов Г.И. Приоритет от 10.05.1995 г.

2. Криволапов Г.И. Разработка и исследование аппаратуры гидроакустической связи и управления для сети автономных донных станций. Диссертация на соискание степени кандидата технических наук. - Новосибирск; Сибирская государственная академия телекоммуникаций и информатики. 1995, 112 с.

3. Левин Б.Р. Теоретические основы статистической радиотехники. Кн. первая. - М.; Сов. радио, 1969. 752 с.

Изобретение относится к области приема двоичных сигналов, передаваемых методом относительной фазовой модуляции (ОФМ), и может быть использовано для построения аппаратуры передачи дискретной информации. Технический результат: повышение помехозащищенности демодуляции сигналов ОФМ за счет устранения влияния разрыва в зависимости оценки фазы Ф_n от фазы демодулируемого сигнала φ. В демодулятор сигналов ОФМ, состоящий из последовательно соединенных фильтра (1) и первого блока выделения знака (2), двух корреляторов (3, 4), двух блоков стробирования (5, 6), из генератора опорного колебания (9), фазовращателя (10), второго и третьего блоков выделения знака (11, 12), генератора тактовых импульсов (13), из последовательно соединенных блока формирования оценки фазы (14) и решающего блока (7), выход которого служит выходом (8) демодулятора, в свою очередь блок формирования оценки фазы (14) состоит из первого и второго инверторов (15, 16), четвертого и пятого блоков выделения знака (17, 18), коммутатора (19), из первого и второго блоков вычисления модуля (20, 21), блока сравнения (22), первого генератора констант (23) и первого сумматора (24), решающий блок (7) состоит из последовательно соединенных блока задержки (25), третьего инвертора (26), второго сумматора (27), третьего блока вычисления модуля (28), третьего сумматора (29), шестого блока выделения знака (30), из второго генератора констант (31), введены последовательно соединенные четвертый сумматор (32), седьмой блок выделения знака (33), четвертый инвертор 34, блок логического умножения (35), выход которого служит выходом решающего блока (7). Заявляемый способ реализуется через работу вышеописанного устройства. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ демодуляции сигналов относительной фазовой модуляции (ОФМ), заключающийся в фильтрации демодулируемого сигнала S(t), формировании из упомянутого отфильтрованного демодулируемого сигнала S(t) последовательности прямоугольных импульсов Sn(t), соответствующих знаку его мгновенных значений, в генерации двух опорных последовательностей прямоугольных импульсов cn(t) и sn(t), соответствующих знаку мгновенных значений синфазного cos(2πf₀t) и квадратурного sin(2πf₀t) сигналов с частотой f₀, равной средней частоте демодулируемого сигнала, в получении на длительности Т каждого элемента демодулируемого сигнала S(t) двух корреляционных функций Y(t), X(t) сформированной последовательности прямоугольных импульсов Sn(t) с упомянутыми опорными последовательностями прямоугольных импульсов cn(t) и sn(f), соответственно, во взятии отсчетов Y_n X_n указанных корреляционных функций в момент окончания элемента сигнала, в использовании отсчетов Y_n, X_n для получения оценки фазы Ф_n на данном элементе сигнала S(t), в вычислении абсолютной величины разности оценок фаз |Ф_n-Ф_n-1|, полученных на данном и предыдущем элементах сигнала, в сравнении вычисленной абсолютной величины разности оценок фаз |Ф_n-Ф_n-1| с пороговым значением , отличающийся тем, что дополнительно сравнивают упомянутое значение абсолютной величины разности оценок фаз |Ф_n-Ф_n-1| со вторым пороговым значением , выносят решение о демодулированном (принятом) символе на основании сравнения абсолютной величины разности оценок фаз |Ф_n-Ф_n-1| с двумя пороговыми значениями и .

2. Демодулятор сигналов относительной фазовой модуляции, состоящий из последовательно соединенных фильтра и первого блока выделения знака, двух корреляторов, двух блоков стробирования, из генератора опорного колебания, фазовращателя, второго и третьего блоков выделения знака, генератора тактовых импульсов, из последовательно соединенных блока формирования оценки фазы и решающего блока, выход которого служит выходом демодулятора, в свою очередь блок формирования оценки фазы состоит из первого и второго инверторов, четвертого и пятого блоков выделения знака, коммутатора, из первого и второго блоков вычисления модуля, блока сравнения, первого генератора констант и первого сумматора, а решающий блок состоит из последовательно соединенных блока задержки, третьего инвертора, второго сумматора, третьего блока вычисления модуля, третьего сумматора, шестого блока выделения знака, а также из второго генератора констант, причем второй вход второго сумматора соединен с входом блока задержки и служит входом решающего блока, второй вход третьего сумматора подключен к первому выходу второго генератора констант, при этом вход фильтра служит входом демодулятора, выход первого блока выделения знака подключен к соединенным вместе первым входам корреляторов, выход генератора опорного колебания подключен к соединенным вместе входам фазовращателя и второго блока выделения знака, выход которого соединен со вторым входом первого коррелятора, выход фазовращателя соединен с входом третьего блока выделения знака, выход последнего подключен ко второму входу второго коррелятора, входы установки обоих корреляторов соединены вместе и подключены к первому выходу генератора тактовых импульсов, второй выход которого подключен к соединенным вместе вторым входам первого и второго блоков стробирования, первый вход первого блока стробирования соединен с выходом первого коррелятора, первый вход второго блока стробирования соединен с выходом второго коррелятора, первый вход блока формирования оценки фазы подключен к выходу первого блока стробирования и подключен также к соединенным вместе первому информационному входу коммутатора, входу первого инвертора, входу четвертого блока выделения знака, входу первого блока вычисления модуля, второй вход блока формирования оценки фазы подключен к выходу второго блока стробирования и подключен также к соединенным вместе второму информационному входу коммутатора, входу второго инвертора, входу пятого блока выделения знака, входу второго блока вычисления модуля, выход первого инвертора подключен к третьему информационному входу коммутатора; выход второго инвертора соединен с четвертым информационным входом коммутатора, выход четвертого блока выделения знака подключен к соединенным вместе пятому управляющему входу коммутатора и первому управляющему входу генератора констант, выход пятого блока выделения знака подключен к соединенным вместе шестому управляющему входу коммутатора и второму управляющему входу генератора констант, выход первого блока вычисления модуля подключен к первому входу блока сравнения, выход второго блока вычисления модуля подключен ко второму входу блока сравнения, выход которого, в свою очередь, подключен к соединенным вместе седьмому управляющему входу коммутатора и третьему управляющему входу генератора констант, выход коммутатора подключен к первому входу сумматора, второй вход которого соединен с выходом генератора констант, выход первого сумматора подключен к входу решающего блока, отличающийся тем, что в состав решающего блока дополнительно введены последовательно соединенные четвертый сумматор, седьмой блок выделения знака, четвертый инвертор, блок логического умножения, выход которого подключен соответственно к выходу решающего блока и выходу демодулятора, причем первый вход четвертого сумматора, подключен к соединенным вместе первому входу третьего сумматора и выходу третьего блока вычисления модуля, второй вход четвертого сумматора подключен ко второму выходу второго генератора констант, второй вход блока логического умножения соединен с выходом шестого блока выделения знака.