Формирователь сигналов с непрерывной частотной манипуляцией Российский патент 2022 года по МПК H04L27/12 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться для формирования сигналов с минимальной частотной манипуляцией и управляемой межсимвольной интерференцией на двух символьных интервалах в системах передачи дискретной информации.

Уровень техники

Наиболее близким к предлагаемому является формирователь сигналов с непрерывной частотной манипуляцией (частотный манипулятор), содержащий формирователь элементарных сигналов (первый и второй задающие генераторы, выходы которых образуют выходную сигнальную шину формирователя элементарных сигналов и подключены к первому и второму входам смесителя, выход которого соединен со входом удвоителя частоты, выход которого является синхровыходом формирователя элементарных сигналов), синхровыход которого подключен к синхровходу синхронизатора, вход которого является входом устройства, коммутатор (переключатель частот), выход которого является выходом устройства, элемент задержки и преобразователь элементарных сигналов (первый и второй переключатели фаз, информационные входы и выходы которых образуют соответственно входную и выходную сигнальные шины преобразователя элементарных сигналов, управляющие входы первого и второго переключателей фаз подключены к выходам соответственно первого и второго триггеров, счетные входы которых соединены с выходами соответственно первого и второго элементов И, первый вход второго элемента И соединен через инвертор с первым входом первого элемента И и является первым управляющим входом преобразователя элементарных сигналов, второй управляющий вход которого подключен ко вторым входам соответственно первого и второго элементов И), входная сигнальная шина которого подключена к выходной сигнальной шине формирователя элементарных сигналов, а выходная сигнальная шина соединена с входной сигнальной шиной (с первым и вторым информационными входами переключателя частот) коммутатора, управляющий вход которого подключен к первому управляющему входу преобразователя элементарных сигналов и к выходу синхронизатора, синхровход которого соединен через элемент задержки со вторым управляющим входом преобразователя элементарных сигналов [1].

Известный формирователь сигналов с непрерывной частотной манипуляцией (частотный манипулятор) позволяет формировать МЧМ сигналы с минимальной частотной манипуляцией (частотно-манипулированные сигналы с индексом модуляции D=0,5 и без разрыва фазы). Однако, спектр МЧМ сигналов недостаточно быстро убывает с увеличением расстройки частоты. Следовательно, недостатком известного формирователя сигналов с непрерывной частотной манипуляцией является недостаточная спектральная эффективность формируемых сигналов.

Технический результат состоит в повышении спектральной эффективности формируемых сигналов за счет формирования сигналов с минимальной частотной манипуляцией и управляемой межсимвольной интерференцией на двух символьных интервалах (2МЧМ).

Раскрытие сущности изобретения

Для достижения указанного технического результата в формирователь сигналов с непрерывной частотной манипуляцией, содержащий элемент задержки, формирователь элементарных сигналов, синхровыход которого подключен к синхровходу синхронизатора, вход которого является входом устройства, а также коммутатор, выход которого является выходом устройства, введены устройство задержки и устройство выбора сигнального пути, информационный вход которого соединен с выходом синхронизатора и со входом элемента задержки, выход которого подключен к первому управляющему входу устройства выбора сигнального пути, выходная шина которого соединена с входной управляющей шиной коммутатора и с входной шиной устройства задержки, выходная шина которого подключена ко второму управляющему входу устройства выбора сигнального пути, при этом выходная сигнальная шина формирователя элементарных сигналов подключена к входной сигнальной шине коммутатора.

Предлагаемый формирователь сигналов с непрерывной частотной манипуляцией обеспечивает повышение спектральной эффективности формируемых сигналов за счет формирования 2МЧМ сигналов.

Предлагаемый формирователь сигналов с непрерывной частотной манипуляцией может быть реализован с помощью известных функциональных элементов.

Краткое описание чертежей

На фиг. 1 представлена структурная схема предлагаемого формирователя сигналов с непрерывной частотной манипуляцией.

На фиг. 2 показана таблица декодирования устройства 4 выбора сигнального пути при формировании 2МЧМ сигналов.

На фиг. 3 показана диаграммы сигнальных переходов сигналов с непрерывной частотной манипуляцией: МЧМ сигналов (фиг. 3, а) и 2МЧМ сигналов (фиг. 3, б), а также временные диаграммы соответствующих элементарных сигналов (фиг. 3, в).

На фиг. 4 приведены последовательность передаваемых логических символов (фиг. 4, а), временная диаграмма формируемого 2МЧМ сигнала (фиг. 4, б) и его сигнальный путь (фиг. 4, в).

На фиг. 5 представлены спектры сигналов с непрерывной частотной манипуляцией: на фиг. 5, а - спектр МЧМ сигнала, на фиг. 5, б - спектр 2МЧМ сигнала.

Формирователь сигналов с непрерывной частотной манипуляцией содержит формирователь 1 элементарных сигналов, элемент 2 задержки, коммутатор 3, устройство 4 выбора сигнального пути, синхронизатор 5 и устройство 6 задержки (см. фиг. 1).

Входом устройства является вход синхронизатора 5, синхровход которого подключен к синхровыходу формирователя 1 элементарных сигналов, выходная сигнальная шина которого подключена к входной сигнальной шине коммутатора 3. Выход коммутатора 3 является выходом устройства, а его входная управляющая шина соединена с выходной шиной устройства 4 выбора сигнального пути непосредственно и со вторым управляющим входом устройства 4 выбора сигнального пути через устройство 6 задержки. Выход синхронизатора 5 подключен к информационному входу устройства 4 выбора сигнального пути непосредственно и к первому управляющему входу устройства 4 выбора сигнального пути через элемент 2 задержки.

Осуществление изобретения

Предлагаемый формирователь сигналов с непрерывной частотной манипуляцией формирует сигналы с минимальной частотной манипуляцией и управляемой межсимвольной интерференцией на двух символьных интервалах и функционирует следующим образом.

Формирователь 1 элементарных сигналов на любом к-ом символьном интервале длительностью Сформирует двенадцать элементарных сигналов

где А и - амплитуда и начальная фаза сигнала на границе к-го символа,

и ƒ_н - частоты элементарных сигналов.

Элементарные сигналы S1, S2, S3, S4, S5, S6, S7, S8, S9, S10, S11 и S12 показаны на фиг. 3, в.

При формировании МЧМ сигнала без управляемой межсимвольной интерференции используют только восемь из указанных элементарных сигналов: S2, S3, S5, S6, S8, S9, 11 и S12. При этом в соответствии с диаграммой сигнальных переходов МЧМ сигналов (см. фиг. 3, а) передаче логического символа «1» соответствуют элементарные сигналы S2, S6, S9 и S12 с частотой ƒ₁ с начальными фазами соответственно 0, π/2, π и -π/2. Передаче логического символа «0» соответствуют элементарные сигналы S3, S5, S8 и S11 с частотой ƒ₀ с начальными фазами соответственно 0, π/2, π и -π/2.

При формировании 2МЧМ сигнала с управляемой межсимвольной интерференцией на двух символьных интервалах используют все двенадцать указанных элементарных сигналов. При этом в соответствии с диаграммой сигнальных переходов 2МЧМ сигналов (см. фиг. 3, б) передаче логического символа «1» соответствуют элементарные сигналы S2, S6, S9 и S12 с частотой ƒ₁ с начальными фазами соответственно 0, π/2, π и -π/2. Передаче логического символа «0» соответствуют элементарные сигналы S3, S5, S8 и S11 с частотой ƒ₀ с начальными фазами соответственно 0, π/2, π и -π/2. Чередованию логических символов «1» и «0» в любом порядке соответствуют элементарные сигналы S1, S4, S7 и S10 с частотой ƒ_н с начальными фазами соответственно 0, π/2, π и -π/2.

Элементарные сигналы S1, S2, S3, S4, S5, S6, S7, S8, S9, S10, S11 и S12 подают с выходной сигнальной шины формирователя 1 элементарных сигналов на входную сигнальную шину коммутатора 3. Коммутатор 3 выдает на выход устройства поочередно один из элементарных сигналов так, чтобы получить 2МЧМ сигнал без разрыва фазы. Для этого коммутатором 3 управляет устройство 4 выбора сигнального пути, которое формирует в соответствии с таблицей декодирования (см. фиг. 2) и выдает управляющий сигнал с его выходной шины на входную управляющую шину коммутатора 3. В первой и второй колонках таблицы декодирования приведены значения предыдущего символа управляющего сигнала соответственно в десятичной и двоичной формах представления. В третьей колонке таблицы декодирования показаны значения предыдущего символа видеосигнала только для тех случаев, когда на предыдущем символьном интервале передавался элементарный сигнал с частотой ƒ_н (в остальных случаях значение предыдущего символа видеосигнала не влияет на значение текущего символа управляющего сигнала). В четвертой и пятой колонках таблицы декодирования приведены значения текущего символа управляющего сигнала соответственно в десятичной и двоичной формах представления при значении «0» текущего символа видеосигнала. В шестой и седьмой колонках таблицы декодирования приведены значения текущего символа управляющего сигнала соответственно в десятичной и двоичной формах представления при значении «1» текущего символа видеосигнала.

Формирование управляющего сигнала осуществляют следующим образом. С синхровыхода формирователя 1 элементарных сигналов на синхровход синхронизатора 4 поступают синхроимпульсы, которые обеспечивают на выходе синхронизатора 4 получение видеосигнала с длительностью T символьного интервала, переносящего последовательность передаваемых логических символов (см. фиг. 4, а). Видеосигнал с выхода синхронизатора 4 поступает на информационный вход устройства 4 выбора сигнального пути непосредственно и на первый управляющий вход устройства 4 выбора сигнального пути через элемент 2 задержки. Поэтому на любом к-ом символьном интервале длительностью Т на информационный вход устройства 4 выбора сигнального пути поступает текущий символ «0» или «1» видеосигнала (заголовки столбцов 4-7 таблицы декодирования на фиг. 2), а на его первый управляющий вход - предыдущий символ видеосигнала (столбец 3 таблицы декодирования на фиг. 2). В то же время управляющий сигнал с выходной шины устройства 4 выбора сигнального пути поступает через устройство 6 задержки на второй управляющий вход устройства 4 выбора сигнального пути. При этом на любом к-ом символьном интервале длительностью Т на второй управляющий вход устройства 4 выбора сигнального пути поступает предыдущий символ управляющего сигнала (столбы 1 и 2 таблицы декодирования на фиг. 2). В результате на выходной шине устройства 4 выбора сигнального пути формируют текущий символ управляющего сигнала при значении «0» текущего символа видеосигнала (столбы 4 и 5 таблицы декодирования на фиг. 2) или при значении «1» текущего символа видеосигнала (столбы 6 и 7 таблицы декодирования на фиг. 2). Последовательность символов на выходе устройства 4 выбора сигнального пути показана на фиг. 4, б. Соответствующий этой последовательности сигнальный путь изображен на фиг. 4, в.

Символы управляющего сигнала с выходной шины устройства 4 выбора сигнального пути поступают на входную управляющую шину коммутатора 3.

В результате на выходе коммутатора 3 получают 2МЧМ сигнал без разрыва фазы (см. фиг. 4, б).

На фиг. 5 показаны спектры сигналов с непрерывной частотной манипуляцией: МЧМ сигналов (см. фиг. 5, а) и формируемых предлагаемым устройством 2МЧМ сигналов (см. фиг. 5, б). Анализ этих спектров показывает, что спектр 2МЧМ сигналов убывает с увеличением расстройки частоты быстрее, чем спектр МЧМ сигналов. Следовательно, предлагаемый формирователь сигналов с непрерывной частотной манипуляцией позволяет формировать 2МЧМ сигналы с более компактным спектром, чем спектр МЧМ сигналов.

Таким образом обеспечивается формирование 2МЧМ сигналов с минимальной частотной манипуляцией и управляемой межсимвольной интерференцией на двух символьных интервалах. В результате достигается положительный технический результат - повышение спектральной эффективности формируемых сигналов.

Источники информации:

1. Частотный манипулятор: Авт. свид. СССР №604177 / Аношкин А.В., Герасимов Ю.С.; опубл. 25.04.1978, Бюл. №15. - 2 с.

Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться для формирования сигналов с минимальной частотной манипуляцией и управляемой межсимвольной интерференцией на двух символьных интервалах в системах передачи дискретной информации. Технический результат состоит в повышении спектральной эффективности формируемых сигналов за счет формирования сигналов с минимальной частотной манипуляцией и управляемой межсимвольной интерференцией на двух символьных интервалах (2МЧМ). Формирователь сигналов с непрерывной частотной манипуляцией содержит формирователь (1) элементарных сигналов, элемент (2) задержки, коммутатор (3), устройство (4) выбора сигнального пути, синхронизатор (5) и устройство (6) задержки. Входом устройства является вход синхронизатора 5, синхровход которого подключен к синхровыходу формирователя (1) элементарных сигналов, выходная сигнальная шина которого подключена к входной сигнальной шине коммутатора (3). Выход коммутатора (3) является выходом устройства, а его входная управляющая шина соединена с выходной шиной устройства (4) выбора сигнального пути непосредственно и со вторым управляющим входом устройства (4) выбора сигнального пути через устройство (6) задержки. Выход синхронизатора (5) подключен к информационному входу устройства (4) выбора сигнального пути непосредственно и к первому управляющему входу устройства (4) выбора сигнального пути через элемент (2) задержки. 5 ил.

Формирователь сигналов с непрерывной частотной манипуляцией, содержащий элемент задержки, формирователь элементарных сигналов, синхровыход которого подключен к синхровходу синхронизатора, вход которого является входом устройства, а также коммутатор, выход которого является выходом устройства, отличающийся тем, что введены устройство задержки и устройство выбора сигнального пути, информационный вход которого соединен с выходом синхронизатора и со входом элемента задержки, выход которого подключен к первому управляющему входу устройства выбора сигнального пути, выходная шина которого соединена с входной управляющей шиной коммутатора и с входной шиной устройства задержки, выходная шина которого подключена ко второму управляющему входу устройства выбора сигнального пути, при этом выходная сигнальная шина формирователя элементарных сигналов подключена к входной сигнальной шине коммутатора.