Устройство для демодуляции сигналов с фазовой манипуляцией Советский патент 1984 года по МПК H04L27/233 

)1зобретение относится к радиотех нике и может быть использовано для демодуляции дискретных сообщений, передаваеьых методом фазовой манипуляции . Известно устройство для оптималь ного приема сигнала на фоне флуктуа ционной и коррелированной помех, со держащее два канала, каждый из кото рых состоит из последовательно соединенных усилителя, сумматора и узк полосного фильтра, выход которого соединен с соответствующим входом вы ходного сумматора, выход которого подключен к входу вычитателя, выходы которого через дополнительный усилитель соединены с другими входами сум маторов каждого канала, входы усили телей которых подключены к ссотЕ:етствующим выходам вычитателя 1 . Недостатком этого устройства явля ется низкая помехозащищенность приема дискретной информации, передаваемой на фоне случайной сосредоточенно и флуктуационной помех методом фазовой манипуляции. Наиболее близким техническим реше нием к данному изобретению является устройство для демодуляции сигналов с фазовой манипуляцией, содержащее элемент задержки, первый перемножитель, первый вход которого соединен с первым входом первого фазового детектора, второй вход которого соединен с первым входом второго фазового детектора, выход которого через первый решающий блок подключен к второму входу первого перемножителя, выход которого соединен с входом фильтра, причем выход первого фазового детектора подключен к входу второго решающего блока 2. Однако это устройстйо обладает недостаточной помехозащищенностью пр ема фазоманипулированных сигналов в условиях одновременного воздействия случайных сосредоточенных и флуктуационных помех. Цель изобрете,ния - повышение помехозащищенности. Для достижения указанной цели в устройство для демодуляции сигналов с фазовой манипуляцией, содержащее элемент задержки, первый пере 1ножитель, первый вход которого соединен с первым входом первого фазового детектора, второй вход которого соединен с первым входом второго фазового детектора, выход которого через первый решающий блок подключен к второму входу первого перемножигТеля, выход которого,соединен с входом фильтра, причем выход первого фазового детектора подключен к входу второго решающего блока, введены первый, второй JH третий вычитающие блоки, первый и второй регулируемые фазовращатели, второй перемножитель и фильтр помехи, выход которого соединен с первым входом первого вычитающего блока и с входом первого регулируемого фазовращателя , выход которого подключен к первому входу второго вычитающего блока, второй вход которого соединен с входом элемента задержки, выход которого подключен ко второму входу первого вычитающего блока и к первому входу третьего вычитающего блока, второй вход которого подключен к выходу второго перемножителя,первый вход которого соединен с выходом второго регулируемого фазовращателя и с первым входом второго.фазового детектора, второй вход которого подключен к выходу второго вычитающего блока, причем выход третьего вычитающего блока соединен с входом фильтра помехи, выход первого вычитающего блока соединен с первым входом первого перемножителя, второй вход которого подключен к второму входу второго перемножителя, а выход фильтра подключен к входу второго регулируемого фазовращателя. На чертеже изображена структурная электрическая схема предложенного устройства. Устройство содержит элемент 1 задержки, первый, второй и третий вычитаюшие блоки 2-4, первый и второй регулируе1 1е фазовращатели 5 и 6, первый перемножитель 7, фильтр 8, первый и второй фазовые детекторы 9 и 10, фильтр И помехи, первът и второй решающие блока 12 и 13, второй перемножитель 14. Устройство работает следующим образом. Предположим, что на его вход сначала поступает только замирающий полезный сигнал S(t) в смеси с флуктуационным шумом n(t) т.е. i)((t v lt -GAltlco5 cJot+4Ul vHlt), (I) где - дискретный информационный параметр,характеризующий ФМ сообщение; A(t)H(t)- случайные амплитуда и фаза полезного сигнала;bi)(,2jrfo несущая частота. В этом случае начинается процесс запитки фильтра 8, т.е. процесс вхождения фильтра 8 в стационарный режим фильтрации. Фильтр при этом формирует опорное колебани квазикогерентное с принимаемь1м сигнапом. Это обеспечивается за счет формирования фильтром 8 оценочных значений случайно изменяющихся параметров сигнала f(t) и A(t), где SHaK означает оценку соответствующего параметра, т.е.- опорно колебание выделено из принимаемого. На первый вход фазового детектора 10 поступает опорное колебание с фильтра 8, деманипулированное в перемножителе 7,с помощью обратной связи по рещению, причем опорное колебание для фазового детектора 10 при демодуляции очередной посылки формируется за счет предыдущей посылки. Опорное колебание на входе фильт ра 8 можно записать в виде 5oT(t,4o1 eTQ T tHo3 uoUt i;itUc o,-( где 4о о СТ+1Гуф - набег фазы за счет прохождения полезного сигнала через элемент 1 задержки на время Т и фильтр 8 с временем задержки t задержкой сигнала в вычитающем блоке 2 и перемножителе 7 можно пренебречь; знак Т при оцененных параметрах А (t) и ф (t) означает, что опорное колебание выделено из задержанного на время Т входнрго сигнала; - оценка дискретного парамет ра, получаемая на выходе рааающего блока 12 и подаваемая на первый вход перемножителя 7. Опорное колебание на выходе регули руемого фазовращателя 6 имеет вид 5;,ltl e,e;Aj(t)co5 uottqi lt), (3 т.е. функцией регулируемого фазовращателя 6 является компенсация регулярного набега фазы. Так как сигнал на первом входе фазового детектора 9 и опорное колебание на его втором входе принавежит одинаковому временному интервалу, то окончательное решение о искретном параметре принимается в решающем блоке 13. Это повышает помехоустойчивость. Цена тому задержка решения на время 2Т (дносительно входного сигнала S(t). Таким образом, на выходе решающего блока 12 имеется оценка дискретно го параметра § , а на выходе фазовращателя 6 - опорное колебание (3). Если пренебречь влиянием ошибок снятия манипуляции, т.е. положить в формуле (31 -й-тв 5, что справедЛИБО при вероятности ошибки РОЩ 4 10, то вместо выражения (3) можно записать5(t) A(t),-ttCf(tl. (4) Тогда на выходе перемножителя 14 будет оденка полезного сигнала. 5;it)-e A;it))olt4 (t) , (5)задержанного на время Т. При наличии случайной сосредоточенной помехи SriCt) смесь y(t) можно представить в виде (t1 5nltHn(t 9A(t)co5 cJot4 lt) -Anlt)cos unt+t|«(), где At(t) и ) - случайно изменяющиеся амплитуда и фаза помехи; 2jrfn - частота помехи. Тогда на выходе вычитающего блока 4 будем иметь (j itl-5 itb5 t)). т ь5Д1Ипа), где д ST.(t)ST(t)-S(t) - нескомпенсированный полезный сигнал. Чем больше отношение сигнал/помеха+щум и время ТЛ. случайных параметров A(t)Hf(t) сигнала, тем лучше качество оценивания полезного сигнала S(t), тем больше его оценка Sy(t) соответствует сигналу S(t), тем меньше нескомпенсированный сигнал ), Фильтр П помехи осуществляет выделение случайной сосредоточенной помехи (t) из смеси (6) шума и нескомпенсированного сигнала &€Lf(t). На его выходе присутствуют следующие компоненты:

5wlt,4«b5j,lt,c hbSUtb ,. (7)

Здесь SV(t) - неотфильтрованный остаток сигнала дЗ, (t); S, (t,fn) - оцененная помехa,получившая в элементе I задержки и фильтре 1 I помехи регуагярный набег фазы; fn (|1)пСТ+Г,ф„1. , где t3(j.n. время задержки помехи в фильтре 11 помехи. Тогда на выходе вычитакяцего блока 2 получим смесь

) 5,,ltl-s; tbu5;it)tnU) . 5,ltln5,ilVuB;it)4nit,(8)

где д (t)Snt (t) (t) - нескомпенсированная помеха.

Чемлучше качество оценивания сигнала и помехи, а также фильтрации нескомпенсированного сигнала в фильтре 11 помехи, тем меньше нескомпен-. сированная помеха uSm-(t) и сигнал uS (t). Наблюдаемая смесь (8 подаеся на вход перемножителя 7 для снятия манипуляции с сигнала и далее на фильтр 8, где осуществляется выделение опорного сигнала из смеси (.8) . Поэтому в присутствии случайной сосредоточенной помехи вместо выраже ния (4 имеем следующий опорный сигнал

л

,lt);,(;t)

Здесь а snT (t) - неотфильтрованный остаток помехи (t);

&St (t) - остаток нескомпенсированного сигнала лЗ- (t) после двойной фильтрации.

Peгyлиpye в)Iй фазовращатель 5 компенсирует регулярный набег фазы фп Поэтому на его выходе с учетом выражения (7 получим смесь

г(,{i ( (t)a5; а).

При этом на выходе вычитающего блока 3 имеем «

lt) SltU5 W-9(t) + n(tb5abn(Mt A(tUo5tcJnt4Cf«tt 1 t cos co i l, wi-15; d 5iib,iti. 5, &5;w

Если изменения случайных параметров помехи и сигнала на посылке весьма незначительны, что характерно для средне и высокоскоростных систем передачи информации, то

йо„Д1Ь5„Д11-9,аИО-,

5т . и,соответственн

t(

В этом случае прием осуществляется на фоне только белого шума (помехи скомпенсированы практически полностью) и обеспечивается выигрыш в помехозащищенности до 30-35 дБ.

Если изменения случайных параметров сигнсша и помехи на посылке существенны (низкая скорость передачи информаци), то качество компенсации помехи ухудшается. Ухудшается также и помехозащищенность квази когерентного приема замирающего сигнала, т.е. выигрьш1а нет. Однако случай низких скоростей передачи информации в настоящее время не столь важен для практики, так как современные требования направлены на по.вьцпение пропускной способности линий :вязи.

Таким образом, предлагаемое устроство, реализуя радиоэлектронный метод подавления замирающей помехи в средне- и высокоскоростных каналах связи со случайными параметрами, обеспечивает повьш1ение помехозащищенности до 30-35 дБ.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДЕМОДУЛЯЦИИ СИГНАЛОВ СФАЗОВОЙ МАНИПУЛЯЦИЕЙ, содержащее элемент задержки, первый перемножитель, первый вход которого соединен с первым входом первого фазового детектора, второй вход которого соединен с первым входом второго фазового детектора, выход которого через первый решающий блок подключен к второму входу первого перемножителя, выход которого соединен с входом фильтра, причем выход первого фазового детектора подключен к входу второго решающего блока, отличающе еся тем, что, с целью повьппения помехозащищенности, в него введены первый, второй и третий вычитающие блоки, первый и второй регулируемые фазовршцатели, второй перемножитель и фильтр, помехи, выход которого соединен с первым входом первого вычитающего блока и с входом первого регулируемого фазовращателя, выход которого подключен к первому входу второго вычитающего блока, второй вход которого соединен с входом элемента задержки, выход которого подключен ко второму входу первого вычитающего блока к к первому входу третьего вычитающего блока, второй вход которого подключен к выходу второго перемножителя, первый вход которого соединен с выходом второго регулируемого фазовращателя и с первым входом второго фазового детектора, второй вход которого подкпючен к выходу второго вычитаощего блока, причем выход третьего вычитающего блока соединен с входом фильтра помехи, выход первого вычитающего блока соединен с первым входом первого перемножителя, вторЫ вход которого подключен к второму входу второго перемножителя, а выход фильтра подключен к входу второго регулируемого фазовращателя.