Устройство приема сигналов с трехкратной фазоразностной модуляцией

(51) 5 11 04 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ПИ АН ТЕН ОРСКО К ИДЕТЕ В ОСТВО Р 11,11 Л С 111 Л 0 В 0Г)Й ФЛ 11)Л.100111 11 Л 1111 у/О91. 21) 46975 22) 26.05 бретеци Цель мехоусте отцоси 1 сл ивобретеция ойчивости о 1 х. усзроство содер перемцоктепи 2, 4 20 и 28, интегратор унев одул Н,Б,ции.9. ник 1,(46) 15.03 (72) В.А.Г А.С.Мамедо (53) 621,3 (56) Ок стной м СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК В.П.1 осохов,(54) УС ТРЕХКРЛ . Я И 1 ЕЙ (57) 1 вг ке свяви шецие по поим импульсжит при1635276 5к 10 15 25 и 26, г-р 6 опорных сигналов, фазовращатель 7, блоки 9, 11, 23 и24 задержки, сумматоры 12, 18 и 25,блоки 13, 17 и 21 определениязнака, блоки 16 и 19 вычитания, бло22 синхронизации, ключ 27 и регенератор 29. В устройстве прием сигналов осуществляет приемник 1, с выхода которого сигнал поступает насхему демодуляции сигналов с трехкратной фазоразностной манипуляцией(ФРМ), включающую в себя блоки 221. В синфазной и квадратурной ветвях обработки, состоящих из блоков Изобретение относится к технике связи и может использоваться в системах передачи дискретных сообщений сигналами с. многократной фазоразностной манипуляцией.Пель изобретения - повышение помехочс.т ойчивости от импульсных помех,На фиг. 1 изображена структурнаяэлектрическая схема предложенногоус.тройства на фиг. 2 - схема передающего устройства, на фиг. 3 - временнь 1 е диаграммы,Устройство содержит приемник 1,первый перемноютель 2, первый инВ 5тегратор 3, третий перемножитель 4,второй интегратор 5, генератор 6опорных сигналов, фазовращатель 7,второй перемножитель 8, первый блок9 задержки, четвертый перемножитель10, второй блок 11 задержки, первыйсумматор 12, первый блок 13 определения знака, пятый перемножитель 14,шестой перемноютель 15, второйблок 16 вычитания, второй блок 17определения знака, второй сумматор18, первый блок 19 вычитания, седьмой перемножитель 20, третий блок 21определения знака, блок 22 синхронизации, третий, четвертый блоки 23, 24задержки, третий сумматор 25, третийинтегратор 26, ключ 27, восьмой перемножитель 28, регенератор 29.Передающее устройство содержитрегистр 30 сдвига, генератор 31 так 55товых импульсов, элементы И 32, дешифратор 33, задающий генератор 34,фазовращатели 35, ключи 36, передатчик 37. 2-7, вычисляются скалярные произведения последовательно следующих другза другом посылок принимаемых сигналов с двумя ортогональными опорными колебаниями. оследующиеблоки 8-21 на основании полученныхскалярных произведений реализуютизвестный алгоритм демодуляции сигналов с трехкратной ФРМ. Далее спомощью блоков 23-29 выносится решение о полярности принимаемого информационного символа на основаниичастных решений, принимаемых последовательно во всех трех подканалах. 3 ил. Устройство работает следующим образом.Сигналы с трехкратной ФРМ, соответствующие комбинации из двух двоичных символов предыдущей кодовой комбина ии 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,3 а). 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 регистре 30При 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 час 1тотой Г = в , где Тс - длительностьсдвоичного информационного символа, 1 о каждый такт, начиная с третьего, с выхода регистра 30 считывается кодовая комбинация, образованная иэ5 16 двух двоичных символов, входящих в состав предыдущей 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 вхопы элементов И 32 поступают с генератора 31 тактовые импульсы с частотой обратно пропорциональной длительости лвоичного1 информационного символа Г т = - , тоТ, с трех разрядов регистра 30 происходит считыание кодоой комбицдции каждый такт. В силу тслг О каждая кодовая комбинация по своему составу обновляется только цд огицДВОИЧ Ньгй СИМВОЛ ИС 51 КИ 11 РД . ОЦД состоит из двух симвс ло пре 111 уе 1 кодовой комбинации и синого вновь поступившего символа, Полученная трехрдзрядцая кодовая комбинация в параллельном коле с ыходов элемен тов И 32 поступает цд три хода дешифрдторд 33. В соответствии с поступившей кодовой колбиидцис ндодном из шестнадцати его выходовпоявляется сигнал, поступдюгпсй цд управляющий Вход ключд 36 соотетствующей ветви формирования сигнала с трехкратной фазордзцостцой манипуляцией. Дешифратор 33 ставит в соответствие каждой кодовой комбинации замкнутое состояние од - ного из ключей 36 с учетом фазы предыдущего сигнала, величина которой определяется видом передавдемой предыдущей кодовой комбинации. В рассматриваемом устройства реализуется непрерывный метод формирования сигналов с ФРМ. Колебание с несущей частотой поступает с ныходд задающего генератора 34 на фдзовращдтеле 35, которые осуществляют сдвиг фазы на заданные величины и обеспечивают формирование сигналов соответствующими фазами (11, ( =- 1,2 1 б). С выходов фазоврдщателе.: 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 сгществует только одно колебание с одной из шестнадцати фаз Ч 1;35276 6 51015 20 25 ЗО 35 40 45 50 55 При смене кодовой комбинации открывается другой ключ, который обеспечивает форлгировдцие сигнала уже с фаЗОй (1, . ЗнасЕНИЕ фДЗЬ ЧОтличается от значения фазы цс предыдущего сигндлд цд величину г 1 р (т.е. Ч 1 = 1 + Ч 5) . Пля трехкратной Фем при начальной ддзе задающего генератора Зч р = 11 /8 Велисигцд фазы Г/ В зависимости от различного состдвд передаваемой кодовой комбинации (при использовании ог 1 чилсдльно О мдципуляционного кода Грея) определяется значениями, привелеццьгл 51 в таблице. Количество Ртей дрормироация сиг- ндлОВ с трРхкрдтцо 11 ФРс 1 (спрРгРляелсе сИслоы вариантов рдзцсстей ддз К, ис.реддвдемых н отцосительцлл 1;Оле, и величиной начальной разности фд. С,) равно числу 1 дридцто ддз сигсдлд.1 В ОТНОСИТРЛЬЦОМ 1 СС 1 Е И ИРСс д И=2 К=-28=16,т.Е. В СХСМС 1 д с 1 И .2 КсЛИЧЕСтО Ьс 1 вей формиродция сиг сдлс с трс хкрдтцой ФРМ рдцо 1 естцггцсти,Сиггсдлы с грехкрдз исй ФРМ игс уцдютнд вход перецдтчикд 37, Оторый существляет их перги,чу,Таким образом, в ссотцествии сОписднцьгм длгориГлсолс сОр 11 И 150111 циц си 1 ндлов с трехкратной с 11 М кдж;тдя 1 согоВая КОМбнцацця дС 1 ццсц Х ИсС 1 Лд -ционцых символов переддется сигцдлдмис различными ддздми. Поскольку гдж,1 дякодовая комбицдция формируется из гп;ухДВОИЧНЫХ СИйГОВ Г 11 РДЫЦУ 11 С.1 КОГООйкомбиндиии и одного ио 1 иосуиего символа, то перецддемый с 11 цдлкаждый раз несет В себе повторяющуюся индормдцию О имволдх предь,у 15551 хкодовых комбиндций. О 1 исдццс.гй длОритм кодирования поясняется временными диаграммами, приведеццылги цдфиг.З. При данной метод:гке формирования кодовьгх комбинаций н рассматриваемом случае имеет мест о трехкрдтное повторецие каждого двоичного символа при передаче сигналов с ФРМ,Повторение при этом начинается стретьего поступившего по порядку сим вола. На фиг, 3 знаками х Я , (отмечены двоичные символы с трехкратным повторением, передааемыеразличными сигналами. При данном методе кодирования трехкратное повторение передаваемого двоичного симво 163527620 30 В моменты времени отдо ла осуществляется без уменьшения скорости передачи информации, поскольку длительность передаваемого сигнала при этом равна длительности информационного символа.Дпя примера рассмотрим, как осуществляе 1 ся 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 "15В момент времени 1 на вход передающего устройства поступает анализируемый информационный символ отрицательной полярности с длительностью 1 , С помощью регистра 30 Формируется кодовая комбинация из двух положительных информационных гцмвопов (фцг.Зб), поступивших ранее (до момента времени ), и нового символа отрицательной поляр ности, В соответствии с таблицей этой кодовой комбинации (-, +, +) соответствует значение переданаемой15 л Фазы (в абсолютном коде) - 11. Ана 8 лизируемая третья информационная посылка при этом вошла первый раз в кодовую комбинацию в качестве ее первого символа, Предположим, что данная кодовая комбинация (фиг.Зб)35 является первой, Тогда в моменты времени от 1:1 до Т для передайчи 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 фазой, равной величине15 .- Ъ8В момент времени 11 при поступ ленин очередного информационного символа (фиг.За, в нашем спучае четвертого символа, причем положительной попярности) формируется новая кодовая комбинация (фиг.Зв),50 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) соответствует557 л абсолютное значение фазы - 1 (табл.1) лучается уже колебание с другой фазой, а именно7 л 15 7Ч =Ч += - 11 + - н = 22 ф8 8 Я - я8 При этом анализируемая третья информационная посылка вошла уже второй раэ 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 , а в разности фаз с двух соседних сигналов с ФРМ:22 л передаваемого (с фазой ( = - 1) и815 л предыдущего, имеющего фазу (О : - и8т.е.22 15 7 л1 К -- к - иг 1 8 8И наконец, в момент времени при поступлении очередного пятого информационного симвопа с номером пять (фиг.За, также положительной полярности) формируется кодовая к чбинация из З-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 3 л8- 1 . Поэтому в моменты времени от5 до С излучается колебание с фазойЗг. 22 л Зг 25 л (1 - - О + - к = н + - ц: - к8 8 Я 8Или с учетом периода, равного 2 я,25, 25 г 16 л. 9 г О = - в -2 к = - к -- и= - нЧЭ=8 =Е 8 8При 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 осуществляет приемник 1, с ,выхода которого сигнал поступает на+ Уп У о ХлУл 1+ Х лУл) о 55 схему демодуляторов сигналов с трехкратной ФРМ, включающий в себя блокис 2 по 21 включительно. В сицфазцойи квадратурной ветвях обработки де 5модулятора на выходах корреляторов,состоящих из перемножителя 2(4) иинтегратора 3(5), вьгчисляются скалярные произведения последовательно следующих друг за другом (и)-й и и-йпосылок принимаемьж сигналов х 1(1)и х. с двумя ортогональцлтлш опорными колебаниями, принимающими в слуЧаЕ ГаРМОНИЧЕСКИХ СИГЦаЛс)В ВИД; Б(Г)=з 1 итдг ц Б (с) = совиг гдеМ.Я - несущая частота сигналов с ФРМ,Отсчеты на выходах интеграторов 3,5 синфазной и квядрсттурцой нетей обработки могут быть зяписацлт ц Виде:а) для предшествующего (задержанного) сигналя и)-и посылки)ооХ, = 1 х(б) Б(е)с 1 с,ои-х и Б (с) с 1 го Сб) для принимаемого сигцяла (и-йпосылки)1 о+ ос(т) Б(г) дгЗО1 оо+толтгУ=х( ) Б( )стсфогде 1 - некоторый начальный момецтювремени.Заметим, что опорное колебаниеБ(С) формируется ца выхрде генерал лтора 6, а Б- ня выходе фазовращателя 7Кроме того, при обработке и-й посылки принимаемого сигнала хи отсчеты предыдущего (и)го колебания Х , У и 1 хранятся вблоках 9, 11 соответственно,Последующие блоки демодулятора с 4 о8 по 21 на основании полученных скалярных произведений (отсчетов принимаемого и задержанного сигналов)Х, У, ХУ , реализук)т известный алгоритм демодуляции сгггналовс трехкратной ФРМ: где У , У , У - знак символа, принятого в и-й такт соответственно попервсму, второму итретьему подканалам;операция определения знака,Синхронной работой интеграторов3, 5 и блоков 13, 17, 21 управляетблок 22, который определяет границысигнала, кратные ТВ блоках 13, 17 1 (в соответствии с принятым решением о знаке принятого символа в данном подкацале)осуществляется формирояпсе Видеоим-.ПУЛЬСа ДГ)Г)тЕЛЬЦСС тнщ т СоптВЕтСтВУ)Ощей полярности.Пля рассматрццаемой передаваемойинформацис цгтой посстеГсоцателг ности импульсов (фиг. Зя) ттцягрстлтмя яз иэлучасмых колебанийтрехкрятц й ФРМиэс)бря)тенста слит) .4 а, и которой спомс)11 пю Ч 1(. с) 11 г.д, условиеОбОЗПяцвця фа.та СИГцяЛя, ЛойетВуияттЕго ца цсоле цр)темника 1, с сотс тстВеццс) В интеряпырс мстит от Гтоо 1 Г, до со, с)т 1 дс С,1 ц т.д,11 ри .)1 ом пос.тс;тоятс)1 ьцс ".ттт гтигтеоимпуп 1 совт 1)о 1)мирус.лтьте ця ВВ 1 ходяхсхем опреде)тенин зцякя каждого подканаля 13, 17, 21, прицедс плт цафиг. 4 б, 4 в, 4 г с)о 11)сттс) Веццо (с цель)о облегчения поти)мания ттрнпипаОбрабетКИ СИГ цяЛ) В НВСГЕПя Гя ЕысМУСтРОйСтВЕ ПЕРВтптЯЧ;)ЛЬЦО РЯССМатРЦ- вается случай, когдст цсмсхи линии связи це гтрттцс)ття 1 к отиибсному приему)Кяк отмечалось гтт,п)е, В течение Времс ци пс ре)Сачи и рс.х с)11 ялов с ФРМ (т.е. ЗТ ) ос:ушестляется трехкратцое повторение кажлогос)цчцого символа, при :)том этом при обработке входных сигнал ) с)дттн и тот же двоичНЫй СИМВОЛ ПОСЛЕДОВатЕЛЬЦО (ттЕРЕЭ ЦРЕ- мя, равное длнтел ости сигналя Т) существует на ныхс)дах б)токов 13, 17 и 21, Так например, при гтрцетте ВходНЫХ СигцаЛОР С фа 11 М 1) СС.тС О. СО ОтВЕтСтВЕННО Н МОМЕЦтЛ 1 НРЕМЕЦ)т От т до г. от с до гот т з до(фиг,4 а) иц)ормацттонньттт символ отрицательной гол ярности, являющийся тРЕтЬИМ В 11 ЕРЕД 1)наЕМОй Инд)оРМЯЦИОН- ной последовательности (фиг.За, его время существования 1;о 11) первоначально формируется на выходе блока 13 (в моменты времени от Е,о до163527 30 35 40 50 см.фиг.4 б, первый импульс), затем через Т - на выходе блока 17 (в моьЧменты времени" от ь. до с 4, сь.Фиг,4 в, второй импульс) и наконец еще через Т - ца выходе блока 21 (в моменты времени от 1:,ь досм.фпг,4 г т 1)ечий имгьульс), В устройстве выносится реьььение с по:ьлрпости прпнимямо о информационного символа ня основании10 частных решений, принимаемых последовачельно ва всех трех подкяцялах (т.е. на осн,.ве полярностей сигналов, Фсрмируемых ььоследовятельыо через Т ця вьгходььх блоков 13, 17 и 21) . С этой целью в устройстве используются: третий блок 23 задержки, чеьвертый блок 24 задержки, третий сумматор 25 на три входя, третий интегратор 26, ключ 2, вас;моь переььножььч ель 20 28 и регенеь втор 29. Эа счсь чогсь, ьч о бпк 23 ь с тьестиьььь ч зя;ажну ходиа с ььяя цьь ицче 1 вя вьси; ььпрянььый 2 Тсблок 24 - ья .Г,я сигнал с вьхс)дя блока .1 ььосч упае ця третий вход сумматора 25 непосредственно, то ца всех трех входах сумматора 25 сигналы, соответствующие одному и тому же дыаььчномусимволу (несмотря на его трехкратное повтореьпье в течение времени ЗТ 4),действуют в одно и то же время. НаФиг.4 д изображена последовательностьвидеоимпульсов, поступающих ца первый вход сумььятара 25 (с выходя блока 23), на фиг.4 е - ца второй входсумматора 25 (с выхода блока 2 ь) ица Фиг.4 жня третий в:;од сумматора 25 (непосредственна с выхода блока 21), Результирующий сигнал свыхода сумматора 25 (Фиг,4 з). поступает на вход интегратора 26, науправляющий вход которого действует последовательность коротких импульсов (с периодом Т), вырябатывае ьььх блоком 22 (Фиг,4 и). Б интеграторе 26 осуществляется интегрирование входного сигналя в течениеего длительности Т (Фиг.ьк) и в моменты времени, кратные Тс, ;а еговыходе формируются короткие импульсыразличной полярности и амплитуды (взависимости от полярности и уровнявходного результирующего сигнала).На фиг.4 л изображена последовательность коротких импульсов, формируемых на выходе интегратора 26. Данная последовательность импульсовпоступает ча последовательно соеди 6 12ценные ключ 27 и регецератор 9, При этом ключ 27 находится в замкнутом состоянии, обеспечивая коммутяпиьв выхода интегратора 26 с входом регенерятора 29, только в том случае, если ца его управляющий ьход лепствует упрявляющии сигнал с выхода перемцожычеля 28, В перемцожььтеле 28 осуществляется процедура приведения ь: одной (положительной) полярности входных сигналов, поступающих с выхода блока 23. Поскольку блок 23 осуществляет задержку входных сигналов на время, равное 2 Тс, то управляющие импульсы ца управляющем входе ключа 27 появятся только через 2 Ть, после начала приема устройством сигналов с трехкратной ФР", (фиг,4 м). Этим сььмьг обеспечивается исключение прььцятиь реевера Орам 29 ложных рещоьнпьь мсцтя времени, когдь ваичць ьй ььььфорььяциоццыйимвол бучеч трехк 1 ь;ьтц повта 1 ьеп в течение времени переда ьи трех сиги - лов с трехкратной ФР 11. По рассмотренной причине вя первых импульс с выходя интегратора 26 ня вход регенератора 29 це поступают. Регенератор 29 в зависимости сч полярности входных импульсов (без учета пх амплитуды) Формирует н, своем выходе видеаиьпьу;чьсь той или пцой полярности длит ельнасчи 1. (Фиг.4 о) . Сраьзнивая переданную информационную последацятегььцость (Лиг.Зя, цячпцяя с момента времени 1:а) с пр;пятой (фиг.4 о). легка видеть,:ьто они;чолпостьюсонидают. Формула изобретения Устройство приема сигналов с трехкратной фазорязностцой манипуляцией, содержащее приемник, последовательна соединенные первый перемножитель, первый интегратор и второй перемнонютель, последовательно соединенные третий псремцожитель, второй интегратор и четвертый перемножитель, первые входы первого и третьего пере- множителей соединены с выходом приемника, выход генератора опорных сигналов соединец с вторым входом первого перемножителя и через Фазовращатель - с вторым входом третьего перемножнтеля, выход первого интегратора через первый блок задержки соединен с вторым входом второго пе8 нак первог ола кодово сим- комбинацииЗнак второговола кодовойбинации им омнак третьегоимвола кодовойомбинации ремножителя и первым входом пятогоперемножителя, второй вход которогосоединен с выходом второго интегратора, которой через второй блок задержки соединен с вторым входом четвертого перемножителя и первым входомшестого перемножителя, второй входкоторого соединен с вьг;одом первогоинтегратора, выходы второго и четвертого перемножителей соединены с соответствующими входами первого сумматора, выход которого сОединен спервыми входами первого блока определения знака, второго сумматора ипервого блока вычитания, выходы пятого и шестого перемножителей соединены с соответствующими входами второго блока вычитания, выход которогосоединен с первыми входами второго 20сумматора, первого блока вычитанияи второго блока определения знака,выход приемника через блок синхронизации соединен с вторыми входами первого, второго интеграторов, первого, второго и первым входом третьего блоков определения знака, выхо 614ды второго сумматора и первого блока вычитания соединены с соответствующими входами седьмого перемножителя, выход которого соединен с вторым входом третьего блока определения знака, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения помехоустойчивости от импульсных помех, введены третий блок задержки, восьмой пере- множитель, последовательно соединенные четвертьй блок задержки, третий сумматор, третий интегратор, ключ и регенератор, выход первого блока определения знака через третий блок задержки соединен с вторым входом третьего сумматора и первым, вторым входами восьмого перемножителя, выход которого соединен с вторым входом ключа, выход второго блока определения знака соединен с входом четвертого блока задержки, выход третьего блока определения знака соединен с третьим входом третьего сумматора, вторй вход третьего интегратора соединен с входом синхронизатора.635276 Маковска Реда ектор М. Шарощи рина, 10 зводственно-и ЗакВНИИПИ ставитель Н.ЛазарТехрел Л. Олийнык 761 Тираж 386 ПодписноеГосударственного, комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб д, 4/5 ельский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул