Устройство приема сигналов с трехкратной фазоразностной модуляцией Советский патент 1991 года по МПК H04L27/18 

Изобретение относится к технике связи и может использоваться Б системах передачи дискретных сообщений сигналами с многократной фазоразно- стчой манипуляцией.

Цель изобретения - повышение по- мехоус ойчивости от импульсных помех.

На фиг. 1 изображена структурная электрическая схема предложенного устройства; на фиг. 2 - схема передающего устройства; на фиг. 3 - временные диаграммы.

Устройство содержит приемник 1, первый перемножитель 2, первый интегратор 3, третий псремножитель 4, второй интегратор 5, генератор 6 опорных сигналов, фазовращатель 7, второй перемножитель 8, первый блок 9 задержки, четвертый перемножитель 10, второй блок 11 задержки, первый сумматор 12, первый блок 13 определения знака, пятый перемножитель 14, шестой перемножитель 15, второй блок 16 вычитания, второй блок 17 определения знака, второй сумматор 18, первый блок 19 вычитания, седьмой перемножитель 20, третий блок 21 определения знака, блок 22 синхронизации, третий, четвертый блоки 23, 2 задержки, третий сумматор 25, третий интегратор 26, ключ 27, восьмой перемножитель 28, регенератор 29.

Передающее устройство содержит регистр 30 сдвига, генератор 31 тактовых импульсов, элементы И 32, дешифратор 33, задающий генератор 34, фазовращатели 35, ключи 36, передатчик 37.

5

0

5

0

5

0

5

Устройство работает следующим образом.

Сигналы с трехкратной ФРМ, соответствующие комбинации из двух двоичных символов предыдущей кодовой комбинации и одного вновь поступившего двоичного символа, можно формировать, например,., с помощью устройства, структурная схема которого изображена на фиг.2. Сигнал с трехкратной ФРМ формируются следующим образом. Исходная двоичная информационная последовательность (фиг.За), поступает на регистр 30, вход которого является входом устройства формирования сигналов с ФРМ. Под действием тактовых импульсов, поступающих от генератора 31, происходит последовательная запись двоичных информационных символов в трех разрядах регистра 30. После заполнения всех разрядов регистра 30 при помощи элементов И 32, управляемых тактовыми импульсами от генератора 31, происходит считывание кодовой комбинации, записанной в регистра 30. При помощи регистра 30 и элементов И 32 осуществляется разбиение входной последовательности двоичных информационных символов на трехразрядные кодовые комбинации. Поскольку на управляющий вход регистра 30 и на вторые входы элементов И 32 поступают импульсы с выхода генератора 31 с тактовой частотой Ј , где Тс - длительность

Lc двоичного информационного символа, то

каждый такт, начиная с третьего, с выхода регистра 30 считывается кодовая комбинация, образованная из

5

двух двоичных символов, входящих в состав предьщущей кодовой комбинации, и одного вновь поступившего

двоичного сигнала. Использование элементов И 32 позволяет осуществить считывание кодовой комбинации, записанной в трех разрядах регистра 30, в параллельном коде. Поскольку на управляющий вход регистра 30 и на вторые входы элементов И 32 поступают с генератора 31 тактовые импульсы с частотой обратно пропорциональной длительости двоичного

информационного символа

f т с трех разрядов регистра 30 происходит считывание кодовой комбинации каждый такт . В силу того каждая кодовая комбинация по своему составу обновляется только на один двоичный символ и всякий раз она состоит из двух символов предыдущей кодовой комбинации и одного вновь поступившего символа. Полученная трехразрядная кодовая комбинация в параллельном коде с выходов элементов И 32 поступает на три нхода дешифратора 33. В соответствии с поступившей кодовой комбинацией на одном из шестнадцати его выходов появляется сигнал, поступающий на управляющий вход ключа 36 соответствующей ветви формирования сигнала с трехкратной фазоразностной манипуляцией. Дешифратор 33 ставит в соответствие каждой кодовой комбинации замкнутое состояние одного из ключей 36 с учетом фазы предыдущего сигнала, неличина котор определяется видом передаваемой предыдущей кодовой комбинации. В рассматриваемом устройства реализуется непрерывный метод формирования сигналов с ФРМ. Колебание с несущей частотой поступает с выхода задающего генератора ЗА на фазовращателе 35, которые осуществляют сдвиг фазы на заданные величины и обеспечивают формирование сигналов с соответствующими фазами СР; (i - 1,2,... 16), С выходов фазовращателе.. 35 колебания подаются на ключи 36. В любой момент времени на протяжении длительности двоичного информационного символа Тс открыт только один ключ 36, При этом.на входе передатчика 37 существует только одно коле .бание с одной из шестнадцати фаз Cf j

352766

При смене кодовой комбинации открывается другой ключ, который обеспечивает формирование сигнала уже с. фазой Ср . Значение фазы Cf ( отличается от значения фазы Ц, предыдущего сигнала на величину ( (т.е. Ц I + ty) . Для трехкратной ФРМ при начальной фазе задающего генера

й

10

15

20

тора 34 (jfg « /в величина фазы ( в зависимости от различного состава передаваемой кодовой комбинации (при использовании оптимального манипулпци- онного кода Грея) определяется значениями, приведенными в таблице.

Количество ветвей формирования сигналов с трехкратной ФРМ (определяемое числом вариантов разностей фаз К, передаваемых в относительном коле, ч ре- личиной начально разности фаз ) равно числу N

25

30

35

40

45

50

55

вариантов фаз сигнала 1чо и при (..о -j КОЛПЧ1 СТВО ЫЧ

трехкратв относительном

N 2-К

т.е. в схеме па фиг.;

вей формирования сигналов с

ной ФРМ равно шестнадцати.

Сигналы с трехкратной ФРМ поступают на вход передатчика 37, который осуществляет их передачу.

Таким образом, в соответствии с описанным алгоритмом формирования сигналов с трехкратной ФРМ каждая кодовая комбинация двоичных информационных символов передается сигналами с различными фазами. Поскольку гаггддя кодовая комбинация формируется из дьух двоичных синмолов предыдущей когтлой комбинации и одного вновь поступившего символа, то передаваемый сигнал каждый раз несет в себе повторяющуюся информацию о символах предыдущих кодовых комбинаций. Описанный алгоритм кодирования поясняется временными диаграммами, прпведеншл-ш на фиг.З. При данной методике формирования кодовых комбинаций ь рассматриваемом случае имеет место трехкратное повторение каждого двоичного символа при передаче сигналов с ФРМ. Повторение при этом начинается с третьего поступившего по порядку символа. На фиг. 3 знаками х 0, ф отмечены двоичные символы с трехкратным повторением, передаваемые различными сигналами. При данном методе копирования трехкратное повторение передаваемого двоичного сиквола осуществляется без уменьшения скрости передачи информации, поскольк длительность передаваемого сигнала при этом равна длительности информационного символа.

Дня примера рассмотрим, как осуществляется трехкратное повторение, например, третьего информационного символа (фиг.За), имеющего отрицательную полярность, при передаче сигналов с ФРМ. Для наглядности этот информационный символ на осциллограммах на фиг. 3 обозначен звездочкой, т.е. знаком

В момент времени t0 на вход передающего устройства поступает анализируемый информационный символ отрицательной полярности с длительностью I с . Г помощью регистра 30 формируется кодовая комбинация из m ух полг итепъных информационных гимвопов (фиг.Зб), поступивших ранее (до момента времени t0), и нового символа отрицательной полярности. В соответствии с таблицей этой кодовой комбинации (-, +, +) соответствует значение передяпаемой

фазы (в абсолютном коде) - ft. Анао

лизируемая третья информационная посылка при этом вошла первый раз в кодовую комбинацию в качестве ее первого символа. Предположим, что данная кодовая комбинация (фиг.Зб) является первой. Тогда в моменты времени от t , до t для передачи кодовой комбинации, состоящей из 1-го, 2-го и 3-го символов, на выходе передатчика 37 с помощью дешифратора 33 и ключей 36 формируется колебание с фчзой,равной величин

и - 12. Г

Т

В момент времени t при поступлении очередного информационного символа (фиг.За, в нашем спучае четвертого символа, причем положительной полярности) формируется новая кодовая комбинация (фиг.Зв), состоящая уже из 2-го, 3-го и 4-го символов. Этой кодовой комбинации из трех символов (каждый из которых имеет соответственно положительную, отрицательную и положительную полярности) соответствует

абсолютное значение фазы h (табл.

о

В моменты времени от f до t g и

лучается уже колебание с другой фазой, а именно

+ т 2-.

8

При этом анализируемая третья информационная посылка вошла уже второй раз в одовую комбинацию (в качестве второго ее символа) и была передана сигналом с ФРМ повторно. Информация о второй кодовой комбинации содержится не в абсолютном значении передаваемой фазы Cft, а в разности фаз &ц двух соседних сигналов с ФРМ:

22,

передаваемого (с фазой (рг Q- II)

предыдущего, имеющего фазу Cf), -

15/у

8

20 т.е.

, -g

22 л15/- 7 /v Т 8И

И наконец, в момент времени t2 при поступлении очередного пятого информационного символа с номером пять (фиг.За, также положительной полярности) формируется кодовая комбинация из 3-го, 4-го и 5-го символов. В этой кодовой комбинации (фиг.Зг) первый и второй символы имеют положительную полярность, а третий - отрицательную. В соответствии с таблицей кодовой комбинации (+, +, -), изображенной на фиг.Зг, соответствует абсолютное значение фазы

tt излучается колебание с фазой

Поэтому в моменты времени от t

40

Г.

Или с учетом периода, равного .1Г

45

С,,, 2.2ф.1СЈ

При этом анализируемая третья информационная посылка вошла уже третий раз в передаваемую кодовую комбинацию (уже в качестве ее третьего символа) .

Таким образом, в течение времени передачи трех символов с ФРМ осуществляется трехкратное повторение каждого двоичного символа.

В предлагаемом устройстве прием сигналов осугаествляет приемник 1, с выхода которого сигнал поступает на

схему демодуляторов сигналов с трехкратной ФРМ, включающий в себя блоки с 2 по 21 включительно. В синфазной и квадратурной ветвях обработки демодулятора на выходах корреляторов, состоящих из перемножителя 2(4) и интегратора 3(5), вычисляются скалярные произведения последовательно следующих друг за другом (п-1)-н и п-й

х„.,(0

с двумя ортогональными опорными колебаниями, принимающими в случае гармонических сигналов вид: S(t)- sinrj0t и S(t) cosC00t, где C00 - несущая частота сигналов с ФРМ.

Отсчеты на выходах интеграторов 3, 5 синфазной и квадратурной ветвей обработки могут быть записаны в виде:

а) для предшествующего (задержанного) сигнала ((п-1)-н посылки)

посылок принимаемых сигналов Л|1 и %(t)

n-i

(OS(t)dL,

t3-Tc о

V, I xn.,(L)dl:,

i.-Tc

б) для принимаемого сигнала осылки)

VTc

Xn j xn(t)S(t)dt,

to

VTc Л Yh j xn(t). S(t)dt,

(п-й

где

t. - некоторый начальный момент

времени.

Заметим, что опорное колебание S(t) формируется на выхрде генератора 6, a S(t) - на выходе фазовращателя 7. Кроме того, при обработке n-й посылки принимаемого сигнала xn(t) отсчеты предыдущего (п-1)- го колебания X п,, Уп, хранятся в блоках 9, 11 соответственно.

Последующие блоки демодулятора с 8 по 21 на основании полученных скалярных произведений (отсчетов принимаемого и задержанного сигналов) Х„, Yn, Х„.,, реализуют известный алгоритм демодуляции сигналов с трехкратной ФРМ:

Y, sign(Xn-Yn, - ),

fen

55

Как отмечалось выше, л течение времени передачи трех сигнлпоп с ФРМ (i.e. 310) осуществляется трехкратное повторение каждого ТРОИЧНОГО символа, при чтом чтом при обработке входных сигналом один и тот же двоичный символ последозатепьно (через вре мя, равное длительности сиг-нала Тс) существует на выходах блоков 13, 17 и 21, Так, например, при приеме входных сигналов с фазами Ц, , Ц,, (р. соответственно в моменты времени от t до t, от t. до Uj , от t з До t (фиг.4а) информационный символ отрицательной полярности, являющийся третьим в передаваемой информационной последовательности (фиг.За, его

sign(Xn Xn, + Yn.Yn.,), Y3M sicn(Xn-Xn-, + Y -Yn-i +

+ X.-Yn-f - Xn.,-Yn) sign(Xn-Xn.4 вРемя существования t0...t,), первоначально формируется на выходе Олокп + (в моменты времени от Ьгдо t,

0

0

5

где Y , Y , Y, - знак символа, принятого в n-й такт соответственно по первому, второму и третьему подканалам;

sign - операции определения знака.

Синхронной работой интеграторов 3, 5 и блоков 13, 17, 21 управляет блок 22, который определяет границы сигнала, кратные Тс.

В блоках 13, 17. 21 (в соответствии с принятым решением о знаке принятого символа в данном подканале) осуществляется формирование видеоимпульса длительностью Тс спответстпую- щей полярности.

Для рассматриваемой передаваемой информационно последовательности импульсов (фиг.За) диаграмма флз излучаемых колебаний г трехкратной ФРМ изображена па фнг./ia, на которой г помощью Cf, , (fz, и т.д. УСЛОВНО обозначена фата сигнала, действующего на входе приемника 1, соответст0

5

0

5

0

венно в ищррнапп времени от t,

2

г-Ј

от t., до t

и

до т.д.

5

от

При чт ом лос К доил гольносч и пилео- импульсов, формируемые на выходах схем определения знака каждого подканала 13, 17, 21, приведены на фиг. Аб, 4п, Дг соответственно (с целью облегчения понимания принципа обработки сигналов п предлагаемом устройстве. первонпч;п1ьно рассматривается случай, когда помехи в линии связи не приводят к ошибочном} приему)

Как отмечалось выше, л течение времени передачи трех сигнлпоп с ФРМ (i.e. 310) осуществляется трехкратное повторение каждого ТРОИЧНОГО символа, при чтом чтом при обработке входных сигналом один и тот же двоичный символ последозатепьно (через время, равное длительности сиг-нала Тс) существует на выходах блоков 13, 17 и 21, Так, например, при приеме входных сигналов с фазами Ц, , Ц,, (р. соответственно в моменты времени от t до t, от t. до Uj , от t з До t (фиг.4а) информационный символ отрицательной полярности, являющийся третьим в передаваемой информационной последовательности (фиг.За, его

11

см,фиг,46, первый импульс), затем через Те - на выходе блока 17 (в моменты времени от t3 до t4, сы,фиг.4 второй импульс) и наконец еще через Тс - на выходе блока 21 (в моменты времени от t:4 до t , см.фиг.4 г, третий импульс), В устройстве выноситс решение о полярности принимаемого иформационного символа на основании частных решений, принимаемых последовательно во всех трех подканалах (т,е„ на основе полярностей сигнало формируемых последовательно через Т на выходах блоков 13, 17 и 21). С этой целью в устройстве используютс третий блок 23 задержки, четвертый блок 24 задержки, третий сумматор 25 на три входа, третий интегратор 26, ключ 27, восьмой перемножит ель 28 и регенератор 29. За счет того, что би(М 21 осуществляет задержку входного гчгчапа на интервал времени, равный 2Tt, блок 24 - нг. Тс, а сигнал с впмода блока 21 поступает на третий вход сумматора 25 непосредственно, то на всех трех входах сумматора 25 сигналы, соответствующие одному и тому же двоичному символу (несмотря на его трехкратное повторение в течение времени ЗТС действуют в одно и то же время. На фиг.4д изображена последовательност видеоимпульсов, поступающих на первый вход сумматора 25 (с выхода блока 23), на фиг.4е - на второй вход сумматора 25 (с выхода блока 24) и на фиг.4ж - на третий вход сумматора 25 (непосредственно с выхода бка 21). Результирующий сигнал с выхода сумматора 25 (фиг.4з). поступает на вход интегратора 26, на управляющий вход которого действует последовательность коротких импульсов (с периодом Тс), вырабатываемых блоком 22 (фиг.4и). В интеграторе 26 осуществляется интегрирование входного сигнала в течение его длительности Тс (фиг.Ак) и в моменты времени, кратные Тс, ;;а его выходе формируются короткие импульс различной полярности и амплитуды (в зависимости от полярности и уровня входного результирующего сигнала). На фиг.4л изображена последовательность коротких импульсов, формируемых на выходе интегратора 26. Данная последовательность импульсов поступает на последовательно соеди

76

12

пенные ключ 27 и регенератор 29. При зтом ключ 27 находится в замкнутом состоянии, обеспечивая коммутацию выхода интегратора 26 с входом регенератора 29, только в том случае, если на его управляющий ьход действует управляющий сигнал с выхода перемножителя 28. В перемножителе 28 осуществляется процедура приведения к одной (положительной) полярности входных сигналов, поступающих с выхода блока 23. Поскольку блок 23 осуществляет задержку вход-

c чых сигналов на время, равное 2ТС , то управляющие импульсы на управляющем входе ключа 27 появятся только через 2Т( после начала приема устройством сигналов с трехкратной ФРМ

0 (фиг.4м). Этим самым обеспечивается исключение принятия регенератором 29 ложных решений дп момента времени, когда двоичны информационный символ будет трехкратно повторен в

5 течение времени передачи трех сигналов с трехкратной ФРМ. По рассмотренной причине два первых импульса с выхода интегратора 26 на вход регенератора 29 не поступают. Регене0 ратор 29 в зависимости от полярности входных импульсов (без учета их амплитуды) формирует на своем выходе видеоимпульсы тон или иной полярности длительности Tfc (фиг.4о). Сравнивая переданную информационную последовательность (фиг.За, начиная с момента времени tD) с принятой (фиг.4о), легко видеть, что они полностью совпадают.

0

Формула изобретения

Устройство приема сигналов с трехкратной фазоразностной манипуляцией, 5 содержащее приемник, последовательно соединенные первый перемножитель, первый интегратор и второй перемножитель, последовательно соединенные третий псремножитель, второй интегра- 0 тор и четвертый перемножитель, первые входы первого и третьего перемножителей соединены с выходом приемника, выход генератора опорных сигналов соединен с вторым входом пере вого перемножителя и через фазовращатель - с вторым входом третьего перемножителя, выход первого интегратора через первый блок задержки соединен с вторым входом второго пе5

13

ремножителя и первым входом пятого перемножителя, второй вход которого соединен с выходом второго интегратора, которой через второй блок задержки соединен с вторым входом четвертого перемножителя и первым входом шестого перемножитепя, второй вход которого соединен с выходом первого интегратора, выходы второго и четвертого перемножителей соединены с соответствующими входами первого сумматора, выход которого соединен с первыми входами первого блока определения знака, второго сумматора и первого блока вычитания, выходы пятого и шестого перемножителей соединены с соответствующими входами второго блока вычитания, выход которого соединен с первыми входами второго сумматора, первого блока вычитания и второго блока определения знака, выход приемника через блок синхронизации соединен с вторьпчи входами первого, второго интеграторов, первого, второго и первым входом третьего блоков определения знака, выхо10

35276)4

ды второго сумматора и первого блока вычитания соединены с соответствующими входами седьмого перемножителя, выход которого соединен с вторым входом третьего блока определения знака, отличающееся тем, что, с целью повышения помехоустойчивости от импульсных помех, введены третий блок задержки, восьмой перемножитель, последовательно соединенные четвертый блок задержки, третий сумматор, третий интегратор, ключ и регенератор, выход первого блока оп15 ределения знака через третий блок задержки соединен с вторым входом третьего сумматора и первым, вторым входами восьмого перемножителя, выход которого соединен с вторым вхо20 дом ключа, выход второго блока определения знака соединен с входом четвертого блока задержки, выход третьего блока определения знака соединен с третьим входом третьего

25 сумматора, второй вход третьего интегратора соединен с входом синхронизатора.

Изобретение относится к технике связи. Цепь изобретения - ппнп шенис помехоустойчивости от импульсных помех. Устройство содержит приемник 1, перемни i ети 2, 4, 8, 10, 14, 15, 20 и 28, интеграторы 3, 5

Знак первого символа кодовой комбинации

Знак второго символа кодовой комбинацииЗнак третьего символа кодовой комбинации

I©

Фю.Э