Устройство для компенсации дрожания фазы сигнала в системах передачи данных Советский патент 1986 года по МПК H04B1/10 

Изобретение относится к электросвязи и может быть использовано в системах передачи данных.

Целью изобретения является повьше ние точности компенсации.

На фиг, изображена структурная электрическая схема предлагаемого стройства.

Устройство для компенсации дрожа НИН фазы сигнала в системах передачи данных содержит дискретный фазорэсще- питель 1, демодулятор 2, корректор 3, первый фазовращатель 4, решающий блок 5, генератор 6 ошибки, первый H второй местные генераторы 7 и 8,; второй фазовращател ь 9, первый блок 10 памяти, первый перемножитель П, вторые блоки 12 памяти, вторые пере- ножители 13, третий блок 14 памяти, сумматоры 15,лин:ии 16 задержки, третьи перемножители 17, многовходовой сумматор 18,

Устройство работает следующим образом.

Принимаемый сигнал амплитудно- фазовой модуляции (AMO)x(t) поступает на вход дискретного фазорасщепите- ля 1 (неизвестной считается непрерывная фаза о (t) и дрожание Q (t) фазы колебания несущей частоты на выходе полосно-ограниченного канала связи) , аналитическая форма записи которого представляется в виде: x(t) (t) )-vvp3a)

. .(t-iT) tS(t) ,

V S-MH/l.

U)o де

частоты несущего колебания;

Т . - длительность тактового интервала;

К - целая часть от t/T;

- cS)

а4 и Ъ)

М t) . (l(t) jh(t)

а- +Jb-0j

передаваемые символы, кодируемые в соответствии с прамлами АФМ -) I ,М; число сигнальных точек созвездия АФМ сигнала;

комплексный импульсный отклик НЧ эквивалента полосового канала связи;

- (t)

c(t) Ч-. .

+ j g(,K(t) - комплексный НЧ эквивалент аддитивного шума;

Мп - относительная длительность межсимвольной интерференции.

На двух выходах дискретного фазо- расщепителя 1 формируются сигналы, сдвинутые на фазе друг относительно друга на 90 и равные синфазной ХС;И (реальной) и квадратурной ХК|П (мни- , мой) составляющим входного (комплексного ) АМФ сигнала, взятых в такто- вые моменты времени

., . t,.i.l- E.,li

(-. Т I,Л Тt H-Mtl/L

+ - p- - Onl

c-)|i, ги-t V-,n e,

.

,. I n rr f (|o,n -Ц а vn J V , LC

1 - ч T -

.(-1JtJuV l

cNLrn-l cnxje

Полученные синфазный xc,i и квад- ратурньй X KjKi АФМ сигналы параллельно поступают на первый и второй входы демодулятора 2, На третий и чет- вертьй входы демодулятора 2 с двух выходов первого местного генератора 7 подаются синфазный , и квадратурный q сигналы восстановленного колебания несущей частоты с учетом оценки непрерывной фазы f J,n .

q cos(u)onT ),

0

5

0

п-ни|т.

q/;) sin(.0,nT +TO,}.

0

5

0

Таким образом, на выходах демрду- лятора 2 получаются синфазный Ре,ц и квадратурный сигналы путем предварительной демодуляции входного ( ,x(t) АФМ сигнала на несущее колебад, ние в тактовые моменты времени

I4

РС,П XK,V, qi),

Rc,.7,.4 .

C.)-|. CZ J;

РК,П ., - ,,

.-,).

1л-МП/-,

1.;ЯГм1/г

где fbv foti фаговая ошибка

восстановленного несущего колебания ;

- Л)

оя +

Л)

+ i

J i,/i

- аддитивньш шум на выходах демодулятора 2. Результирующие демодулированные синфазный и квадратурный сигналы поступают на первый и второй входы корректора 3, на третий вход которого с первого выхода генератора 6 ошибки подается управляющий сигнал для настройки коэффициентов в отводах корректора 3. Корректор 3 выполняют в виде нерекурсивного цифрового фильтра, коэффициенты отводов кото- рого С и D настраиваются по критерию минимума среднеквадратичной ошибки (по градиентному методу).При оптимальной коррекции получаем

0,И

с Р.„ + D-P,

о,и - -СП - - 2.)

) с,+Cj

cosii o +ФЗ/Ч )- bsijH- sin(o,и fl.H).;

V Р

- ImleH.)

Ъ0,и cos(4 o/i -I-

ь

ни

,-,( -) г - л

- П аддитивный jj

шум на выходах корректора 3.

Откорректированные -синфазный Zc,n и квадратурный Z к,п сигналы одновременно поступают на первьй и второй входы фазовращателя 4 и на первый и второй входы генератора 6 ошибки. На третий и четвертый входы фазовращате ля 4 с выходов фазовращателя 9 подаются синфазньй и квадратурный qV, сигналы оценки дрожания фазы несущей частоты в канале связи

) х дс,1л cos -f 1,1

Ч

,ti)

sin f,

S,i

«

Фазовращатель 4 осуществляет окончательную демодуляцию АФМ сигнала x(t)

5

юt5

20

30

jj

40 5

0

5

YC,H

(i) Т СИ

ZC,H ПГ- +

„ -i)

С./ N IS

( + .) - bOnsin ( o +

- r ti

(i) 1:2-;

YK,H q, - / c.,nqK|4 - cos (o,,и ) + (fo,и + + ) + &s ic,n

где г|,и lg,n- fs),n - ошибка фазового

дрожания восстановленного несущего колебания; аддитивный шум

) ,()

%

c.Jf.r,

на выходах фазовращателя 4.

Оценка фазового дрожания f .п может быть представлена в виде суммы быстро f o,jjjH и медленно изменяющейся составляющей . К медленно изменяющейся составляющей ма относят те параметры фазового дрожания, которые не превосходят значений частоты 200 Гц и амплитуды 7,5. Медленно изменяющаяся составляющая фазового дрожания; Фм g j может быть компенсирована при использовании более быстродействующей цепи обратной связи устройства синхронизации, аналогичной цепи оценки непрерывной фазы несущей частоты в канале связи. Быстро изменяющуюся составляющую фазового дрожания о . представляем канони- ческим разложением вида L

4 К«со5и)2;.пТ + f-,.sinu)g,: пТ

где ,i. - фиксированное количество

ожидаемых частот фазового дрожания;

elu иГ щ- оценочные значения неизвестных коэффициентов разложения.

Синфазный и квадратурный Уки| сигналы с выходов фазовращателя 4 одновременно поступают на первый и второй входы решающего блока 5 и на третий и четвертый входы генератора 6 ошибки.

Реализация решающего блока 5 определяется видом применяемого сигнального созвездия АФМ сигнала, а также решающим правилом, и может представлять собой ряд пороговых устройств, выносящргх решение о син- фазной и квадратурной составляющих

входного АФМ сигнала в результате минимизации квадратической ошибки синфазного УС/-Л и квадратурного

tSn

демодулированных сигналов от

проекции эталоннь1Х сигнальных TO4ek и 4; i 1, М на основании операции

4и ъ),и -1п-Ч(Ус,и-а) + (УК,Ц - b,j )

Сигналы с первого и второго Ь и выходов решающего блока 5, ха- рактеризующие манипуляцию по фазе и амплитуде переданного несущего ко- лебания в точение одного тактового интервала времени, поступают на первый и второй входы генератора 6 ошибки. Генератор 6 ошибки - это многофункциональное- устройство, на втором выходе которого получается управляющий сигнал для настройки коэффициентов в отводах корректора 3, На первом выходе генератора 6 ошибки получается сигнал, учитьшающий скорость изменения фазы несущей частоты в канале связи

, З vn ( +J Zi„ ) +,ЗЪ,и) /

,, г t 1 Zcv, - ZK.H /( Ыл) - .:. . ,t г

а );П + D J, и

Полученный сигнал o/i управляет первым местным генератором 7, фаза син-

и)

фазного q С|И и квадратурного q

сигналов на вьгходах которого изменяется согласно итерационной процедуре

А J) V г, -Zya- v, К,, + Ъ и

где Л/1 -.оператор первой разности;

Кчр- - коэффициент усиления в це-

пи обратной связи первого

местного генератора 7, На третьем выходе генератора 6 ошибки получается сигнал s учитывающий скорость изменения дрожания фазы несущей частоты в канале связи

5 i :iwi(Yc,H + )( -f

+ .)/( ,) -

+ Ь Jv,

лл1

Полученный сигнал г управляет вто- рым местным генератором 8, коэффици

ент усиления К(. цепи обратной связи которого К , что позволяет компенсировать медленно изменяющуюся составляющую фазового дрожания. На выходах второго местного генератора 8 получаются синфазный fi l и квадратурный q ц сигналы

cos 4 1 iMQn;

(ь) -г

к,. ,:

фаза которых изменяется согласно итерационной процедуре

л vP V г V Yc.n bJv,-Yxvi-avn

Лн5 , ч.,э

а + Ъ V, HI

При поступлении управляющего сигнала ,2. на вход первого перемножителя 11 посредством последующей обработки сигнала компенсируется быстро изменяющаяся составляющая фазового дрожания. Для этого оцениваются неизвестные коэффициенты t f, и f СОГЛЗ.СНО итерационному ал горитму

й.,,, 3vti(,H 4-jYi H)( + + Ьл п) cos дпТ/(,и + )

. пТ in AiiL Jblva

cosJc пТ

+

К | йо г со зьОа пТ;

й fj K.fOQ3v hc,v, + jYK,n( +

2.

+ jb1:)ia)sinJq;tnT/(a)v + Ъ О, и )

-к.й in J пт YS , - Y %

b4)vi

sin g,lnT, где KvptS q - коэффициент усиления.

После чего определяется сигнал оценки быстро изменяющейся состав ляющей дрожания фазы d «,

о

в соответствии с полученными алго ритмными оценками дрожания фазы ре- зультируюпщй сигнал с третьего выхода генератора 6 ошибки поступает на вход первого перемножителя 11, на второй вход которого подается постоянный сигнал, равный коэффициенту , хранящемуся в блоке 14 памяти.

Сигнал с ВЫХОДА перемножителя 11 поступает на параллельно соединенные первые входы перемножителей 13. На вторые входы одних перемножителей 13 подаются сигналы, равные функции си- ,нуса частот дрожания фазы пТ ;С соответствующих выходов блоков 12 памяти (синусов дискретных значений частот фазового дрожания), а на вто- рые входы других перемножителей 13 - сигналы, равные функции косинуса частот дрожания фазы cos uJounT с соотвествующих выходов блока 12 памяти (косинусов дискретных значений частот фазового дрожания)

В блоках 12 памяти (синусов и косинусов) дискретных значений частот фазового дрожания сигналы с выходов вторых перемножителей 13 через сумма торы 15 и линии 16 задержки f дигра- торы) поступают на первые входы третьих перемножителей 17. Сумматоры 15 и линии задержки (на один тактовый интервал времени) осуществляют ите- рационную процедуру для получения сигналов, равных оценке неизвестных коэффициентов еД и f фазового дрож.гния.

На 1 входы первых третьих перемно- жителей 17 подаются сигналы с соответствующих выходов блока 12 памяти, Сигналы с выходов третьих перемножи- телей 17 объединяются с помощью мно- говходового сумматора 20. Полученный суммарный сигнал, равный оценке быстро изменяющейся составляющей фазового дрожания |.о поступает на блок 10 памяти (синусов и косинусов), где ему-ставится в соответствие сигнал, равный функции косинуса на первом выходе qd, и синус а на втором q

С °и. sin/,v,

Полученные синфазный q и квадратурный , сигналы поступают на третий и четвертый вход фазовращателя 9, на первый и второй входы которого поступают синфазный q и квадратурный q сигналы с двух выходов второго местного генератора 8. Фазовращатель 9 - устройство, осуществляющее сложение фаз сигналов, поступакяцих на его входы по синфазной qvn и квадратурной q составляющим, необходимые для коррекции фазового дро510 15

20

0 5 0

5

5

жания восстановленного несущего колебания.

Формула изобретения

Устройство для компенсации дрожания фазы сигнала в системах передачи данных, содержащее дискретный фазовращатель , первый и второй которого соединены соответственно с первым и вторым входами демодулятора, первый и второй выходы которого подключены соответственно к первому и второму входам корректора, первый и второй выходы которого соединены соответственно с первым и вторым входами генератора ошибки и соответственно с первым и вторым входами первого фазовращателя, первый и второй выходы которого подключены соответственно к третьему и четвертому входам генератора ошибки и соответственно к первому и второму входам решающего ,блока, первый и второй выходы которо- |го соединены соответственно с пятым и шестым входами генератора ошибки, первый выход которого соединен с входом первого местного генератора, пер- вый и второй выходы которого подключены соответственно к третьему и четвертому входам демодулятора, при зтом третий вход корректора подключен к второму выходу генератора ошибки, третий вход которого соединен с входом второго местного генератора, отлич ающееся тем, что, с целью повышения точности компенсации, введены блоки памяти, перемно- жители, сумматоры, линии задержки,

многовходовой сумматор и второй фазовращатель, первый и второй входы которого подключены соответственно к первому и второму выходам второго местного генератора, вход которого подключен к первому входу первого перемножителя, выход которого соединен с первыми входами вторых перемно- жителей, выходы, которых соединены с первыми входами соответствующих маторов, выходы которых соединены с входами соответствующих линий задерзг- ки, выходы которых подключены к вторым входам соответствующих сумматЬ- ров и к первым входам соответствующих третьих перемножителей, выходы которых соединены с входами многовхо- дового сзгмматора, выход которого под-

9 124313510

ключен к входу первого блока памяти,щателя., при этом вторые входы соотпервый и второй выходы которого сое-ветств:,гющих вторых и третьих neperf

динены соответственно с третьим иножителей объединены и подключены к

четвертым входами второго фазовраща- соответствующим зыход ам вторых блотеля, первый и второй выходы которо-ков памяти, а выход третьего блока

го соединены соответственно с третьимпамяти соединен с вторым входом пери четвертым входами первого фазовра-вого псфемножителя,

Изобретение относится к электросвязи. Цель изобретения - повышение точности компенсации. Устройство со держит дискретный фазорасщепитель 1, демодулятор 2, корректор 3, два фазовращателя 4 и 9, решающий-блок 5, генератор 6 ошибки, два местных генератора 7 и 8, блоки памяти (БП) 10, 12 и 14, перемножители (п)11, 13 и 17, сумматоры 15, линии .задержки (ЛЗ) 16 и многовходовый сумматор 18. Цель достигается введением фазовращателя 9, БП 10, 12 и 14, nil, 13 и 17, сумматоров 15 и 18 и ЛЗ 16, с помощью которых формируются синфазный и квадратурный сигналы, необходимые для коррекции синфазного и квадратурного сигналов оценки дрожания фазы несущей частоты в кандле связи. 1 ил. о $ W ISD 4: СС СО ел