Способ цифрового квадратурного формирования фазоманипулированного радиосигнала с расширенным спектром Российский патент 2019 года по МПК H04L27/20 

Предлагаемый способ относится к области радиосвязи и может найти применение в радиосистемах, использующих широкополосные фазоманипулированные сигналы.

Известны классические способы квадратурного формирования фазоманипулированных радиосигналов с расширенным спектром, например, описанные в [1] и [2], в которых манипулируются по фазе гармонические сигналы несущей частоты, сдвинутые по фазе на 90 градусов, а затем складываются. Недостатком этих способов является сложность их реализации в цифровом виде, связанная с необходимостью формирования сигналов синусоидальной формы.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является способ, описанный в [3], принятый за прототип.

Способ цифрового квадратурного формирования фазоманипулированного радиосигнала с расширенным спектром заключается в последовательном выполнении следующих действий:

- символы из поступающей информационной последовательности объединяют попарно;

- каждый символ из пары символов умножают на псевдослучайную последовательность символов;

- полученные сигналы с расширенным спектром умножают на сигналы несущей частоты формы меандра, сдвинутые между собой по фазе на 90 градусов;

- полученные после перемножения сигналы складывают.

Недостатком способа-прототипа являются следствие его технической реализации в системах связи, а именно то, что формируемый сигнал является трехуровневым. При использовании усилителей мощности класса С или ключевых для получения максимальной мощности сигнала на выходе, на их вход необходимо подавать сигнал, близкий к меандру. Поэтому формируемый по способу-прототипу сигнал необходимо отфильтровать фильтром нижних частот или полосовым фильтром, а затем усилить вплоть до двухстороннего ограничения.

В заявленном изобретении решается задача устранения недостатка способа-прототипа за счет формирования сигнала с формой меандра.

Для решения поставленной задачи в способе цифрового квадратурного формирования фазоманипулированного радиосигнала с расширенным спектром, заключающемся в том, что символы из поступающей информационной последовательности объединяют попарно, каждый символ из пары умножают на расширяющие псевдослучайные последовательности, полученные парные сигналы с расширенным спектром умножают на сигналы несущей частоты формы меандра, сдвинутые между собой на фазу 90 градусов и дополнительно согласно изобретению результат умножения коммутируют на выход формирователя в зависимости от того совпадают или нет значения парных сигналов с расширенным спектром.

Способ цифрового квадратурного формирования фазоманипулированного радиосигнала с расширенным спектром заключается в последовательном выполнении следующих действий:

- символы из поступающей информационной последовательности объединяют попарно;

- каждый символ из пары символов умножают на псевдослучайную последовательность символов;

- полученные сигналы с расширенным спектром умножают на сигналы несущей частоты формы меандра, сдвинутые между собой по фазе на 90 градусов;

- текущие значения сигналов с расширенным спектром сравнивают между собой и при их совпадении к выходу формирователя подключают один из полученных после перемножения сигналов, а при несовпадении - другой.

Таким образом, формируемый сигнал всегда имеет форму меандра.

Покажем, что первые гармоники сигналов формируемых по способу-прототипу и по заявленному способу совпадают с точностью до амплитуды и постоянного фазового сдвига 45 градусов.

Первую гармонику сигнала, формируемого по способу-прототипу можно представить в виде:

а по заявленному способу:

где:

и - сигналы с расширенным спектром;

- несущая частота.

Сигналы представим в виде:

,

,

и вычислим значения и для различных комбинаций и:

Таблица 1

1 1 315° 0° 45° -1 1 225° 270° 45° 1 -1 45° 90° 45° -1 -1 135° 180° 45°

Из таблицы 1 видно, что разность фаз и постоянна и равна 45 градусов.

Пример технической реализации заявляемого способа изображен на фиг. 1 . Формирователь содержит синтезатор частоты 1, делитель частоты на четыре 2, триггер 3, умножители 4, 5, 10, 11, генератор расширяющих ПСП 6, последовательно-параллельный преобразователь 7, схему сравнения 8 и коммутатор 9.

Формирователь работает следующим образом. Синтезатор частоты 1 формирует импульсный сигнал с частотой импульсов в четыре раза превышающей несущую частоту сигнала. Делитель частоты на четыре 2 формирует меандр, частота которого равна несущей частоте. В триггере 3 он задерживается на четвертую часть своего периода, что соответствует задержке по фазе на 90 градусов. Входная информация в последовательно-параллельном преобразователе 7 разделяется на две последовательности, которые поступают на умножители 4 и 10. Генератор расширяющих ПСП 6 формирует две квазиортогональные ПСП, поступающие на вторые входы умножителей 4 и 10, выходные сигналы которых подаются на входы умножителей 5 и 11 соответственно и входы схемы сравнения 8. На второй вход умножителя 5 поступает меандр несущей частоты, а на второй вход умножителя 11- задержанный по фазе на 90 градусов. Выходные сигналы умножителей 5 и 11 поступают на коммутатор 9, который пропускает на выход один из них в зависимости от значения выходного сигнала схемы сравнения 8.

Отметим, что в данном варианте технической реализации все операции выполняются с одноразрядными двоичными сигналами, поэтому роль умножителей 4, 5, 10, 11, а также схемы сравнения 8, выполняют сумматоры по модулю два.

В некоторых системах связи информация передается только в одной квадратуре сигнала, а другая квадратура используется для передачи синхронизирующей псевдослучайной последовательности.

Для таких систем отличие заявленного способа состоит в том, что одну из псевдослучайных последовательностей умножают на каждый информационный символ, а вторую умножают на постоянный символ.

ИСТОЧНИКИ ИНФОМАЦИИ

1. Патент SU 300946A1, Н03С 3/46 опубликовано 07.04.1971.

2. В.И.Борисов и др. Помехозащищенность систем радиосвязи с расширением спектра сигналов модуляцией несущей псевдослучайной последовательностью – М.: Радио и связь, 2003-641с.

3. Патент RU 2475935C1, H03C 3/00, Н04В 7/00 опубликовано 20.02.2013.

Изобретение относится к радиотехнике и может найти применение в радиосистемах, использующих широкополосные фазоманипулированные радиосигналы. Способ цифрового квадратурного формирования фазоманипулированного радиосигнала с расширенным спектром состоит в том, что символы из поступающей информационной последовательности объединяют попарно и каждый символ из пары умножают на расширяющие псевдослучайные последовательности. Полученные парные сигналы с расширенным спектром умножают на сигналы несущей частоты формы меандра, сдвинутые между собой по фазе на 90 градусов. Результаты умножения коммутируют по закону совпадения или несовпадения текущих значений парных сигналов с расширенным спектром. При осуществлении способа фазоманипулированные сигналы формируют в цифровом виде без необходимости вычисления значений тригонометрических функций и дополнительной фильтрации в аналоговых узлах. 1 ил., 1 табл.

Способ цифрового квадратурного формирования фазоманипулированного радиосигнала с расширенным спектром, заключающийся в том, что символы из поступающей информационной последовательности объединяют попарно, каждый символ из пары умножают на расширяющие псевдослучайные последовательности (ПСП), полученные парные сигналы с расширенным спектром умножают на сигналы несущей частоты формы меандра, сдвинутые между собой по фазе на 90 градусов, отличающийся тем, что результаты умножения коммутируют по закону совпадения или несовпадения текущих значений парных сигналов с расширенным спектром.