СПОСОБ ФАЗОВОЙ ОБРАБОТКИ СИГНАЛОВ Российский патент 2016 года по МПК H03D3/00 

Способ фазовой обработки сигналов применяется для обработки сигналов в радиотехнических системах и может быть использован при передаче дискретных сигналов по радиоканалам.

Известен способ фазовой обработки сигналов (патент РФ № RU 2461119 «Способ демодуляции сигналов с относительной фазовой модуляцией»), при котором принимают сигналы, фильтруют и выравнивают его амплитуду, генерируют опорный сигнал и вычисляют его корреляционную функцию с принятым сигналом. Затем интегрируют корреляционную функцию последовательно и фиксируют ее значение. Вычисляют модуль разницы значений корреляционных функций на разных временных интервалах и сравнивают с скорректированным пороговым значением, которое вычисляют путем алгебраического сложения предварительно заданного порогового значения и вычисленного отклонения, определяемого значением «единицы» или «нуля» на выходе демодулятора.

Пороговое значение корректируют на каждом этапе принятия решения в зависимости от соотношения «единиц» и «нулей» в модулируемом сигнале.

Однако указанный способ обработки сигналов является довольно сложным процессом, включающим в себя множество операций.

Кроме того, известен способ фазовой обработки сигналов, являющийся прототипом предлагаемого способа фазовой обработки сигналов (Патент РФ № RU 2408996 «Способ демодуляции сигналов с относительной фазовой модуляцией и устройство для его осуществления»), заключающийся в том, что фильтруют демодулированный сигнал S(t), формируют из упомянутого отфильтрованного демодулированного S(t) последовательность прямоугольных импульсов S_n(t), соответствующих знаку его мгновенных значений, генерируют две опорные последовательности прямоугольных импульсов C_n(t) и S_n(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 S_n(t) с упомянутыми опорными последовательностями C_n(t) и S_n(t)соответственно, берут отсчеты Y_n, X_n указанных корреляционных функций в момент окончания элемента сигнала, по которым получают оценку фаз Ф на данном n-м элементе сигнала S(t), включают абсолютную величину разности оценок фаз /Ф_n-Ф_n-1/, полученных на данном и предыдущем элементах демодулированного сигнала S(t), принимают решение о демодулированном (принятом) символе на основании сравнения упомянутой абсолютной величины разности оценок фаз /Ф_n-Ф_n-1/ с двумя пороговыми значениями разности фаз $$\frac{\pi }{2}$$ , $$\frac{3\pi }{2}$$ . Причем получение оценки фазы Ф_n на данном n-м элементе демодулируемого сигнала S(t) осуществляется путем поочередного использования в отдельности каждого из отчетов Y_n и X_n указанных корреляционных функций. Очередность использования упомянутых отсчетов Y_n и X_n для получения оценки фазы Ф_n на данном n-м элементе демодулируемого сигнала S(t) определяется на основе сравнения абсолютных значений и знаков упомянутых отсчетов Y_n и X_n по правилу

Однако указанный способ фазовой обработки сигналов является сложным процессом, включающим в себя множество операций, таких как формирование опорных последовательностей, логические операции, а также вычисления синуса и косинуса, вычисление разности оценок фаз.

Задачей предлагаемого способа является упрощение процесса обработки сигналов. Поставленная задача достигается тем, что в способе фазовой обработки сигналов, заключающемся в фильтрации сигналов, осуществляют оцифровывание мгновенных значений входного сигнала, вычисляют суммы модулей отсчетов единичного и нулевого сигналов и сравнивают с порогом с последующим принятием решения в пользу единицы или нуля.

На фиг. 1 представлена структурная схема устройства, реализующего предлагаемый способ, на фиг. 2 представлен единичный сигнал, на фиг. 3 представлен нулевой сигнал.

Устройство (фиг. 1) содержит фильтр 1, выход которого соединен с входом аналогового цифрового преобразователя 2, выход которого соединен с входом арифметического устройства 3, выход которого соединен с входом оперативного запоминающего устройства 4. Блоки 2, 3, 4 являются узлами сигнального процессора 5.

Способ осуществляется следующим образом.

Входной сигнал S(t) после фильтрации фильтром 1 поступает на аналого-цифровой преобразователь 2, где оцифровывают его отсчеты, взятые через интервал дискретизации. После чего в двоичном коде отсчеты сигнала поступают в арифметическое устройство 3, где накапливают суммы модулей отсчетов как показано на фиг. 2 и 3. Накопленную сумму сравнивают с порогом и принимают решение в пользу единицы или нуля.

Результат решения поступает в оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) 4, где и хранится.

Пусть единичному сигналу соответствует изменение фазы на 180°, а нулевому сигналу соответствует неизменная фаза (фиг. 2 и 3).

Для единичного сигнала справедливо, что входной сигнал S(t) отфильтровывают в фильтре 1, с помощью аналого-цифрового преобразователя 2 в моменты времени t₁, …, t_N оцифровывают мгновенные значения сигнала S(t₁), …, S(t_N).

Следует заметить, что если согласно фиг. 2 накапливать отсчеты сигнала S(t) в арифметическом устройстве 3, взятые в моменты t₁ и t₂ и так далее t_К-1 и t_K до t_N-1 и t_N, и брать их модуль, то накопится сумма модулей, отличная от нуля (A₁). Эта сумма хранится в оперативном запоминающем устройстве (ОЗУ).

Аналогично обрабатывают отсчеты сигнала в случае нулевого сигнала (фиг. 3). Но в этом случае накопится сумма модулей, равная нулю (А₀), которая хранится в ОЗУ.

Принимается порог, равный (A₁+A₀)/2, и сравнивается A₁ и A₀ с порогом. По результатам сравнения принимают решение в пользу единичного или нулевого сигнала. Накопленную сумму A₁ или A₀ сравнивают с порогом в арифметическом устройстве 3. Результат принятия решения, являющийся единицей или нулем, хранится в оперативном запоминающем устройстве 4.

Таким образом, в предложенном способе фазовой обработки сигнала существенно упрощается процесс обработки, так как исключаются такие операции, как формирование опорных последовательностей, логические операции, вычисление синуса и косинуса, вычисление разности оценок фаз.

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано при передаче дискретных сигналов по радиоканалам. Достигаемый технический результат - упрощение процесса обработки сигналов. В способе обработки сигналов с фазами 0° и 180° осуществляют фильтрацию входных демодулированных сигналов, оцифрование мгновенных значений входных сигналов, вычисление суммы модулей отсчетов единичного А₁ и нулевого А₀ сигналов, сравнение с порогом, принятие решения считать сигнал логичекой единицей, если А₁ ≥ (А₁ + А₀)/2, или считать сигнал логическим нулем, если А₀ < (А₁ + А₀)/2. 3 ил.

Способ обработки сигналов с фазами 0° и 180°, заключающийся в фильтрации входных демодулированных сигналов, оцифровывании мгновенных значений входных сигналов, вычислении суммы модулей отсчетов, сравнении с порогом, отличающийся тем, что вычисляют суммы А₁, А₀ модулей сумм отсчетов единичного А₁ и нулевого А₀ сигналов и принимают решение считать сигнал логической единицей, если А₁ ≥ (А₁ + А₀)/2, или считать сигнал логическим нулем, если А₀ < (А₁ + А₀)/2.