Устройство для устранения неопределенности дискретнофазовой модуляции

СОЮЗ СОВЕТСНИХКЦелщвиаеаСПУБЛИК Ю Н 1 10 ТЕНИ ПИСА ИЕ ИЗОБ Н Ь 4 МО 1 ВТОРСНОМУ СВМДЕ ПЛЬСТВУ(21) 3564354/18-0 (22) 09.03.83 (46) 30.05.84, Б (72) А.И.Королев, В.И.Кваша и Э.А,Ч (71) Минский ради (53) 621.394. 14(0 9 20Купеев,юп. У . О.Д уйко отех 88,8 ическии инст аминский В.И. ойчивых кодовцией. Труды 86, рис.1.(5 мехоу трови ванин 0 декоди в алах стутов сПатен78/67,азовои модуля язи,1977 г, ВСША В 380 974 (прототип инст 647,кне(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УСТРАНЕНИЯНЕОПРЕДЕЛЕННОСТИ ДИСКРЕТНОФАЗОВОЙМОДУЛЯЦИИ, содержащее формировательинтервала анализа, последовательносоединенные блок управления, мультиплексор, коммутатор распределения вет-.вей, кодер и первый сумматор по моду-.лю два, а также последовательно соединенные формирователь синдромнойпоследоцртельности, анализаторсиндрома и пороговый блок, выход которого подкпючен к второму входу первого сумматора по модулю два, при этомк первому и второму входам формирователя синдромной последовательностиподключены соответственно второй выход кодера и второй выход коммутаторараспределения ветвей, входы мультиГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ плектора являются входами устройства, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что с целью повышения помехоустойчивости порогового декодирования, введены последовательно соединенные первый итут инвертор и первый пороговый счетчик, а.также второй инвертор, второй пороговый счетчик, 1) -триггер, дешифра" тор, линия задержки и последовательно соединенные буферный регистр сдвига и второй сумматор по модулю два, к второму входу которого подключен выход Э -триггера, к информационному входу которого и первому входудешифратора подключен выход второго поро- д гового счетчика, к первому входу ко-торого и входу первого инвертора подключен выход Формирователя синдромной последоватепьности, а к тактовому входу 3 -триггера и второму входу деФ шифратора подключен выход второго ин- Ф вертора, к входу которого и входу ли" нии задержки подключен выход Формирователя интервала анализа, при этом выход линии задержки подключен к вторым входам второго порогового счетчика и первого порогового счетчика, выл. ход которого подключен к третьему входу дешифратора, выход которого подключен к входу блока управления, а выход первого сумматора по модулю :два подключен к входу буферного регистра сдвига.3 фИзобретение относится к электросвязи и может. использоваться для передачи данных, сигналов цифровогорадио и телевизионного вещания, всистемах сбора и обработки дискретной 5информации при кодировании и декодировании их сверточными кодами с пороговой схемой декодирования,Известно устройство для устранения неопределенности дискретнофазовой модуляции, содержащее детектор,ключ, фаэовращатель на 180 , гетеродин с трактом формирования опорного колебания, декодер, блок анализаобратной работы, передатчик обратного канала 1 3.Недостатком известного устройстваявляется низкая помехоустойчивость.Наиболее близким к изобретениюявляется устройство для устранения 20неопределенности дискретнофазовой модуляции, содержащее последовательносоединенные блок управления, мультиплексор, коммутатор распределенияветвей, кодер и первый сумматор по 25модулю два, а также последовательносоединенные формирователь синдромнойпоследовательности, анализатор синдрома и пороговый блок, выход которогоподключен к второму входу первого 30сумматора по модулю два, при этомк первому и второму входам формирователя синдромной последовательностиподключены второй выход кодера и второй выход коммутатора распределенияветвей соответственно, входы мультиплексора являются входами устройства 2 3.Однако данное устройство обладаетнизкой достоверностью порогового декодирования,Цель изобретения - повышение помехоустойчивости порогового декодирования.Поставленная цель достигается45 тем, что в устройство для устранения неопределенности дискретнофазовой модуляции, содержащее формирователь интервала анализа, последовательно соединенные блок управления, мультиплексор, коммутатор распределения ветвей, кодер и первый сумматор по модулю два, а также последовательно соединенные формирователь синдромной последовательности, анализатор синдрома и пороговый блок, выход которого .подключен к.второму входу первого сумматора по модулю два, при этом к первому н второму входам Формирователя синдромной последовательности подключены второй выход кодера и второй выход коммутатора распределения соответственно,входы мультиплексора являются входами устройства, введены последовательно соединенные первый инвертор и первый пороговый счетчик, а также второй инвертор, второй пороговый счетчик, Э -триггер, дешифратор, линия задержки и последовательно соединенные буферный регистр сдвига и второй сумматор по модулю два, к второму входу которого подключен выход В-триггера, к информационному входу которого и первому входу дешифратора подключен выход второго порогового счетчика, к первому входу которого и входу первого инвертора подключен выход формирователя синдромной последовательности, а к тактовому входу Р-триггера и второму входу дешифратора подключен выход второго инвертора, к входу которого и входу линии задержки подключены выход формирователя интервала анализа, при этом выход линии задержки подключен к вторым входам второго порогового счетчика и первого порогового счетчика, выход которого подключен к третьему входу дешифратора, выход которого подключен к входу блока управления, а выход первого сумматора по модулю два подключен к входу буферного регистра сдвига.На чертеже представлена электрическая схема устройства для устранения неопределенности ДФМ с использованием порогового декодирования сверточных кодов. Устройство для устранения неопределенности дискретнофазовой модуляции содержит блок 1 управления, мультиплексор 2, коммутатор 3 распределения ветвей, кодер 4, первый сумматор 5 по модулю два, формирователь б синдромной последовательности, анализатор 7 синдрома, пороговый блок 8, буферный регистр 9 сдвига, второй сумматор 10 по модулю два, Р -триггер 11, дешифратор 12, первый пороговый счетчик 13, первый инвертор 14, второй пороговый счетчик 15, формирователь 16 интервала анализа, второй инвертор 17, линию задержки 18.Рассмотрим функции, выполняемые основными структурными элементами устройства.28 4 К 155 ТМ 2. Анализатор 7 синдрома служит для 4 О анализа синдромной последовательности с целью принятия решения о достоверности принятой информации. В качестве анализатора синдрома используется Рг ; со встроенными сумматорами по 45 модулю два. Длина РС и количество сумматоров определяется видом порождающего полинома б 11,1(Ь). АнализатоР01синдрома реализуется на ИМС серии К 155 типа К 155 ТМ 2 (ячейки цамяти) и 5 О К 155 ЛП 1 (сумматоры по модулю два) .Пороговый блок 8 предназначен для принятия решения о достоверности принятого информационного. символа. Пороговый блок реализуется в виде комбина 55 ционного автомата на ИМС серии К 155 типа К 155 ЛА 1, К 165 ЛАЗ, К 155 ЛА 6, Связи Й 3 с РС анализатора синдрома полнос 3 10954Блок 1 управления мультиплексоромпроизводит управление мультиплексором н выполнен в виде триггера, работающего в счетном режиме,Коммутатор 3 распределения ветвейпроизводит распределение кодовойпоследовательности на информационную и проверочную последовательностии содержит два регистра. последовательный регистр сдвига на оо разрядов 10и параллельный регистр сдвига на празрядов, где п - скорость сверточного кода.Кодер 4 из принятых информационныхсимволов формирует проверочную после довательность аналогичную принятойпроверочной последовательности. В качестве кодера используется регистрсдвига (РС) со встроенными сумматорами по модулю два. Длина РС определя ется максимальной степенью порождающего полинома 6 Ь(1.К , 1= К+1 и . Кодер реализуетсяна ИМС серии К 155 типа К 155 ТМ 2 (ячейки памяти) и К 155 ЛП 1 (сумматоры по 25модулю два),Первый сумматор 5 по модулю двапредназначен для коррекции ошибочныхинформационных символов. Коррекцияпроизводится сигналом с выхода порого ЗОвого блока 8;Формирователь 6 синдромной последовательности служит для формированиясиндрома из принятой и сформированнойпроверочных последовательностей. В ка 35честве формирователя синдрома используется сумматор по модулю два(К 155 ЛП 1). тью определяется видом порождающего полинома. Буферный регистр сдвига предназначен для повышения помехоустойчивости порогового декодирования при возникновенииобратной работы. Буферный регистр сдвига представляет собой последовательный РС , длина которого выбирается равной длине РС кодера (или анализатора синдрома) и выполняется на ИМС Второй сумматор 10 по модулю два предназначен для коррекции информациив режиме возникновения обратной работы. Сигнал для коррекции поступает с выхода счетного триггера. Сумматор по модулю два реализуется на одном элементе ИМС К 155 ЛП 1.Э -триггер 11 предназначен для управления работой второго сумматора 10 по модулю два. Счетный триггер реализуется на одном элементе ИМС К 155 ТМ 2. Дешифратор 12,предназначен для дешифрирования состояния пороговыхсчетчиков и формирования одиночногоимпульса при наличии двух нулей свыходов пороговых счетчиков. Дешифратор реализуется на одном элементе ИМС К 155 ЛАЗ.Первый пороговый счетчик 13 нредназначен для принятия решения о со-. хранении фазы синдромной последовательности. В качестве порогового счетчика используются двоичные счетчики и дешифратор, собранные на микросхемах К 155 ИЕ 5, К 166 ЛА 1 и К 155 ТМсоответственно,Инвертор 14 предназначен для инвертирования синдромной последовательности, поступающей на вход порогового счетчика 13. Инвертор реализуется на одном элементе ИМС К 155 ЛАЗ. Второй пороговый счетчик 15 предназначен для принятия решения об изменении фазы синдромной последовательности и выработки сигнала, управляю" щего работой дешифратора 12 и3-триггера 11. В качестве порогового счетчика используются двоичные счетчики и дешифратор, собранные на микросхемах К 155 ИЕ 5, К 155 ЛА 1 (17) соот; ветственно.Формирователь 16 интервала анализа предназначен для формирования импульса управления пороговыми счетчиками, Коэффициент счета выбирается исходя из заданной вероятности ложнойсинхронизации. В качестве формирователя интервала анализа используютсядвоичные счетчики и дешифратор, собранные на ИМС типа К 155 ИЕ 5 и К 155 ЛА 1соответственно. 5Второй инвертор 17 предназначендля формирования стробирующего сигнала для дешифратора и Э -триггера. Вкачестве инвертора используется .одинэлемент ИМС К 155 ЛАЗ.Линия задержки 18 предназначенадля обеспечения необходимых фазовыхсоотношений сигналов с выхода первого и второгопороговых счетчиков,Линия задержки реализуется в виде 15стандартной ЛЗ, величина которойопределяется применяемой серией ИМС.Устройство для устранения неопределенности дискретнофазовой модуляцииработает следующим образом. 20Известно, что при использованиисистем связи с ДМФ возможны четыреварианта распределения каналов и Фазысигнала (обратная работа) на приемнойстороне.251. Каналы и фаза сигналов на приемнойстороне полностью соответствует передающей стороне (Э "рЭ.у)2. Каналы распределены правильно,оно фаза сигналов отличается на 180 30ол(обратная работа) 3, 5.3. Каналы распределены неправильно(Зу, 3), фазы принятых сигналов соответствуют преданным,4. Каналы распределены неправильно З 5(3, 3) и фазы принятых сигналов несоответствуют переаннам (обратнаяЛработа), т,е. 323Рассмотрим режим вхождения в синхронизм, что соответствует четвертому варианту распределения .каналов и фаз сигналов. В этом случае с, выхода Формирователя синдромной последовательности поступает синдромная последова 45 тельность импульсов, в которой логический "0" и логическая "1" появляются с одинаковой вероятностью, равной Р 0=Р =1/2. Эта последовательность по" ступает на вход анализатора синдрома 1т 50 на вход второго 15 и через первый инвертор 14 на вход первого 13 пороговых счетчиков. Анализатор 7 синдрома производит анализ синдромной последовательности и в пороговом блоке 8 принимается рещение о достоверности информации, производится ошибочная коррекция информации или размножениеошибок. Относительный порог ( 0) срабатывания пороговых счетчиков 13 и 15 выбирается достаточно большой величины для обеспечения малой вероятности ложных срабатываний, В рассматривае-" мом случае пороговые счетчики 13 и 15 ие срабатывают и на их выходах формируются логические "1", которые поступают на вход дешифратора 12 со стробированием, на выходе которого, при поступлении стробирующего сигнала (импульса), формируется импульс, осуществляющий запуск схемы блока 1 управления мультиплексором 2: производится переключение ветвей на выходе мультикплексора 2 из состояния (З , 5) в сослтояние (31, Э ). С некоторым запаздыванием относйтельно момента поступления стробирующего импульса формируется импульс сброса на пороговые счетчики 13 и 15, который поступает от формирователя 1 б интервала анализа через линию задержки 18. Пороговые счетчики 13 и 15 переводятся и нулевое состояние и начинается новый цикл поиска.РежНм обратной работы. В этом случае инвертирована как информационная (31), так и проверочные последовательности, а также инвертируется синдромная последовательность, которая одновременно поступает на вход второго порогового счетчика 15 и на вход анализатора 7 синдрома.В соответствии с теорией порогового декодирования и если количество ошибок не превышает корректирующей способности, то анализатор 7 синдрома производит анализ синдромной последовательности и в пороговом блоке 8 принимается решение о коррекции ошибочных символов. Исправленные ошибочные символы находятся в фазе об- " ратной работы, С выхода первого сумматора 5 по модулю два информационная последовательность поступает на вход буферного регистра 9 сдвига.Таккак количество ошибок не превышает корректирующей способности декодера, а синдромиая последовательность инвертирована, то нулевым символом (логическими "0") в синдромной последовательности являются символы, определяемые ненулевыми членами порождакнщих полиномов 6 1;1 ф 1, 1 =1,2 рЦ 1рК р 1 К +1 рр 110 р И ТИПОМ ОШН бок. Остальные символы синдромной10957последовательности - ненулевые (логические единицы).Символы снндромной последовательности, поступившие на вход второго порогового счетчика 15 вызывают его 5 срабатывание и на его выходе появляется логический "О", который запрещает прохождение импульса управления с выхода дешифратора 12, Одновременно осуществляется запись логического "О" 1 О в 3 -триггер 11, с выхода которого на второй вход второго сумматора по модулю два поступает логическая "1". В результате чего происходит инвертирование выходной информации, поступаю щей с выхода буферного регистра 9 сдвига.Аналогичным образом производится устранение неопределенности фазы (обратной работы) ДМФ в случае, если 20 имеет место только лишь инвертирова" ние фазы каналов ДФИ, т.е. каналы ДМФ на выходе мультиплексора 2 распределены правильно, но фазы сигналов этих каналов ийвертированы. Время поиска 25 правильной фазы при этом составляет один цикл, вместо двух, как в предыдущем случае.Режим работы устройства, когда каналы ДМФ на входе мультиплексора 2 30 распределены неправильно, т.е. Э 2, Э вместо Э , Э , но фазы принятых сигналов соответствуют переданным отличается от режима вхождения в синхронизм тем, что время поиска составляет также один цикл.,В режиме работы устройства, когда каналы ДИФ и фаза сигналов каналов на приемной стороне полностью соответет-б вует передающей стороне, т.е. Э нли режим наличия синхронизации, поиск синхронизация отсутствуют.Таким образом, если выбрать интер вал анализа равным, то среднее время4 поиска предлагаемого устройства при наличии помех, не превышающих коррек" тирующую способность декодера составляет0+1+1+250: --- т: т4где О, 1, 2 " количество циклов поиска при наличии синхронизации только при инвертировании сигналов, только при перепутывании каналов ДИФ н при иере8пугывании каналов ДИФ и инвертировании сигналов каналов ДМФ соответственно.Среднее время поиска для прототипа составляет соответственно0+1+2+3п === - Тд =15 Т4 ф4Следовательно, при равном интервале анализа среднее время поиска предлагаемого устройства в 1,5 раза меньше, чем у прототипа.Следует отметить, что время поиска для предлагаемого устройства значительно сокращается эа счет того, что информация для коррекции работы ДМФ поступает с выхода формирователя 6 синдромной последовательности, где частота следователя импульсов в Э (Э - число ортогональных проверок используемого в кодере сверточного кода) раз больше, чем с выхода порогового блока 8.Эта позволяет в предлагаемом устройстве выбрать меньше интервал анализа Т по сравнению с прототипом при одинаковых характеристиках обнаружения. Ориентировочно интервал анализа можно выбрать равным д р=ротРУменьшение среднего временй поиска позволяет увеличить время сеанса свя" зи или увеличить пропускную информационную способность, что особенно важно для. системы связи цифровых спутниковых систем связи типа "Орбита".Кроме того, введение буферного регистра 9 сдвига и второго сумматора 10 по модулю два позволяет повысить помехоустойчивость порогового декоди- . рования в режиме обратной работы. В прототипе в этом случае на выход по-. ступает большой пакет опшбок, который определяется интервалом анализа Тд и средним временем поиска Г,Известно, что вероятность ошибочного декодирования дня порогового декодирования, определяется выражениемЙ- Ру 4 Х б Р1 Н+1.где Р - эффективная длина кодовогоограничения;- кратность исправляемых ошибок.Следовательно, помехоустойчивость предлагаемого устройства увеличивает. ся в Р 1, где Ь - длина пакета ошибок при обратной работе..Узгород, эаЯроевам тез аказ 3635/43 , ТиРаж 635 33 оущсвШЙ