СПОСОБ ДЕМОДУЛЯЦИИ СИГНАЛОВ С ОТНОСИТЕЛЬНОЙ ФАЗОВОЙ МОДУЛЯЦИЕЙ (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2012 года по МПК H04L13/18 H04L27/00 

Изобретения объединены единым изобретательским замыслом, относятся к радиотехнике, а именно к способам приема цифровых сигналов, передаваемых методом относительной фазовой модуляцией (ОФМ), и могут быть реализованы при демодуляции сигналов с относительной фазовой модуляцией.

Известен способ демодуляции сигналов с ОФМ, описанный в [Спилкер Дж. Цифровая спутниковая связь. Пер. с англ. / Под ред. В.В.Маркова. - М.: Связь, 1979, с.300]. Известный способ-аналог заключается в том, что формируют два (синфазный и квадратурный) опорных гармонических сигнала с частотой, равной средней частоте демодулируемого сигнала. Вычисляют на длительности элемента сигнала корреляционные функции раздельно с синфазным и квадратурным опорными сигналами. В момент окончания элемента сигнала фиксируют отсчеты указанных корреляционных функций. Оценку фазы демодулируемого сигнала выполняют путем вычисления функции arctg для отношения этих отсчетов. Затем сравнивают полученную оценку фазы с соответствующей оценкой фазы, полученной на предшествующем элементе сигнала, после чего принимают решение по методу сравнения фаз о переданном информационном символе.

Недостатком указанного способа-аналога является относительно низкая его помехозащищенность, поскольку в условиях помех оценка фазы на выходе демодулятора перестает быть линейно зависимой от фазы демодулируемого сигнала.

Известен способ-аналог [патент РФ №2099892, 1997 г., МПК 6 H04L 27/22], заключающийся в том, что для ослабления влияния помех, находящихся вне полосы частот демодулируемого сигнала, предварительно осуществляют его фильтрацию. Так как в сигнале ОФМ информационным параметром является изменение фазы несущей, то для повышения помехозащищенности после фильтрации сигналов ОФМ осуществляют их ограничение по амплитуде. В результате из гармонического сигнала S(t) формируется последовательность прямоугольных импульсов S_п(t), соответствующих знаку мгновенных значений сигнала S(t). Затем формируют пару опорных последовательностей прямоугольных импульсов и , соответствующих знаку мгновенных значений синфазного и квадратурного гармонических сигналов с частотой, равной средней частоте демодулируемого сигнала, и вычисляют на длительности элемента сигнала две корреляционные функции Y и Х последовательности S_п(t) прямоугольных импульсов с опорными импульсными последовательностями и соответственно. В результате получают в момент окончания элемента сигнала отсчеты Y_п и Х_п указанных корреляционных функций и принимают решение о переданном информационном символе на основе сформированной оценки фазы сигнала. Затем определяют знаки отсчетов Y_п и Х_п, вычисляют абсолютные значения отсчетов и формируют оценку фазы сигнала путем сравнения с константой.

Недостатком данного способа-аналога является невозможность учета изменения фазы демодулируемого сигнала, произошедшие под воздействием помех, действующих в полосе частот принимаемого сигнала, что ведет к снижению его помехозащищенности.

Наиболее близким к заявляемым вариантам является способ демодуляции сигналов с ОФМ, описанный в [патенте РФ №2271071, 2006 г., МПК⁶ H04L 27/22]. В ближайшем аналоге принимают сигнал S(t), фильтруют и выравнивают его, генерируют опорный сигнал S₀(t), вычисляют корреляционную функцию Y(t) между опорным сигналом S₀(t) и отфильтрованным сигналом с выровненной амплитудой S_C(t). Затем фильтруют результат произведения сигналов S₀(t) и S_C(t) в блоке уменьшения уровня помехи, обусловленной изменением полярности видеосигнала на выходе фильтра низких частот за время τ, т.е. времени, в течение которого на длительности элемента сигнала Т формируется корреляционная функция Y(t). Затем интегрируют корреляционную функцию Y(t) последовательно на длительности Т и фиксируют ее значение Y_n по окончанию элемента сигнала. Вычисляют абсолютное значение разности между текущим и предшествующим значением корреляционных функций Y_n и Y_n-1, соответственно на n-м и на (n-1)-м временных интервалах Т. Полученное значение модуля разности сравнивают с предварительно сформированным порогом Y_пор по правилу: если выполняется неравенство , то решение о демодулируемом символе принимают равным «единице», а в случае невыполнения неравенства принимают равным «нулю».

Недостатком способа-прототипа является относительно низкая помехозащищенность, обусловленная тем, что решение о демодулируемом символе принимается путем сравнения с предварительно сформированным в отсутствии помех неизменным порогом Y_пор, который не учитывает изменения фазы демодулируемого сигнала в результате воздействия помехи.

Целью заявленного изобретения является повышение помехозащищенности способа демодуляции сигналов с ОФМ за счет адаптивного изменения значения порога принятия решения о принятом символе в зависимости от вероятности появления логических «единиц» и «нулей» в выходной последовательности демодулятора в условиях изменения в широких пределах уровня демодулируемого сигнала.

В первом варианте поставленная цель достигается тем, что в известном способе демодуляции сигналов с ОФМ принимают сигнал S(t), фильтруют и выравнивают его амплитуду, генерируют опорный сигнал S₀(t), вычисляют корреляционную функцию Y(t) между сигналом S₀(t) и отфильтрованным сигналом с выровненной амплитудой S_C(t) путем их перемножения Y(t)=S_C(t)S₀(t), интегрируют корреляционную функцию Y(t) последовательно на временных интервалах длительностью Т и фиксируют ее значение Y_n по окончании n-то интервала времени Т, где n=1, 2,…, вычисляют модуль разницы значений корреляционных функций Y_n и Y_n-1, соответственно на n-м и на (n-1)-м временных интервалах Т, полученное значение модуля разницы сравнивают с предварительно заданным пороговым значением Y_пор корреляционной функции и при выполнении условия присваивают принятому информационному элементу значение «единицы», в противном случае - «нуля». Предварительно формируют случайную L - элементную последовательность с равным числом единичных и нулевых элементов в ней, где L есть целое число, а затем изменяют эту последовательность, для чего принятый на n-м временном интервале Т демодулированный информационный элемент записывают первым элементом в L - элементную последовательность, сдвигая все ее элементы на один бит при сохранении ее общей длины L, корректируют пороговое значение корреляционной функции Y_пор, для чего вычисляют число «единиц» в измененной L - элементной последовательности, вычисляют отклонение порогового значения корреляционной функции от предварительно заданного его значения Y_пор и рассчитывают значение путем алгебраического сложения предварительно заданного порогового значения корреляционной функции Y_пор и вычисленного ее отклонения на n-м временном интервале Т, , после чего все действия по демодуляции сигнала S(t) на последующем (n+1)-м временном интервале Т повторяют с учетом откорректированного значения . А отклонение порогового значения корреляционной функции вычисляют по формуле:

,

где k(1) - число «единиц» в L - элементной последовательности.

Во втором варианте поставленная цель достигается тем, что в известном способе демодуляции сигналов с ОФМ принимают сигнал S(t), фильтруют и выравнивают его амплитуду, генерируют опорный сигнал S₀(t), вычисляют корреляционную функцию Y(t) между сигналом S₀(t) и отфильтрованным сигналом с выровненной амплитудой S_C(t) путем их перемножения Y(t)=S_C(t)S₀(t), интегрируют корреляционную функцию Y(t) последовательно на временных интервалах длительностью Т и фиксируют ее значение Y_n по окончании n-го интервала времени Т, где n=1, 2,… вычисляют модуль разницы значений корреляционных функций Y_n и Y_n-1, соответственно на n-м и на (n-1)-м временных интервалах Т, полученное значение модуля разницы сравнивают с предварительно заданным пороговым значением Y_пор корреляционной функции и при выполнении условия присваивают принятому информационному элементу значение «единицы», в противном случае - «нуля». Рассчитывают пороговое значение корреляционной функции на принятом n-м временном интервале Т путем алгебраического сложения предварительно заданного порогового значения корреляционной функции Y_пор и вычисленного ее отклонения на (n-1)-м временном интервале Т, , после чего все действия по демодуляции последующего сигнала S(t) на (n+1)-м временном интервале Т повторяют. А отклонение порогового значения корреляционной функции вычисляют по формуле:

где L - предварительно заданное целое число; k(1) - сигнал, соответствующий логической «единице»; k(0) - сигнал, соответствующий логическому «нулю».

В третьем варианте поставленная цель достигается тем, что в известном способе демодуляции сигналов с ОФМ принимают сигнал S(t), фильтруют и выравнивают его амплитуду, генерируют опорный сигнал S₀(t), вычисляют корреляционную функцию Y(t) между сигналом S₀(t) и отфильтрованным сигналом с выровненной амплитудой S_C(t) путем их перемножения Y(t)=S_C(t)S₀(t), интегрируют корреляционную функцию Y(t) последовательно на временных интервалах длительностью Т и фиксируют ее значение Y_n по окончании n-го интервала времени Т, где n=1, 2,…, вычисляют модуль разницы значений корреляционных функций Y_n и Y_n-1, соответственно на n-м и на (n-1)-м временных интервалах Т, полученное значение модуля разницы сравнивают с предварительно заданным пороговым значением Y_пор корреляционной функции и при выполнении условия присваивают принятому информационному элементу значение «единицы», в противном случае - «нуля». Предварительно вычисляют число «единиц» в принятой последовательности длительностью L>200, где L - предварительно заданное целое число, а затем вычисляют отклонение порогового значения корреляционной функции от предварительно заданного ее значения Y_пор и рассчитывают корректированное значение путем алгебраического сложения предварительно заданного порогового значения корреляционной функции Y_пор и вычисленного ее отклонения на n-м временном интервале Т, , после чего все действия по демодуляции последующего сигнала S(t) на (n+1)-м временном интервале Т повторяют с учетом откорректированного значения . А отклонение порогового значения корреляционной функции вычисляют по формуле:

,

где k(1) - число «единиц» в L - элементной последовательности.

Благодаря новой совокупности существенных признаков в заявленных способах (вариантах) независимо по каждому из трех вариантов, обеспечивается возможность адаптивно изменять значение порога принятия решения о принятом символе в зависимости от вероятности появления логических «единиц» и «нулей» в выходной последовательности демодулятора в условиях изменения в широких пределах уровня демодулируемого сигнала, что указывает на повышение помехозащищенности способа демодуляции сигналов с ОФМ.

Заявленное изобретение поясняется чертежами, на которых показано:

на фиг.1 - принцип демодуляции ОФМ-сигналов без помех, вносимых каналом;

на фиг.2 - принцип демодуляции ОФМ-сигналов в условиях помех вносимых каналом без адаптации порога принятия решения;

на фиг.3 - принцип демодуляции ОФМ-сигналов в условиях помех вносимых каналом с адаптацией порога принятия решения.

Реализация заявленных вариантов способа заключается в следующем.

Существующая проблема заключается в том, что использование предварительно установленного порогового значения корреляционной функции Y_пор между опорным сигналом S₀(t) и отфильтрованным сигналом с выровненной амплитудой S_C(t) не позволяет учитывать результат воздействия помехи на канал приема. Однако если учитывать статистику появления логических «единиц» и «нулей» на выходе демодулятора, то можно корректировать значение установленного порога Y_пор и тем самым компенсировать результат негативного воздействия помех, что и обеспечивается в заявляемых способах (вариантах).

В первом варианте последовательность действий над сигналом реализуется следующим образом.

Сигнал с ОФМ принимают в виде аналогового сигнала S(t) по тракту приема. Процедуры приема аналоговых сигналов известны и описаны, например, в [Дж.Возенкрафт, И.Джекобс. Теоретические основы техники связи. Пер. с англ. - М.: Издат «Мир», 1969. с.216-226].

Затем принятый аналоговый сигнал S(t) фильтруют и выравнивают его амплитуду. После этого генерируют опорный сигнал S₀(t). Операции фильтрации, выравнивания амплитуды аналоговых сигналов и генерации опорного сигнала известны и описаны в [Б.Скляр. Цифровая связь. Теоретические основы и практическое применение. Изд. 2-е, испр.: Пер. с англ. - М.: Издательский дом «Вильяме», 2003. с.135-138].

Вычисляют корреляционную функцию Y(t) между сигналами S₀(t) и S_C(t) путем их перемножения Y(t)=S_C(t)S₀(t). Операция вычисления корреляционной функции известна и описана в [Сато Ю. Обработка сигналов. Первое знакомство. / Пер. с яп., под ред. Ёсифуми Амэмия. - М.: Издательский дом «Додека-XXI», 2002. - 176 с., с.66].

Интегрируют корреляционную функцию Y(t) последовательно на временных интервалах длительностью T и фиксируют ее значение Y_n по окончании n-то интервала времени Т, где n=1, 2,…. Указанные операции известны и описаны, например, в [Б.Скляр. Цифровая связь. Теоретические основы и практическое применение. Изд. 2-е, испр.: Пер. с англ. - М.: Издательский дом «Вильяме», 2003. с.135-138].

Затем вычисляют модуль разницы значений корреляционных функций Y_n и Y_n-1, соответственно на n-м и на (n-1)-м временных интервалах Т, полученное значение модуля разницы сравнивают с предварительно заданным пороговым значением корреляционной функции Y_пор (задать пороговое значение можно, например, путем установления напряжения, соответствующего номинала) и при выполнении условия присваивают принятому информационному элементу значение единицы, в противном случае - нуля. Указанные операции известны и описаны, например, в способе-прототипе [патент РФ №2271071, 2006 год, МПК⁶ H04L 27/22].

Кроме того, предварительно формируют случайную L - элементную последовательность с равным числом единичных и нулевых элементов в ней, где L есть целое число, а затем изменяют эту последовательность, для чего принятый на n-м временном интервале Т демодулированный информационный элемент записывают первым элементом в L - элементную последовательность, сдвигая все ее элементы на один бит при сохранении ее общей длинны L. Указанные операции известны и описаны, например, в [В.Григорьев. Передача сигналов в зарубежных информационно-технических системах. - СПб.: ВАС. 1998. стр.83-85].

Затем корректируют пороговое значение корреляционной функции Y_пор, для чего вычисляют число «единиц» в измененной L - элементной последовательности. Данную операцию можно реализовать, например, путем суммирования «единиц» в L - элементной последовательности.

Вычисляют отклонение порогового значения корреляционной функции от предварительно заданного его значения Y_пор и рассчитывают значение путем алгебраического сложения предварительно заданного порогового значения корреляционной функции Y_пор и вычисленного ее отклонения на n-м временном интервале Т, , после чего все действия по демодуляции сигнала S(t) на последующем (n+1)-м временном интервале Т повторяют с учетом откорректированного значения . Числовую величину отклонения порогового значения корреляционной функции вычисляют по формуле:

где k(1) - число «единиц» в L - элементной последовательности.

Во втором варианте последовательность действий над сигналом реализуется следующим образом.

Сигнал с ОФМ принимают в виде аналогового сигнала S(t) по тракту приема. Процедуры приема аналоговых сигналов известны и описаны, например, в [Дж.Возенкрафт, И.Джекобс. Теоретические основы техники связи. Пер. с англ. - М.: Издат «Мир», 1969. с.216-226].

Затем принятый аналоговый сигнал S(t) фильтруют и выравнивают его амплитуду. После этого генерируют опорный сигнал S₀(t). Операции фильтрации, выравнивания амплитуды аналоговых сигналов и генерации опорного сигнала известны и описаны в [Б.Скляр. Цифровая связь. Теоретические основы и практическое применение. Изд. 2-е, испр.: Пер. с англ. - М.: Издательский дом «Вильяме», 2003. с.135-138].

Вычисляют корреляционную функцию Y(t) между сигналами S₀(t) и S_C(t) путем их перемножения Y(t)=S_C(t)S₀(t). Операция вычисления корреляционной функции известна и описана в [Сато Ю. Обработка сигналов. Первое знакомство. / Пер. с яп., под ред. Ёсифуми Амэмия. - М.: Издательский дом «Додека-XXI», 2002. - 176 с., с.66].

Интегрируют корреляционную функцию Y(t) последовательно на временных интервалах длительностью Т и фиксируют ее значение Y_n по окончании n-го интервала времени T, где n=1, 2,…. Указанные операции известны и описаны, например, в [Б.Скляр. Цифровая связь. Теоретические основы и практическое применение. Изд. 2-е, испр.: Пер. с англ. - М.: Издательский дом «Вильяме», 2003. с.135-138].

Затем вычисляют модуль разницы значений корреляционных функций Y_n и Y_n-1, соответственно на n-м и на (n-1)-м временных интервалах Т, полученное значение модуля разницы сравнивают с предварительно заданным пороговым значением корреляционной функции Y_пор (задать пороговое значение можно, например, путем установления напряжения, соответствующего номинала) и при выполнении условия присваивают принятому информационному элементу значение «единицы», в противном случае - «нуля». Указанные операции известны и описаны, например, в способе-прототипе [патент РФ №2271071, 2006 год, МПК⁶ H04L 27/22].

Затем рассчитывают пороговое значение корреляционной функции на принятом n-м временном интервале Т путем алгебраического сложения предварительно заданного порогового значения корреляционной функции Y_пор и вычисленного ее отклонения на n-м временном интервале Т. Вычисление значения осуществляют по формуле . А значение рассчитывают по формуле:

где L - предварительно заданное целое число; k(1) - сигнал, соответствующий логической «единице»; k(0) - сигнал, соответствующий логическому «нулю».

Последующие действия по демодуляции сигнала S(t) на (n+1)-м временном интервале T_n+1 повторяют аналогичным образом.

В третьем варианте последовательность действий над сигналом реализуется следующим образом.

Сигнал с ОФМ принимают в виде аналогового сигнала S(t) по тракту приема. Процедуры приема аналоговых сигналов известны и описаны, например, в [Дж.Возенкрафт, И.Джекобс. Теоретические основы техники связи. Пер. с англ. - М.: Издат «Мир», 1969. с.216-226].

Затем принятый аналоговый сигнал S(t) фильтруют и выравнивают его амплитуду. После этого генерируют опорный сигнал S₀(t). Операции фильтрации, выравнивания амплитуды аналоговых сигналов и генерации опорного сигнала известны и описаны в [Б.Скляр. Цифровая связь. Теоретические основы и практическое применение. Изд. 2-е, испр.: Пер. с англ. - М.: Издательский дом «Вильяме», 2003. с.135-138].

Вычисляют корреляционную функцию Y(t) между сигналами S₀(t) и S_C(t) путем их перемножения Y(t)=S_C(t)S₀(t). Операция вычисления корреляционной функции известна и описана, например, в [Сато Ю. Обработка сигналов. Первое знакомство. / Пер. с яп., под ред. Ёсифуми Амэмия. - М.: Издательский дом «Додека-XXI», 2002. - 176 с., с.66].

Интегрируют корреляционную функцию Y(t) последовательно на временных интервалах длительностью Т и фиксируют ее значение Y_n по окончании n-го интервала времени Т, где n=1, 2,…. Указанные операции известны и описаны, например, в [Б.Скляр. Цифровая связь. Теоретические основы и практическое применение. Изд. 2-е, испр.: Пер. с англ. - М.: Издательский дом «Вильяме», 2003. с.135-138].

Затем вычисляют модуль разницы значений корреляционных функций Y_n и Y_n-1, соответственно на n-м и на (n-1)-м временных интервалах Т, полученное значение модуля разницы сравнивают с предварительно заданным пороговым значением корреляционной функции Y_пор (задать пороговое значение можно, например, путем установления напряжения, соответствующего номинала) и при выполнении условия присваивают принятому информационному элементу значение «единицы», в противном случае - «нуля». Указанные операции известны и описаны, например, в способе-прототипе [патент РФ №2271071, 2006 г., МПК⁶ H04L 27/22].

Кроме того, предварительно вычисляют число «единиц» в принятой последовательности длительностью L>200, где L - предварительно заданное целое число. Указанную операцию можно реализовать, например, путем суммирования «единичных» сигналом на сумматоре.

Затем вычисляют отклонение порогового значения корреляционной функции от предварительно заданного ее значения Y_пор по формуле:

где k(1) - сигнал, соответствующий логической «единице».

После этого рассчитывают значение путем алгебраического сложения предварительно заданного порогового значения корреляционной функции Y_пор и вычисленного ее отклонения на n-м временном интервале Т по формуле:

.

После чего все действия по демодуляции последующего сигнала S(t) на (n+1)-м временном интервале T повторяют с учетом откорректированного значения аналогичным описанным выше действиям.

В основу сущности способов демодуляции сигналов с ОФМ по первому, второму и третьему вариантам положен принцип увеличения помехоустойчивости за счет изменения порога принятия решения о принятом символе в зависимости от вероятности появления «единицы» и «нуля» в предшествующих L - символах выходной последовательности демодулятора.

Если статистика появления «единицы» и «нуля» в выходной последовательности модулятора на приеме априорно известна, то очевидно, что по ее изменению можно судить о воздействии помех на передаваемые сигналы в канале связи.

При передаче информации статистика «единицы» и «нуля» определяется свойствами источника (для речи это, например, паузы, активная речь и т.д.) и априорно неизвестна. Поэтому, как правило, при построении модулятора и демодулятора принимают вероятность появления «единицы» и «нуля» равной 0,5, т.е. р(1)=р(0)=0,5. При таком подходе области принятия решений относительно «единицы» и «нуля» демодулятором считаются равновероятными, а порог принятия решения постоянным и равным некоторой величине Y_пор.

В случае изменения статистики «единицы» и «нуля» на выходе демодулятора считают, что причиной этого явилось изменение свойств источника сообщения, а не воздействие помех канала связи. Однако, если в качестве источника сообщений рассматривать шифратор (рандомизатор), то в таких системах, в целях обеспечения требуемой криптостойкости, вероятность появления «единицы» и «нуля» в последовательности на выходе приближается к 0,5. То есть по своим свойствам такая последовательность становится близкой к случайной. Это означает, что на длительных интервалах (200 символов и более) в таких последовательностях количество «единиц» и «нулей» приблизительно одинаково.

Данное свойство называют свойством «баланса». Выбор значения 200 символов и более определяется требованиями вычисления статистических оценок [Математический энциклопедический словарь. - М.: Сов. Энциклопедия, 1988. 847 с.; Г.Корн, Т.Корн. Справочник по математике. /Пер. с англ. - М.: Наука, 1977. стр.638-643].

Следовательно, контроль соблюдения свойства «баланса» в принимаемой последовательности позволяет обнаруживать ошибки. А изменение порога принятия решения о принятом символе при демодуляции сигнала (при нарушении свойства «баланса» последовательности) позволяет исправлять эти ошибки.

Таким образом, нарушение «баланса» в принимаемой последовательности на выходе демодулятора будет свидетельствовать не об изменении свойств источника, а о воздействии канала связи.

На фиг.1 представлен принцип демодуляции ОФМ-сигнала при отсутствии помехи в канале связи. Решение о принятом символе осуществляется на основе сравнения модуля разницы значения корреляционной функции с предварительно заданным пороговым значением этой корреляционной функции Y_пор (для способа-прототипа) или рассчитанным значением по окончанию предыдущего такта Т (для заявляемых способов-вариантов).

В частности, на фиг.1а показана автокорреляционная функция Y(t) опорного сигнала S₀(t) и отфильтрованного сигнала с выровненной амплитудой S_C(t). На фиг.1б показана функция Y_n, представляющая результат интегрирования автокорреляционной функции Y(t) на каждом из временных интервалов Т. На фиг.1в изображена функция Y_n-1, представляющая сдвинутую на один тактовый интервал функцию Y_n. На фиг.1г показана функция , представляющая значение модуля разницы между функциями Y_n и Y_n-1 на каждом временном интервале. Здесь же нанесено предварительно заданное пороговое значение Y_пор (для способа-прототипа) и рассчитываемое на каждом шаге отклонение порогового значения корреляционной функции от предварительно заданного его значения Y_пор (для способов-вариантов). На фиг.1д показан результирующий демодулированный сигнал.

Процессы формирования функций Y(t), Y_n, Y_n-1 и известны и описаны [патент РФ №2271071, 2006 г., МПК⁶ H04L 27/22].

На фиг.2 представлен принцип демодуляции ОФМ-сигнала при неизменном пороговом значении корреляционной функции Y_пор в условиях помех в канале связи, приводящих к ошибкам. Ошибки в корреляционной функции Y(t) показаны пунктирной линией (см. фиг.2а). А ошибки функций Y_n, Y_n-1 и показаны серым цветом (см. фиг.2б, 2в, 2г).

На фиг.3 представлен принцип демодуляции ОФМ-сигнала в условиях помех в канале связи, приводящих к ошибкам при адаптивно изменяющемся пороговом значении корреляционной функции Y_пор. Ошибки в корреляционной функции Y(t) показаны пунктирной линией (см. фиг.3а). А ошибки функций Y_n, Y_n-1 и показаны серым цветом (см. фиг.3б, 3в, 3г).

В ситуации, представленной на фиг 2 и фиг.3, возникшие в канале связи помехи привели к ошибкам функции Y(t) на интервалах Т₄ и Т₉. (В демодуляторе ОФМ-сигналов ошибка на входе ведет к удвоению ошибок на выходе, поскольку неправильно принятый сигнал используется для определения текущего значения функции на интервале T_n и T_n+1, [Б.Скляр. Цифровая связь. Теоретические основы и практическое применение. Изд. 2-е, испр.: Пер. с англ. - М.: Издательский дом «Вильяме», 2003. с.236-246]). В результате, при неизменном пороговом значении корреляционной функции Y_пор, на выходе демодулятора ошибки возникли на интервале T₅, Т₆ и на интервале Т₁₀, Т₁₁ (см. фиг.2д). В то же время применение способа, основанного на расчете отклонения порогового значения корреляционной функции на каждом шаге демодуляции позволило вдвое сократить число ошибок на выходе демодулятора. В результате ошибки сохранились лишь на интервале Т₆ и Т₁₁ (см. фиг.3д).

Принцип демодуляции, представленный на фиг.1 и 3, соответствует способу демодуляции ОФМ-сигналов для первого, второго и третьего вариантов. Отличия будут лишь в величине рассчитываемого на каждом шаге отклонения порогового значения корреляционной функции , которое в каждом из способов-вариантов будет иметь свою величину, рассчитываемую в соответствии с формулами (1)-(3).

Изобретение относится к способам приема цифровых сигналов, передаваемых методом относительной фазовой модуляции (ОФМ). Достигаемый технический результат - повышение помехозащищенности за счет адаптивного изменения значения порога принятия решения о принятом символе в зависимости от вероятности появления логических «единиц» и «нулей» в выходной последовательности демодулятора в условиях изменения в широких пределах уровня демодулируемого сигнала. Способ характеризуется тем, что принимают сигнал, фильтруют и выравнивают его амплитуду, генерируют опорный сигнал и вычисляют их корреляционную функцию, интегрируют корреляционную функцию последовательно и фиксируют ее значение, вычисляют модуль разницы значений корреляционных функций на разных временных интервалах и сравнивают с предварительно заданным пороговым значением, по результатам сравнения присваивают принятому информационному элементу значение «единицы» или «нуля», причем пороговое значение на каждом этапе принятия решения корректируют в зависимости от соотношения «единиц» и «нулей» в демодулированном сигнале. Отличие заявленных вариантов заключается в различных методах коррекции порогового значения. 3 н. и 4 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Способ демодуляции сигналов с относительной фазовой модуляцией, заключающийся в том, что принимают сигнал S(t), фильтруют и выравнивают его амплитуду, генерируют опорный сигнал S₀(t), вычисляют корреляционную функцию Y(t) между опорным сигналом S₀(t) и отфильтрованным сигналом с выровненной амплитудой S_C(t) путем их перемножения Y(t)=S_C(t)S₀(t), интегрируют корреляционную функцию Y(t) последовательно на временных интервалах длительностью Т и фиксируют ее значение Y_n по окончанию n-го интервала времени Т, где n=1, 2,…, вычисляют модуль разницы значений корреляционных функций Y_n и Y_n-1 соответственно на n-м и на (n-1)-м временных интервалах Т, полученное значение модуля разницы сравнивают с предварительно заданным пороговым значением Y_пор корреляционной функции и при выполнении условия присваивают принятому информационному элементу значение «единицы», в противном случае - «нуля», отличающийся тем, что предварительно формируют случайную L-элементную последовательность с равным числом единичных и нулевых элементов в ней, где L есть целое число, а затем изменяют эту последовательность, для чего принятый на n-м временном интервале Т демодулированный информационный элемент записывают первым элементом в L-элементную последовательность, сдвигая все ее элементы на один бит при сохранении ее общей длинны L, корректируют пороговое значение корреляционной функции Y_пор, для чего вычисляют число «единиц» в измененной L-элементной последовательности, вычисляют отклонение порогового значения корреляционной функции от предварительно заданного его значения Y_пор и рассчитывают значение путем алгебраического сложения предварительно заданного порогового значения корреляционной функции Y_пор и вычисленного ее отклонения на n-м временном интервале Т, , после чего все действия по демодуляции сигнала S(t) на последующем (n+1)-м временном интервале Т повторяют с учетом откорректированного значения .

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что отклонение порогового значения корреляционной функции вычисляют по формуле:
,
где k(t) - число «единиц» в L-элементной последовательности.

3. Способ демодуляции сигналов с относительной фазовой модуляцией, заключающийся в том, что принимают сигнал S(t), фильтруют и выравнивают его амплитуду, генерируют опорный сигнал S₀(t), вычисляют корреляционную функцию Y(t) между опорным сигналом S₀(t) и отфильтрованным сигналом с выровненной амплитудой S_C(t) путем их перемножения Y(t)=S_c(t)S₀(t), интегрируют корреляционную функцию Y(t) последовательно на временных интервалах длительностью Т и фиксируют ее значение Y_n по окончанию n-го интервала времени Т, где n=1, 2,…, вычисляют модуль разницы значений корреляционных функций Y_n и Y_n-1 соответственно на n-м и на (n-1)-м временных интервалах Т, полученное значение модуля разницы сравнивают с предварительно заданным пороговым значением Y_пор корреляционной функции и при выполнении условия присваивают принятому информационному элементу значение «единицы», в противном случае - «нуля», отличающийся тем, что рассчитывают пороговое значение корреляционной функции на принятом n-м временном интервале Т, для чего вычисляют и складывают предварительно заданное пороговое значение корреляционной функции Y_пop и вычисленное ее отклонение на (n-1)-м временном интервале Т, , после чего все действия по демодуляции последующего сигнала S(t) на (n+1)-м временном интервале Т повторяют.

4. Способ по п.3, отличающийся тем, что отклонение порогового значения корреляционной функции вычисляют по формуле:

где L - предварительно заданное целое число; k(1) - сигнал, соответствующий логической «единице»; k(0) - сигнал, соответствующий логическому «нулю».

5. Способ демодуляции сигналов с относительной фазовой модуляцией, заключающийся в том, что принимают сигнал S(t), фильтруют и выравнивают его амплитуду, генерируют опорный сигнал S₀(t), вычисляют корреляционную функцию Y(t) между опорным сигналом S₀(t) и отфильтрованным сигналом с выровненной амплитудой S_C(t) путем их перемножения Y(t)=S_C(t)S₀(t), интегрируют корреляционную функцию Y(t) последовательно на временных интервалах длительностью Т и фиксируют ее значение Y_n по окончанию n-го интервала времени Т, где n=1, 2,…, вычисляют модуль разницы значений корреляционных функций Y_n и Y_n-1 соответственно на n-м и на (n-1)-м временных интервалах Т, полученное значение модуля разницы сравнивают с предварительно заданным пороговым значением Y_пор корреляционной функции и при выполнении условия присваивают принятому информационному элементу значение «единицы», в противном случае - «нуля», отличающийся тем, что предварительно вычисляют число «единиц» в принятой последовательности длительностью L>200, где L - предварительно заданное целое число, а затем вычисляют отклонение порогового значения корреляционной функции от предварительно заданного ее значения Y_пор и рассчитывают корректированное значение путем алгебраического сложения предварительно заданного порогового значения корреляционной функции Y_пор и вычисленного ее отклонения на n-м временном интервале Т, , после чего все действия по демодуляции последующего сигнала S(t) на (n+1)-м временном интервале Т повторяют с учетом откорректированного значения .

6. Способ по п.5, отличающийся тем, что отклонение порогового значения корреляционной функции вычисляют по формуле:
,
где k(1) - число «единиц» в L-элементной последовательности.

7. Способ по п.5, отличающийся тем, что если в демодулированной последовательности текущее значение элементов L_т меньше предварительно заданного числа L, то при расчете отклонения выбирают в качестве числа L текущее значение L_т, а число «единиц» рассчитывается в последовательности длительностью L_т элементов.