Демодулятор дискретных сигналов

.А. Ци дена Л тво ССС а ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙОПИСАНИЕ ИЗО ТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(71 ор енинаполи титут им.М,И.Калинина(56 ) 1. Авторское свидетельс РФ 468380, кл. Н 04 Э 1/02, 1973.2, Авторское свидетельство СССРР 788429, кл. Н 04 (, 27/22, 1979(54)(57) ДЕМОДУЛЯТОР ДИСКРЕТНЫХ СИГНАЛОВ, содержащий последовательносоединенные полосовой Фильтр, дискретизатор и первый элемент задержки,выходы которого подключены к входамблока взвешивания, выходы которогосоединены с входами операционных усилителей, а также первый сумматор,выход которого подключен к первомувходу решающего блока, о т л и чю щ и й с я тем, что, с целью повышения быстродействия при демодуляции сигналов с фазовой манипуляцией, введены второй сумматор, инверторы, рой элемент задержки, блок компен ции., блоки выбора максимального н пряжения и дополнительные суммато выходы которых подключены к входам соответствующих инверторов, выходы которых соединены с одними входами блока компенсации, другие входы которого соединены с выходами дополнительных сумматоров, к входам которых подключены одни выходы второго элемента задержки, входы и другие выходы которого соединены соответственно с выходами операционных усилителей и с входами второго суммато-рС ра, выход которого подключен к второму входу решающего блока, при этом выходы блока компенсации соединены с входами соответствующих бло С ков выбора максимального напряжения, выходы которых подключены к входам первого сумматора.Изобретение относится к технике связи и может использоваться для когерентной высокоскоростной обработки сигналон с фазовой манипуляцией в условиях межсимвольной интерференции.Известен оптимальный демодулятор, содержащий входные полосовые фильтры, входные ключевые элементы, блок синхронизации, линию задержки, взвешивающие блоки, промежуточные ключевые блоки и блоки выделения огибающей, причем выходы входных полосовых Фильтров подключены к входам входных ключевых элементов, которые осуществляют временную дискретизацию сигналов, при этом рабоТОй ключевых элементов управляет блок синхронизации, а сигналы с выходов входных ключевых элементов объединяются и поступают на вход линии задержки к отводам которой подключены вертикальные шины взвешивающих блоков коэффициенты передачи которых пропорциональны выборочным значениям импульсных реакций фильтров, согласованных с обрабатываемыми сигналами, причем горизонтальные шины блоков взвешивания подключены к входам промежуточных ключевых блоков, выходы которых объединены и подключаются к двум входам блоков выделения Огибаюцей 11 .Однако данный демодулятор имеет низкое быстродействие.Наиболее близким техническим рееэениегл к изобретению является демодулятор дискретных сигналов, содержаций последовательно соединенные полосовой фильтр, дискретизатор и первый элемент задержки, выходы которого подключены к входам блока взвешивания, выходы которого соединены с входами операционных усилителей, а такхе первый сумлатор, ныход которого подключен кг первому входу решающего блока 2 .Однако известный демодулятор имеет низкое быстродейстние при демодуляции сигналов с вазовой манипуляцией.Цель изобретения - повышение быстродействия при демодуляции сигналов с фазовой манипуляцией,40 50 55 Поставленная цель достигается тем, что в демодулятор дискретных сигналов, содержаций последовательнс соединенные полосовой Фильтр, дискретизатор и первый элемент задержки, выходы которого подключены к входагл блока взвешивания, выходы которого соединены с входами операционных усилителей, а также первый сумматор, выход которого подключен к первому входу решае 0 щего блока, введЕны второй 5 10 15 20 25 30 35 сумматор, инверторы, нторой элемент задержки, блок компенсации, блоки выбора максимального напряжения и дополнительные сумматоры, выходы которых подключены к входам соответствующих инверторов, выходы которых соединены с одними входагли блока компенсации, другие входы которого соединены с выходами дополнительных сумматоров, к входам которых подключены одни выходы второго элемента задержки, входы и другие выходы которого соединены соответственно с выходами операционных усилителей и с входами второго сумматора, выход которого подключен к второму входу решающего блока, при этом выходы блока компенсации соединены с входами соответствуюцих блоков выбора глаксимального напряжения, выходы которых подключены к входам первого сумматора.На фиг.1 представлена блок-схема прецлагаемого демодулятора на Фиг.2 - эпюры напряжений, поясняющие его работуДемодулятор дискретных сигналов содержит полосовой фильтр 1 цискретиэатор 2, первый элемент 3 задержки, блок 4 взвешивания, операционные усилители 5, второй элемент б задержки, первый сумматор 7, дополнительные сумматоры 8, инверторы 9, блок 10 компенсации, блоки 11 выбора максимального напряжения, второй сугеглатор 12, решаюц 1 ий блок 13.Демодулятор работает следующим образом. Непрерывный сигнал с фазовсй манипуляцией (основание алФавита гге=2 поступает через полосовой фильтр 1 на дискретизатор 2, на выходе которого Формируются последовательности импульсов с амплитудаги, пропорциональными выборочным значениям сигнала н соответствующие моменты нремениЬ=1,2,) . Эти последовательности импульсов поступают на вход первого элемента 3 задержки. Е выходам первого элеглента 3 задержки подключен блок 4 взвешивания коэффициенты передачи кОтОРОГО пропорцееональны Выборочным значениям импульсной реакции фильтра 1, согласованного с одиночным, ограниченным по спектру, сигналом с фазовой манипуляцией.Выходы блока 4 взвешивания подключены к входам операционных усилителей 5. На выходах огерационных усилителей 5 формируются две части импульсного отклика (на интервалах времени 0 с с с Т и г с с с 2 Е)ееа входное воздействие, 10 б 2891Выходы операционных усилителей5 подключаются к входам второго элемента б задержки. Запись информации в ячейки памяти второго элемента б задержки может осуцествляться либо параллельно (двухтактнаялиния), либо последовательно, тос одного входа линии, то с другого. При интервале анализа сигналаТ= 2 Т второго элемента б задержки имеется с ячеек памяти четыреотвода,К выходам средних отводов подключены соответствующий дополнительный сумматор 8 и инвертор 9, на выходе которого формируется импульсный отклик на всем интервале анализа 01 ( 2 Т, состоящий из суммыдвух частей отклика на интервалахО2 Т и Т 12 Т. При этом всевремя задержки второго элементаб задержки, составляет 2 Т (от первого отвода до среднего отвода=Т и от среднего отвода до последнего -1 =Т).К выходам крайних отводов второго элемента б задержки подключеныдругой дополнительный сумматор 8и инвертор 9, при помощи которыхформируются всевозможные комбина-ции импульсных откликов, соответствующих различным комбинациям предыдущих и последующих символов,Таким образом, на выходе второгосумматора 12 формируется отклик наанализируемый символ (с задержкойна время=Т и при интервале анализа Т =2 Т), а на двух крайнихотводах второго элемента б задержкиотклики от опережающего символа иот отстающего символа (на интервалах анализа Та=Т) .Для реализации оптимального алгоритма обработки сигналов с фазовой манипуляцией необходимоучитывать (компенсировать) отличие в энергиях приходящих, интерферируюцих между собой, сигналов.Компенсация этой энергии, в зависимости от различного чередования предыдущих и последующих символов, осуществляется в блоке 10 компенсации путем "взвешивания" илидобавления различных коэффициентов к напряжениям на выходах дополнительных сумматоров 8 и инверторов 9.Таким образом, результаты работы анализируемого сигнала, а также по отдельности - предыдущихи последующих сигналов, поступают,с одной стороны, на решающий блок13 и, с другой стороны, на блоки11 выбора максимального напряжения.При этом на блоках 11 осуществляется выбор максимального сигнала изсовокупности всевозможных чередований лишь предыдущих и последующихсигналон. Каждый из блоков 11 ныбора максимального напряжения выбирает максимальное напряжение с учетом как положительной полярности по 5 лезных сигналов, так и отрицательной полярности полезных сигналов.С выходов блоков 11 в моменты времени КТ (К=1,2,) на входы первого сумматора 7 поступают дна макси 10 мальных напряжения (при этом однопротивоположной полярности) и на выходе формируется напряжение разности. физический смысл этого напряжения состоит в том, что оно представляет собой уровень компенсациивлияния предыдущих и последующих симнолон на анализируемый. При этомучет влияния осуществляется в соответствии с оптимальным алгоритмомвыбора максимально достоверного сигнала (в данном случае применительнок максимально достоверному чередованию предыдуцих и последующих символов) .Напряжение с выхода первого сумматора 7 поступает в качестве порогового напряжения на второй вход решающего блока 13, на котором осуществляется сравнение уровня сигнала,соотнетствуюцего отклику на анализируемый сигнал (на интервале времениТО=2 Т с пороговым значением, сформированным из всевозможных чередований предыдущих и последующих сигналов.З 5 На выходе решающего блока 13 формируется напряжение положительнойили отрицательной полярности (в виде прямоугольных импульсон), применительно к сигналам с фазовой манипу 40 ляцией и с интервалом следования ТРассмотрим работу предлагаемогодемодулятора при следующих .параметрах: вид манипуляции - фазоная (и =2);количество ячеек памяти первого эле 45 мента 3 задержки на интервале времени Т равной И =4; интервал анализа ТС,=2 Т; вид ограниченного поспектру сигнала.интерференция распространяется наодин предыдуций и один последующийсигнал.Непрерывный, ограниченный по по 55 лосе, сигнал (Фиг.2 а) поступаетна вход дискретизатора 2, с помощью которого превращается в последовательность импульсов с амплитудами, равными выборочным значениям60сигнала в моменты времени 1:(К=1,2. ) . Выборочные значения сигнала продвигаются по ячейкам памяти первого элемента 3 задержки н качестве которого используется65 дискретно-аналоговая линия задерж 1062891ки. Количество ячеек первого элемента эадержки равно Й .в .3, При этом ячейки с первой по четвертую первого элемента З задержки подключены к соответствующим входаи блока 4, на выходе которого будет импульсный отклик (Фиг.20) сигналаР6 п-(О - х,Т), а ячейки с пятой по восьмую - к другим соответствующим входам блока 4, на выходе которого будет импульсный отклик (Фиг.2 в) сигналаБп -,с)= в ,(тЛ),тКак видно из временных диаграмм (фиг.2 б,в),сумма этих двух импульсных откликов представляет собой полный отклик Фильтра, согласованного с сигналом 1. (У на интервале анализа 0 ( т,1 Т, Для сигналов с Фазовой манипуляцией(.,(1,Н.) можно показать, что алгоритм оптимальной обработки в условиях межсимвольной интерференции сводится к вычислению значения функции корреляции сигнала ,с входным сигналом (Фиг,2 а) в моменты времени 1;Т (К=1,2)и сравнению этих значений с пороговым уровнем, который определяется, как результат всевозможных комбинаций предыдущих и последующих сигналов. Для определения этого порогового напряжения в предлагаемом демодуляторе используются соответствующие блоки, на которых осуществляется выбор максимального напряжения (для рассматриваемых 5 10 15 20 25 30 35 40 сигналов с фазовой манипуляцией) с учетом симметричности отклика(С),При этом для перебора всевозмохных комбинаций предыдущих и последующих символов (1 1 1,-1 1 1, 1 1 -1, -1 1 -1) применяется задержка при помощи второго элемента 6 задержки суммарного отклика сигнала ) 1 т.) на время Т (фиг.2 г), Второй элемент 6 задержки может представлять собой двухтактную линию (выборочные значения поступают одновременно на два входа и параллельно продвигактся как бы по ячейкам двух линий), к двум средним отводам которой (с двух параллельных линий подключен второй сумматор 12, а крайние отводы подсоединены к первой ячейке одной линии и к последней ячейке другой линии., Таким образом, осуществляется задержка откликов (фиг.2 б) на время 2 Т (Фиг.2 д).Осуществляя перебор комбинаций сигналов (Фиг,2 в,д), На решающем блоке 13 в соответствии с алгоритмом будет осуществляться сравнение напряжения (Фиг.2 е и порогового напряжения (Фиг,2 ж,При этом регистрируется символ "1", если напряжение (Фиг.2 е) в моменты времени КТ больше напряжения (Фиг.2 ж) и регистрируется символ "-1", если напряжение (Фиг.2 е в моменты времени КТ меньше напряжения (Фиг, 2 ж) .Таким образом, такая реализация предлагаемого демодулятора дискретных сигналов применительно к сигналам с Фазовой манипуляцией позволяет существенно увеличить быстродействие.1062891 каз 10262/59 Тираж 677 П ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., писно 5 ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,Составитель А. Москевичктор Н. Данкулич ТехредМ,Гергель Корректор Г. Решетник