Устройство для детектирования фазоманипулированных сигналов Советский патент 1983 года по МПК H04L27/22 

Изобретение относится к радиоте нике и может использоваться для демодуляции фаэоманипулированных сигналов и измерения параметров си налов и помезс. Известен демодулятор для многоканальной системы передачи дискрет ной информации, содержащий корреля тор, блок памяти, вычислительный блок/ блок усилителей, в котором . за помеху при двухкратной модуляции принимается меньший из синфазного или квадратурного подканалов, k за сигнал - больший из подканалов щ. Однако известный демодулятор име ет низкую помехоустойчивость и точность, Наиболее близким к предлагаемому является устройство для детектирова ния фазоманипулированных сигналов, содержащее многоканальный коррелятор, выходы которого подключены к входам блока памяти и сканирования, клходы которого соединены с входами блока вычисления разности фаз, выходы которого подключены к входам первого блока определения уровня сигнсша и к первым входам регулируемых усилителей, вторые входы и выходы которых соединены соответст венно с выходом делителя напряжения и с входами накопителей, выходы которых подключены к входам соответствующих блоков определения ин формационных символов,при этом вых первого блока определения уровня сигнала через -первый усреднитель соединен с первым входом делителя напряжения 2 , ,;| Однако это устройство имеет низкую помехоустойчивость пРИ детектированйи разнесенных сигвалов. Цель изобретения - повышение помехоустойчивости при детектировании разнесенных сигналов. Поставленная цель достиг-ается тем, что в устройство для детек -ирования фазоманипулированных сигналов, содержащее многоканальный крррелятор, выходы которого подключены к входги« блока памятк и сканиров ния, выходы которого соединены с входами блок вычисления разности фaз выходы которого подключены к входам первого блока определения уровня сигнала и первым входам регулируемых усилителей, вторые.входы и выходы которых соединены соответственно с выходом делителя напряжения и с входами накопителей, которых подключены к входам соответ ствующих блоков определения информа ционных символов, при этом выхол пе вого блока определения уровня сигнала через первый усреднитель соединен с первым входом делителя напряжения, введены второй усреднитель, два инвертора, второй блок определения уровня сигнала и три сумматора, причем выходы блока вычисления разности фаз подключены к входам первого сумматора, к входу инвертора к к первому входу второго сумматора, второй вход которого соединен с выходом Первого инвертора, а выходы. первого и второго сумматоров подключены к входам второго блока определе- . ния уровня сигнала, выход которого соединен с первым входом третьего сумматора, второй вход и выход которого соединены соответственно с выходом второго инвертора, вход которого соединен с выходом первого блока определения уровня сигнала, и с входом второго усреднителя, выход которого подключен к второму входу делителя напряжения, . | На чертеже представлена-структурная электрическая схема устройства для детектирования фазоманипулированных сигналов. Устройство для детектирования фазоманипулированных сигналов содержит многоканальный коррелятор 1, блок 2 памяти и сканирования, блок 3 вычисления разности фаз, первый и второй блоки 4 и 5 определения уровня сигнала соответственно, каждый из которых состоит из двух выпрями- телей6 и 7, компаратора 8 и переключателя 9,- первый и второй инверторы 10 и 11 соответственно, первый, второй и третий сумматоры 12,13 и 14 соответственно, первый и второй регулируемые усилители 15 и 16 соответственно, первый и второй накопители 17 и 18 соответственно, первый и второй блоки 19 и 20 определения . информационных символов соответственно, первый и второй усреднители 21 и 22 соответственно, делитель 23 напряжени;я. Устройство работает следующим об- , разом. Групповой сигнал, состоящий из одного или нескольких наборов разнесенных сигналов, переносящих одинаковые символы, поступает на вход многоканайьного коррелятора 1, в котором происходит разделение канальны с сигналов и вычисление корреляций х и У, Величины корреляций всех канальных сигналов записываются в блоке памяти и сканирования 2, откуда последовательно во времени выдаются в блок 3 вычисления разности фаз (БВРФ), в этом блоке 3 для всех канальных сигналов определяются напряжения синфазного и квадратурного подкангипов, пропорциональные косинусам и синусам разности фаз, В первом блоке 4 определения уровня сигнала происходит оп ределение меньшего по абсолютной величине подканала. Для этого в выпря.ЛиГителйх 6 и 7 находятся абсолютные величины напряжений обоих подканало компаратор 8 определяет .какое из ка ких напряжений меньше и соответственно устанавливает положение переключателя 9. В результате на выход этого переключателя 9 попадает мень шее по абсолютной величине напряжение. Кроме того, напряжения синфазного и квадратурного подканалов под вергаются преобразованию, заключающемуся во введении дополнительной разности фаз в 45°, т.е.в увеличении разности фаз соседних посылой н 45 . формирование преобразованного квадратурного подканаша (S квадр преобр. осуществляется первым сумматором 12, на входы которого посту пают напряжения преобразованных синфазного и квадратурного подканалов из блока 3, на.выходе первого сумматора 12 формируется сумма синфазного и квадратурного подкангшов, пропорциональных косинусам и сину-. cciM разности фаз синф vieoAp Оп-а, cos (f ta а„., s«n V а, (co5(j gin 45 + sin4.cos 49°) а„ап.,-/7sin(). Следовательно, на выходе первого сумматора 12 получаем напряжение, i пропорциональное амплитудам сигналов соседних посылок а„ и а.и сину су разности фаз, увеличенной на 45 т.е. преобразованный квадратурный подканал. Аналогично ( Sv8aAp)« Операция определения разности синфазного и квадратурного подканалов ocy цectвляeтcя первым инвертором 10 и вторым сумма тором 13, т.е. на выходе второго сумматора 13 формируется напряжение синфазного подканала с разность фаз, увеличенной на . Преобразованные сигналы подканалов поступают на входы второго блока 5 определения уровня сигнала, работающего аналогично первому блоку 4 На выходе второго бл9ка 5 - . формируется абсолютная величина мен шего из преобразованных подканалов, увеличенн.ая в . Эта величина поступает на второй ход третьего/ сумматора 14. На первый вход третьего сумматора 14 поступает инвертированный выход первого блока 4, т.е. помеха. Усредненное во втором улзреднителе 22 выходное напряжение третьего сумматора 14 представляет собой детектированный сигнал. Предположим, что помеха на входе отсутствует. В этом случае меяь шее по абсолютной величине напряжение синфазного или квгщратурного подканалов равно нулю, («ак K§IK. варианты разности фаз равны 0,90, 180 или 270° и при любом варианте либо косинус, либо синус равны нулю). Поэтому на перклй вход третьего сумматора 14 будет поступать Нулевое напряжение. На второй вход третьего сумматора 14 будет поступать меньше.е из преобразованных подканалов. При любом варианте разности фаз, абсолютная величина каждого из преобразованных по вышеприведенным сшгоритмам подканалов равна .,|cos( .,(|45°)1 а,апн . Таким образом, в этом случав на выходе второго усреднителя 22 будет напряжение, пропорцирнальнов йол зному сигналу. Предположим, что на входе только помеха, а полезный сигнал вообще отсутствует. В этой ситуации уст-, ройство будет определять разность фаз двух соседнихинтервалов помехи. Вследствие случайного характера реализаций помехи значения разностей фаз помехи на соседних интервалах, которые будет определять устройство, будут носить случайный характер, причем практически всегда будутравновероятны любые значения разностей фаз (имеют место равномерный закон распределения разностей фаз помехи) . статистика значений разностей фаз помехи, не изменится, если в помеху в-вёсти дополнительную разность фаз,(увеличить разность фаз .двух соседних интервалов помехи на 45). Таким образом, помеха инвариантна к данному преобразованию. Если после устройства определить меньший из симфазного и квадратурного подканалов, то среднее значение абсолютных величин не будет зависеть от того, было ли произведено над помехой указанное преобразование. Поэтому резуль-таты обработки в обоих блоках 4 и 5 определения уровня сигнала будут в среднем одинаковыми. На третьего сумматора 14 эти результаты поступают с разными знаками, поэтому на выходе второго усреднителя 22 будет нулевое напряжение. В ситуации , когда на входе смесь сигнала и помехи на выходе второго усред::мтеля 22 будет формироваться некоторое промежуточное значение нгшряжения. Таким образом, предлагаемое устройство дает несмещенную оценку средней величины полезного сигнала. Сформированные первым и вторым усреднителями 21 и 22 напряжения пог мехи и сигнала поступают на входы делителя 23 напряжения, на выходе которого формируется напряжение,пропсчрциональное отношению сигнала к помехе. Это напряжение управляет коэффициентом усиления первого и вто рого регулируемых усилителей 15 и 16 В результате напряжения синфэзногхэ и квадратурного подканалов поступают на входы первого и второго накопителей с весами, пропорциональными соответствуюц|им значениям отнесения сигнгша к помехе, В первом и втором Накопителях 17 и 18 происходит накопление синфазного и квадратурного подканалов разнесенных сигналов. Выходы первого И второго накопителей соединены с входами первого и второго блоков 19 и 20 определения информационных символов, в которых происходит определе ние информационных символов путем определения знаков сумм и разностей синфазного и квадратурного подкана лов. При использовании разнесенных сиг нгшов для повышения помехоустойчивости по нескольким разнесенным сигналам передаются одинаковые символы информации. В первом и втором накопителях 17 и 18 происходит накопление этик разнесенных сигналов с весами, пропорциональными их правдоподобию (пропорционёшьными отношению сигнала к помехе). Поэтому вероятность правильного определения символов в первом и- втором блоках 19 и 20 будет выше, чем при простом накоплении без учета веса или при менее точ ном определении весовых жоэффициен гов. Таким образом, полезный эффект от применения предлагаемого устройства . заключается за уменьшений вероятности ошибки при приеме разнесенных сигна;лов благодаря более точному измерению параметров сигналов..Особенно эффективно по сравнению с прототипом использование предлагаемого устройства при большом числе раз- несенных сигналов и плохом качестве канала связи. , Предположим,что используется большое число разнесенных сигналов,а аппаратура работает в режиме сложения всех 20-ти канальных сигналов, по KOTOF4JM передается одинаковая информация, Допустим также, что в канале связи присутствует помеха с сильно неравномерным спектром, например мешающая радиостанция с частотной манипуляцией и невысокой скоростью манипуляции, причем помеха в несколько раз превышает сигнал, В этих условиях прототип будет неработоспособен, так как при простом сложении канальных сигналов, осуществляемом в этой аппаратуре, канальные сигналы, пораженные помехой, будут подавлять другие канальные .сигналы. Использование мет.одов, применяемых в прототипе, будет малоэффективным, поскольку нелинейное преобразование для получения несмещенной оценки работоспособно только при помехе в виде широкополосного шума. При указанной помехе величины правдоподобия, измеренные методами прототипа, не будут соответствовать истинным значениям и поэтому взвешенное сложение разнесенных сигналов также будет мгипоэффективным, . В предлагаемом же устройстве несмещенная оценка величины правдоподобия осуществляется непосредственно на каждой посылке. Поэтому измеренные величины правдоподобия пораженных канальных сигналов будут малыми и эти сигналы практически не будут поступать в накопители, а переданная информация будет определяться по непораженным сигналам. Таким образом, технико-экономическая эффективность применения предлагаемого устройства анлючается в возможности передачи информации в таких ситуациях, в которйх прототип не обеспечивает требуемого качества связи, .

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДЕТЕКТИРОВАНИЯ ФАЗОМАНИПУЛИРОВАННЫХ СИГНАЛОВ , содержащее мно гок ан аль ный коррелятор, выходы которого подключены к входам блока памяти и сканирования, выходы которого соединены с . входами блока вычисления разности фаз, выходы которого подключены к входам первого блока определения уровня сигнала и к первым входам регулируекых усилителей, вторые входы и выходы которых соединены соот ветственно с выходом делителя напряжения и с входами накопителей, выходы которых подключены к входам соответствующих блоков определения ни- АО/ формационных символов, при этом вы- ход первого блока определения уровня сигнала через первый усреднитель соединен с. первым входом делителя напряжения, о т л и ч д ю щ е е с я тем, что, с целью повышения помехоустойчивости при детектировании разнесенных сигналов, введены второй усреднитель, два инвертора, второй блок определения уровня сигнала и три сумматора, причем выходы блока вычисления разности фаз подключены к входам первого сумматора,к : входу первого инвертора и к первому входу второго .сумматора, второй вход которого соединен с выходом первого инвертора, а выходы первого и второго сумматоров подключены к входам второго блока определения уровня сигнала, выход которого соединен с первым входом третьего сумматора, второй вход и выход которого соединены соответственно с выходом второго инвертора, вход которого соединен с выходом первого блока определ ения уровня сигнала и с О входом второго усреднителя, выход которого подключен к второму входу :д делителя напряжение. со ддчзЫуууа «