Цифровой приемник многопозиционных сигналов

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК е г ЗШ Н 0427/22 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ.(54)(57) ЦИФРОВОЙ ПРИЕМНИК МНОГОНОЗИЦИОННЫХ СИГНАЛОВ, содержащий последовательно соединенные полосовойфильтр и усилитель с автоматической регулировкой усиления, выходкоторого подключен к первым входампервого и второго демодуляторов,вторые входы и выходы которых соединены соответственно с выходамиблока выделения несущего колебанияи с первыми входами первого и второго аналого-цифровых преобразователей, к вторым входам которых подклю-,чены выходы блока выделения тактового колебания, а выходы первого и второго аналого-цифровых преобразователей соединены с входами цифрового адаптивного корректора, выходы которого подключены к входамрешающего блока, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения помехоустойчивости приемаданных, передаваемых однополоснымии двухполосными методами модуляции,введены два элемента задержки ипоследовательно соединенные блокпостоянной памяти и блок вычитания,выход которого подключен к входублока выделения тактового колебания,дополнительный выход которого соединен с первыми входами блока постоянной памяти и первого и второгоэлементов задержки, вторые входыкоторых соединены с соответствующим выходом цифрового адаптивногокорректора и с вторым входом блокапостоянной памяти, к третьему входу которого подключен выход первого элемента задержки, при этом выход второго элемента задержки соединен с вторым входом блока вычитания.30 60 Изобретение относится к техникеэлектросвязи и может использоваться для приема сигналов данных, передаваемых двухполосными и однополосными многопозиционными методами5модуля ци и.Известен приемник, состоящийиз последовательно соединенных входного блока, демодулятора, цифрового адаптивного корректора, блокакоррекции фазы и решающего блока,10выход которого подключен к другомувходу цифрового адаптивного корректора, второй выход решающего блокачерез блок выделения тактового колебания подключен к другому входу 15демодулятора, третий выход решающего блока через блок управленияфазой подключен к другому входублока коррекции фазы, выход которого подключен к декодировщику 13, 20Однако данный приемник рассчитан на прием сигналов данных, передаваемых только двухполоснымиметодами модуляции. Кроме того,при подстройке тактового колебаниянедостаточно полно учитываетсяструктура принимаемого сигнала, чтоестественно, снижает помехоустойчивость приема сигналов данных. -Наиболее близким техническимрешением к изобретению являетсяцифровой приемник многопозиционныхсигналов, содержащий последовательно соединенные полосовой фильтр иусилитель с автоматической регулировкой усиления, выход которого подключен к первым входам первого и второго демодуляторов, вторые входыи выходы которых соединены соответственно с выходами блока выделения40несущего колебания и с первымивходами первого и второго аналогоцифровых преобразователей, к вторымвходам которых подключены выходыблока выделения тактового колебания,а выходы первого и второго аналого 45цифровых преобразователей соединены с входами цифрового адаптивногокорректора, выходы которого подключены к входам решающего блока 123,Одйако известный приемник имеетнизкую помехоустойчивость приема данных, передаваемых однополоснымии двухполосными методами модуляции.Цель изобретения - повышение помехоустойчивости приема данных,передаваемых однополосными и двухполосными методами модуляции.Поставленная цель достигаетсятем, что в цифровой приемник многопозиционных сигналов, содержащийпоследовательно соединенные полосовой фильтр и усилитель с автоматической регулировкой усиления, выход которого подключен к первымвходам первого и второго демодуля торов, вторые входы и выходы которых соединены соответственно с выходами блока выделения несущего колебания и с первыми входами первого и второго аналого-цифровых преобразователей, к вторым входам которых подключены выходы блока выделения тактового колебания, а выходыпервого и второго аналого-циФровыхпреобразователей соединены с входамицифрового адаптивного корректора,выходы которого. подключены к ьходамрешающего блока введены два элементазадержки и последовательно соединенные блок постоянной памяти и блоквычитания, выход которого подключенк входу блока выделения тактовогоколебания, дополнительный выход которого соединен с первыми входамиблока постоянной памяти и первогои второго элементов задержки, вторые входы которых соединены с соответствующим выходом цифровогсадаптивного корректора и с вторымвходом блока постоянной памяти, ктретьему входу которого подключенвыход первого элемента задержки,при этом выход второго элемента задержки соединен с вторым входомблока вычитания.На фиг,1 представлена блок-схемапредлагаемого приемника, на фиг.2 векторные диаграммы, поясняющиеалгоритм подстройки тактового колебания для различных многопозиционных методов модуляции,Цифровой приемник многопозиционных сигналов содержит блок 1 .вычитания, полосовой фильтр 2, усилитель3 с автоматической регулировкой уси-ления, первый и второй демодуляторы4 и 5 соответственно, блок б выделения несущего колебания, первый ивторой аналого- цифровые преобразователи 7 и 8 соответственно, блок 9выделения тактового колебания, цифровой адаптивный корректор 10, решающий блок 11, блок 12 постоянной памяти, первый и второй элементы 13и 14 задержки соответственно,Цифровой приемник многопозиционныхсигналов работает следующим образом,Модулированный сигнал данных, поступающий на вход цифрового приемника многопозиционных сигналов ограничивается по спектру полосовым фильтром 2, Б усилителе 3 входной сигнал стабилизируется по уровню и затем поступает на первый и второй демодуляторы 4 и 5, на другие входы которых из блока б выделения несущего колебания подаются сдвинутые по фазе друг относительно друга.на 90 в несущие колебания.Демодулирсванные сигналы с выходов первого и второго демодуляторов 4 и 5 поступают в первый и вто1062890рой аналого-цифровые преобразователи 7 и 8 соответственно, где осуществляется стробирование демодулированных аналоговых сигналов в отсчетные моменты времени, соответствующие серединам принимаемых линейных элементов сигнала, запоминание и хранение амплитуд полученных напряжений выборок и преобразование этих напряжений в Н -разрядные двоичные кодовые числа. Импульсные последовательности, по которым осуществляется стробирование и преобразование демодулированных сигналов, поступают из блока 9 выделения тактового колебания. С выходов первого и второго аналого-цифровых преобразователей 7 и 8 два Н -разрядных кодовых числа подаются в цифровой адаптивный корректор 10, в котором осуществляется минимизация межсимвольной интерференции в принимаемых сигналах данных, обусловленная неравномерностью частотных характерис тик канала связи. Откорректированный сигнал в виде многоразрядных кодовых чисел поступает в решающий блок 11 и далее на выход.На одном из выходов цифрового адаптивного корректора 10, с целью повышения точности выделения тактового колебания, формируются не только многоразрядные двоичные сигналы, соответствующие отсчетным значениям, но также и дополнительные многоразрядные двоичные сигналы, соответствующие серединам между соседними отсчетными значениями (т.е. границам принимаемых элементов сигнала) .Алгоритм подстройки тактового колебания поясняется векторными диаграммами (иг,2 аз), приведенными для различных многопозиционных методов модуляции.На фиг,2 а представлена диаграмма для метода четырехпозиционной комбинированной амплитудной и относительной фазовой модуляции с частично подавленной одной боковой полосой частот (АОФМ ОБП), используемого для передачи сигналов данных со скоростью 4800 и 9600 бит/с при приеме (демодуляции на центральной частоте спектра передаваемого сигнала. При этом передачу и прием АОФМ ОБП сигналов можно рассматривать как поочередную передачу элементов сигнала с половинной скоростью на двух взаимно ортогональных несущих колебаниях, частота которых равна центральной частоте спектра. В этом случае, если принимаемый элемент сигнала регистрируется относительно первого несущего колебания, то следующий элемент сигнала должен регистрироваться относительно второго, ортогонального первому, несущего колебания. При этом откорректированный сигнал на5 1 О 15 25 30 35 40 45 50 55 60 65 20 выходе цифрового адаптивного корректора 10 формируется на основании анализа этой пары принимаемых линейных элементов. Относительная величина амплитуды откорректированного сигнала при методе АОФМ ОГП может быть большой (3 или - 3) или малой (1 или -1) . На фиг.2 б показаны возможные значения откорректированного сигнала в соседниеи+1 от - четные моменты, а точками показана возможная амплитуда откорректированного сигнала в моменты, соответствующие середине между соседними отсчет- ными значениями. Так, например, если вмомент времени относительное значение амплитуды сигнала равно 0; =3, а в+1 момент времени оно стало Н -- 1, то относительное значение амплитуды сигнала в момент, соответствующий середине между ними, равно 1 =2. Аналогично, если 1; =1, а=-3, то 0 =-1 и т.д. В случае неоптимального положения моментов стробирования, те, неоптимально выделенного (подстроенного) тактового колебания, величина О отличается от требуемой, Предположим, что моменты стробирования сместились влево, тогда в первом из рассмотренных на фиг;2 б случаев, когда 0 =3 и 0+, -- 1, модуль относительной величины 0) 2, а для второго случая, когда О =1 и 1, =-3 модуль относительной величины О ) 1 и т,д.Таким образом, анализируя липли- туды и полярности сигналов о, О и Ц, можно однозначно определить как должна подстраиваться частота и фаза местного тактового колебания. В предложенном техническом решении для выделения тактового колебания используются не только переходы демодулированного сигнала через ноль, но также амплитуды и полярности сигналов ;, О О , что повышает точность его подстройки. Реализуется это следующим образом.Многоразрядное двоичное кодовое число с выхода цифрового адаптивного корректора 10 задерживается первым элементом 13 задержки на время, равное периоду (Т, следования элементов демодулированного сигнала. Задержанный сигнал с выхода первого элемента 13 задержки поступает на блок 1 постоянной памяти, Кроме того, на другой вход блока 12 поступает многоразрядное число непосредственно с выхода цифрового адаптивного корректора 10. Таким образом, на входы блока 22 поступают сигналы, соответствующие Ои О, Эти многоразрядные числа образуют адрес, по которому в блоке постоянной памяти записано многоразрядное число О "оответствующее идеальной вели:ин" .-, соответ -5 10 15 20 25 30 стнующей сигналам 0; и 1 В первом иэ рассмотренных примеров этобудет число,"2", а во втором - число"-1", Блок 12 может быть реализован на основе серийно выпускаемыхинтегральных постоянных ьапоминающих устройств ПЗУ) .Сигналпоступает на блок 1вычитания, на другой вход которогопоступает многоразрядный сигналс выхода цифрового адаптивного корректора 10, задержанный вторью элементом 14 задержки на время, равное Т/2 т,е. соответствующий сигналу О), На выходе блока 1 вычитания формируется многоразрядныйсигнал 3 , соответствующий разности реального сигнала 0 и сигналамиотображающего идеальное значение 0и выработанного на основании анализа О и 0 . Модуль и знак сигнала 1отражает отклонение выделенногоподстроенного ) тактового колебанияна выходе блока 9 от его идеальногоположения и используется для подстройки тактового колебания н блоке 9,Использование для выделения так-тового колебания только переходовчерез ноль демодулиронанного сигнала дает худший результат посколькуиз четырех возможных нзаимных значений напряжений, соответствующих0; и О соседних элементов тольков одном случае переход через нольдает правильную информацию, что приводит к менее выраженному экстрему-.му, При анализе относительных значений амплитуд 0, О, О откоррек.тированного сигнала три из четырехзначений соседних отсчетных значений дают правильную информацию дляподстройки тактового колебания, чтоуменьшает краевые искажения демодулированного сигнала, четче проявляет экстремум, повьыает точностьподстройки и, как следствие, повышает помехоустойчивость приема.Кроме того, уменьшение ложных сигналов для подстройки тактовых колебания позволяет уменьшить н блоке 9степень интеграции сигналов управ,пения подстройкой тактового колебания и время вхождения в связь, чтоявляется важным показателем для аппаратуры передачи данных, Количественная оценка повышения помехоустойчивости приема и уменьшения временивхождения в связь является предметом специального исследования,На Фиг.2 в,г показаны диаграммы для случая передачи сигналон, данных методом восьмифазной ОФИ. Модули относительной величины амплитуды откорректированных сигналов для этого метоца равныО,= 3 или 0;1, 2 сооТветственно номиналы ое значение равное О 2,1 или 0,9 или О.На фиг.2 д,е приведены диаграммы для разновидности метода восьмиФазной ОФМ, а на Фиг.2 ж,э - для метода кнадратурной амплитудной модуляции КАМ для передачи сигналов данных со скоростями 7200 бит/с и 9600 бит/с соответственно.Анализируя значения О;, 0;, и О, можно управлять подстройкой тактового колебания, осуществляемой в блоке 9 выделения тактового колебания, Из диаграмм следует, что в первом случае фиг.2 е) только в одном из пяти, а но нтором фиг.2 з) - одно из семи возможных изменений значений 0, и 0,+,дает поанильную информацию для подстройки тактового колебания при использовании для него только переходов через ноль,цемодулированного сигнала, что существенно снижает точность подстройки тактового колебания. Таким образом, применение двух элементов задержки, блока постоянной памяти и блока вычитания позволяет на основании анализа откорректированного сигнала эффективнее точнее) выделять тактовое колебание в приемнике, и следовательно, повысить помехоустойчивость приема сигналов данных, сформированных одно- полосными и днухполосными многопоэиционными методами модуляции. Технико-экономический эффект предлагаемого изобретения заключает- ся н следующем: эа счет анализа амплитуды и полярности сигнала на выходе устройства уменьшаются краевые искажения, повышается точность выделения тактового колебания и, как следствие, повышается помехоустойчивость приема сигналон данных, уменьшается время вхождения н связь нре. мя фазирования устройства), устройство позволяет повысить точность выделения тактового колебания при прие. ме сигналов данных., сформированных как днухполосными так и однополосными мйогопозиционными методами модуля-, ции.