Устройство для регенерации биимпульсных сигналов

А ВТОРСКОМУ Св ЬСТ л. В 40иофизики ектр е -поГ.С.МаркаряПортной льство СССР13/ОО, 1983,ство СССР5/12, 1987.т. 37, У 2,идет 03 М етел 03 М 19825 междудемодется(54) УСТРОЙСТВО ЛЛЯПУЛЬСНЫХ СИГНАЛОВ ЕНЕРАЦИИ БИИМ ешением. 6 ил Устройство роны, прие состоит из передающейной стороны и линии етени тносится Изо тельнохнике и техник связи и мостемах пере спользуювязи. Передающая ст ядный последова И егистр (-=К -а содержит К-ра но-параллельный одово о слова ядный п егистр,ножит частоты на И, д первый - четвер рователь импульс ИС 1 СЛР)ЧАРУЕЕ ИЛИ, рователь биимпулПриемная стор сующий блок, вьщ елитель частоты на два тый элементы И, Аормиов, триггер, элементэлемент ИЛИ и Р)ормиьсного сигнала.она содержит соглаелитель тактовой часГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТПРИ ГКНТ СССР(71) Институт раники АН АрмССР(56) Авторское сВ 1172021, кл. НАвторское свид11 1594707, кл. НРадиотехника,с. 60-65, рис. 2 жет быть использовано в сидачи цифровой информации, ищих метод фазовой манипуляции.Цель изобретения - повьппение помехоустойчивости регенерации,На фиг. 1 представлены эпюры биимпульсного сигнала; на фиг. 2 - кодовая решетка используемой в устройстве сигнально-кодовой конструкции; на фиг. 3 - геометрическое представление работы демодулятора используемой сигнально-кодовой конструкции, на фиг.4 - кодовая решетка, поясняющая алгоритм работы декодера Витерби с мягким решением; на Фиг. 5 и 6 - временные диаграммы работы соответственно передающей и приемной сторон.(57) Изобретение относится к вычислительной технике и технике связи, егоиспользование в системах передачи цифровой информации с использованием мтода фазовой манипуляции. позволяетвысить помехоустойчивость регенерацииЭто достигается за счет дополнения11-разрядного кодового слова однимпроверочным разрядом, всегда равнымнунр, что позволяет обеспечить блоч-ную синхронизацию. При этом скоростьпередачи возрастает незначительно, аспециальная обработка кодовых словвдвое увеличивает кодовое расстояние ими, На приемнои стороне после ляции декодирование осугествляалгоритму Витерби с мягким число разрядов квходного кода), 91+1) - рараллельно-последовательныйисточник логического нуля,И+1ель частоты наделительь 1тоты, умнолитель частоты на два, блоканалоговой памяти, ормирователь управляющих импульсов, блок вычитания,декодер Витерби с мягким решением ип)ормирователь биимпульсного сигнала.В рассматриваемом устройстве используется сигнально-кодовая конструкция на осноне блочного двоичного И+1 разрядного кода и биимпульсного сигнала. При этом код содеркит один проверочный символ, который всегда равенО" и моует быть использован для поддержания блочной синхронизации. Регенерация сигнально-кодовой конструкции 15осуществляется по алгоритму Витерби смягкии решением, что позволяет получить дополнительный энергетический выигрыш. Переход к такой сигнально-кодовой конструкции позволяет увеличить 20расстояние между сигналами враза,что приводит к повышению помехоустойчивости передачи на 3 ДБ,Рассиотрии передачу безызбыточныхдвоичных символов а 1 а, аЕО; 251. Последовательность двоичных символов разобъем на блоки по И дноичньжсимволов: (аа/)аа 1 ); а;ЕО; 1,1 1, И, Пусть Б - нечетное целое число. Преобразуем )11-разрядное двоичноекодовое слово в (И+1)-разрядное кодовое слово так, чтобы нсе символы остались без изменения, а последний(И+1)-й символ приравняем "О". Получим новое кодовое слово (0(1 МОИ)в0(1 Е 1.0; 11=1, И, в котором О(, =а2=1, Б, а 0(ц =1) Лальнейшее преобразование заключается в следующем, Пустьвсе нечетные символь 1 0(О 1щ Г,1 йа 1)72 поотрнавт на выход кодерабеэ изменения, а четные символы К1 1,(И+1)/2 задерживаются на такт,суммируются с последующим символом(по модулю 2) и только после этогопоступают на выход, где бУДет СФормирована последовательность нечетныхсимволов:"11-".ф,+; Е 10 ф 1 д=1, 1+1),котор 2 ия и поступает на вход модулято ра. Пусть модуляция осуществляется по правилу (см, иг, 2)О- (-1 1) (3)1(1 - 1)Тогда на выходе модулятора будет сформирована последовательность символов: (1 И+1 ) ; Е 1; 1 =1,И+1, которая и поступает на вход ка-. нала с аддитинныи гауссовским шумом. Ллгоритм кодирования полностью поясняется кодовой решеткой, которая приведена на Лиг" Решетка состоит из (И)/2 вертикальных ярусов и двух горизонтальных ярусов. Первый и последний вертикальные ярусы состоят из одного узла, а остальные из двух, Каждое ребро решетки "метится" парой символов (01; О(;,1); 5,; (5;ф 1 ) или ( ,1 ), 1 а 11)иг, 2 у ребер показаны символы О/.1, 01 ф, но ии однозначно соответствуют и символы ;, (;1 и каналь. - ные 1,а, . Каждый путь по решетке из начала н конец соответствует кодовому слову, Узлы решетки н одном вертикальном ярусе нумеруются состоянием регистра (элемента задер)кки) кодера. .Легко убедиться, что если минимальное енклидоно расстояние между символами МОДУЛЯЦИИ 1, Равно 62, тО МИНИмаЛЬ- ное енклидово расстояние решетки ран но 2)12, В случае биимпульсных сигналон енклидоно расстояние между симноЛаип а; 42=8, а раССтОяНИЕ ПО рЕШЕтке для построенной сигнально-кодовой конструкции 112=16.На приемной стороне (н демодуляторе) осуществляется "мягкое" детектиронанпе принятых символов биимпульсного сигнала. В качестве отсчета мягкого решения для биимпульсного сигнала используется разность Х;"Х,-Х, где Х, и Х - отсчеты биимпульсного сигнала н первом и втором полутактах соответственно для 1-го биимпульсного сигна - ла , . Лалее четные и нечетные символы Х; объединяются н пары и демодулируются совместно по правилу, приведенному на иг. 3, после чего сигналы поступают н декодер Витерби с мягким решением, где восстанавливаются переданные сиинолы ,)5 м,. Алгоритм работы декодера заключается н отыскании наиболее достоверного пути по кодовой решетке (иг, А), причем в качестве метрики используется вероятность Р(а; а И;д;) - вероятность того, что восстановлена парасииволон);, при услонии, что пе- раддваЛИСЬ г 1; 1;,Ча 6 ттг. 5 о 6 озцачецы слетуюттие сигналы: двоичная последовательность5 на входе; двоичная последовательность ца выходе регистра; тактовая послегтоВательность ца входе; тактовая последовательность ца выходе уицохгителя; сигнал с выхода делителя; сигналы ца втором и первом входах делителя; Пав четные и четные символы ( 11+1). в рдзряцного слова на выходах элементов И; иипульсы ца выходе ормттрователя, зев деряднтгьте импульсы цд виходе тригга - ра; импульсы на выходе элемента ИГ 1 ОГ- ЧЛПЦРЕ ИгП 1; импульсы цд выхода элемента ИЛИ; 6 циипульсцые сигналы нд ныходе Ьормтгрователя.Ча Ьттг. о о 6 о.зцачены следуюаца сттт -1 ,цдлы: сцгндч цд входа приемной стороны; сигнал ца выходе согласуюего блока; тактовые ттипульсы ца выходе Вт - делителя; сигналы нд первои-седьмом выходах ориироваталя упрдвляюаих ци пульсов; сигналы ца парнои и втором выходах 6 лока аналоговой памяти; импульсы ца вьп:оде блока Вт тчтгтдттия; сцстеиы ца выходе декодера Витер 6 и с мягким репениеи; 6 ииипульснце сигналы нд О выходе.Устройство ра 6 отает следуютвтм о 6- разои.Нд ттнборидцттонньтй гзхоц поступдет посладодзательцость дноних спинлов с тактовой частотой г . Сигнал тактовой частоты поступдат нд тактовый вход, В М-разрядон последоватальцопараллельцои регистре осуаестнляется разбиение последовательности Вхслцых 40 дноичтитх символов на И-мерные блоки. С ныхода 11-рдзрядттогс последовательно-параллельного регистра сигнал н параллельцои коде поступает на соотватстнуюдиа входы (1+1)-разрядного пдрдллельно-последовательного регистра, в которои к входному сигналу до 6 днля - ется еда один разряд (М+1) - ый от источника логического нуля (1=15). Вдпцсь параллельной цнорматии в (11+1) - разрядиа регистр (сдвига) осуцествляется с частотой Гг,/11 которая Лорив руется в делителе частоты на 11. Считывание ицЬормацтти с (11+1)-разрядного регистра (сдвига) осуествляется с частотой й (д 1+1) 1 (г =161/15), которая формируется в уиносителе частоты на (Я+1),тХ, Такци образом, на выхоге (11+1)-разрядного параллельно"последоВдте,тного регистра 1 орттттр гетсп н и "сттелоддтельтои коле пс.,татндз свцо.ть (И+1)-разртлтттх,тзотттттттх ко.1 вних .лов, дз котортпг (1+1)-й ситиглвсегда равен О (ддч =-О),Г выхода (11+1)-рдэрядттогс пдрдл -лельцо-пс следовдтельцого рег цстрд .иг -ттдл н посладогдтельнои коде пстуттд тнд партив входи третьего ц перногэтегеТот И, нд вторые входи которихпоступают с Отттетстн антг п", ямой иццнарсгий сигналы со второго тт парного Выходов делтеттт частоты на Лва,в к тором детцтс и т Лвд рдэд прео 6 р; -зоВдттндя тдс 1 ОЧд(11+1), 11. Тактт о,"разом, на ньгходах элементов 1 Аортруюзся "Оотватстваццо не детные и .тетцие .Пиволы (11+1) -разрялттого кодовоголн,. Чачетцие сииноли по.тупдютнд пертзиц вход элтента 1.1 без тгд.ть -гейпих прао 6 рдзовдццй, д четцтте спмвноль поступдют ца второй вход элаиецтд ИП 1 Прцчаи кдщттгй четцьа спизолзадергатвдется цд один такт в триггереи сутттттруатся в злетатте ИГ.П 11 Лт 1 г,Е1 ПИ с последуюги.т ципульсои. УправЛяитаЕ твтиуЛЬСИ, та 6 ХОЛМЕ дпя Павботт тригг ра, ормттрутптся В тотттронатела импульсов.В элементе ИГ 1 И осуестляется о 6;"е -(И+1 ) рдз 1 ядцдтх дОДОВих слотз котораяпоступ.ат цд вход ормиронателя 6 иттмпутсного сцгнапа, Вд выходе тортти -ровдтеля 6 цципульсного сигцдла ОрмируаТСЯ СтГцдЛ, КОТОрий ПОСТуПает Б Лц"тттю связи, Принцип рд 6 оти Лориировате.пя эд ключ аетсл В следуюгеи. При по -СТУПЛЕНЦ НД ЕГО ЦЦОРМаЦЦонций ВХОДсц г цдл а л о гиче с кои 1 цд е го выходеормттруетсп сигнал перехода отк "О" с тактовой частотой Г (Я+1) /1,н ттроттнттодг случае - сигнал переходат "О" к "1" с той се сд.той тактовойчастотой. Сицхросцгцдл, нео 6 ходимыйдля работы Лормировдталя 6 ииипульсцого сигнала, поступает ца его управлязанпт вход с выхода уно тителя чдс -тодд (М+1)/11, Такти образои, нд пере -даюей стороне осуществляются преобразования, которые полностью опт;сынают -ся ко:оной реататкой, предстднлецп,йп г. . Ввклтдово расстояпте иетдусттмдзолдиц 6 пиипульсного сигнала радиос=( - 1 - 1) 2+(1+1) 2=8 а евклтлодзо рд, .Гсояиа по регетке равно 2=1 б.На приемной стороне скакеццле символы с выхода линии связи поступают на вход согласующего блока, в котором осуществляется коррекция н усцлецце принятых сигналов до требуемого уровня. С выхода блока сигнал поступает на вход выделителя тактовой частоты и на инАормационньп вход блока аналоговой памяти. Сигнал с выделитсля после 1 О умно 5 ения частоты вдвое в умно 5 ютеле поступает на вход ормирователя управляющих импульсов, 55 е из частоты 2 й, (11+1) /Н формируются упрдвля)щи сигналы, необходимые для раооты уст с ройстна.Скорректированный ц усиленный входной сигнал поступает на инАОрлпционный вход блока аналогово гам 5 гти, нд управляющие входы которого посупают управляющие сигналы с выходов лоргцрователя управляющих мпульсов, В блоке аналоговой памяти принятый биимпульсньв сигнал обрабатывается таким образом, что на первом и втором вых,- 25 дах блока формируются отсчеты биимпульсного сигнала в первом и втором полутактах соответственно, причем эти значения хранятся до конца тактового интервала, соответствующего частоте Г(И+1)/И аналогично известному.С выходов блока аналоговой па 1 яти отсчет .-го биимпульсного сигнала , Х и Х поступают на соответствующие входы блока вычитания, в котором вычисляется величина Х;=Х,-Х, необходимая для работы декодера Втерби с мягким решением. Ча управляющий вход блока вгтания поступает сипал тактовой частоты Г (И+1) /1140С выхода блока вычитания сигнал мягкого регеия поступает ца НЛОрмациоцнь вход декодера Вцтерби с мягк 5 м решепем, ца управляющий вход которого поступает сигнал тактовой частоты Й, ОЯ+1 ) /М. В декодере Вцтер би о суще; ствляется объединение четцых и нечет - ных символов Х , принятие решения в соответствии с Лг, 3, после чего сигнал декодируется в :Оотвтствц с Лиг. 4, где представлена рещтка деко - дированця декодера Вцтерби с мягким решением, который Осуществляет декодирование принятого бимпульсого сигнала по максимуму правдоподобия (по миг ниуму евклидова расстояния), причем в качестве меры цспользу.тся вероятность Р(11 , /д;, с ) - вероятность того, что приняты си.волы при условии, что передавались сцмво:ы 1 с 1;, . Зта мера эквивалентна евклцдову расстоянию Й(ХХчф с 1,", с 1,) ещу отсчетами мягкого решеция ц переданными сиицолами О Ы1 1+ Принцип работы декодера Литерби с мягким решением полностью определяется с го решеткой, представпенцой ца иг.4.С выхода декодера Витерби с мягким решением восстановленный двоичный сигнал поступает цд информационный вход лорирователя биПульсцого сигнала, ца управляюще н".:Оды которого поступают управляющие сигналы с первого, шестого ц седьмого выходов, формирователя управляющих импульсов. Принцип работы формирователя биимпульсных сигцдлов заключается в следующем. Каждому двоичному сцмволу на входе ставится в соответствие биипульсньй сигнал ца выходе, причем работа борировате-, л 5 Полностью Опр еделя ет ся г 1 и в,ра ец м (3) ц реализуется так ке, как в известном.Таки образом, на выходе устройст - ва 1 осстапавлцвается (регенерируется) биимг ульсцый сигнал, причем помехоусточвость передачи повлена на 3 дблагодаря использованию сигналь" цо-кодовой конструкции. При этом удельная скорость передачи снияена цезцдчцтельцО.Формула изобретенияУстройство для регенерации биимпульсцых сигналов, содеряащее ца передаюс.й стороне формирователь цмпульсов, первый элемент И, выход которого сосдццец с первым входсм второго эле 15 ентд И, и формирователь бццмпульсного сцгдпд, ца прцепой стороне - согласуюгц 5 блок, выход которого соединен с входом выцелителя тактовой частоты, ц Орирователь бцимпульсцого сцгцдлд, вход которсго является выхо - ДОМ УстРОстяа, вмкод 55 ОРННРОватЕЛЯ бццмпупьсцого сцгцдла передающей стО- роц, через линию связи подключен к входу согпасующего блока приемной стороны, о т л и ч а ю 11 е е с я тем,ПОВЛШЕЦЯ ПОМЕХУС. ОЧИ вост регенерации, ца переддюге стороне цвсдецл триггер, трегцй и четвертый э 5 е:егы И, элемент ИСКЛЛЧАР 5- ЦГ . ИЛИ, элемент 1 НИ, Е-разрядный (1/2=К - число разрядов кодового слова .зХОДПОГО КОДЛ) ПОСЛЕДс,вдтЕЛЬНО-Парал 1 688 А 1 3лельцый регистр, (И+1) - разрядный параллельно-последовательный регистр, источник логического нуля, делитель частоты ца 11, делитель частоты на два и уицолитель,частоты ца (И+1).11, вход5 которого объединен с тактовыи входои И в разрядно последовательно-параллельного регистра и входои целителя частоты ца Б и является тактощщ вхого дои устройства, ицАориациоцныц вход Н в разрядно последовательно-парацлельного регистра является информационным входои устройства, первый - Н - й выходы И в разрядно последовательнопараллельцого регистра соединены с од - ноииенными инориацпонцыми входаии (Я+1)-разрядного параллельно-последовательногс Регистра, (И+1)-й инЬория - ционный вход которого подключен к ис-.Ы точнику логического нуля, выход делителя частоты ца И соединен с входом разрешения записи И+1)-разрядного параллельно-последовательного регистра, выход которого подключен к первым 35 входаи первого и третьего элементов И, выход уинопителя Частоты на (И+1)/М соединен с тактовым входом В+1)-разрядного параллельно-последовательного регистра, тактовым входом формирователя бииицульсных сигналов и входои делителя частоты на два, первый выход которого подключен к вторыи входам первого и второго и первому входу четвертого элеиентов И и входу формирователя иипульсов, выход которого соединен с тактовыи входои триггера, инАориаццоцний вход которого подключен к выходу первого элемента И, второй выход делителя частоты на два.соединено с вторыи входом третьего элемента И, выход которого подключен к первому входу элеиецта ИЛИ, выход триггерасоединен с вторым входои четвертогоэлемента И, выходь 1 второго ц четвер -того элеиентов И подключены к входамэлеиента ИСЕЛПЧЮТ 1 ЕЕ ИЛИ, выход которого соединен с вторым входои элемента ИЛИ, выход котоРого подключен к иц 1 ормационноиу входу формирователя биимпульсного сигнала,ня приемцой стороне введены умнолитсль частоты на два, формировательуцравгяюлих ципульсов, блок вычитания,д кодер Читерби с мягким решением иблок аналоговой памяти, цнйормационцъп вход которого подключен к выходусогласующего блока, выход выделителятактовой частоты соединен через уинотитель частоты на два с входом формирователя управляю 1 Чсх импульсов, первыйвыхо которого подключен к тактовомуходу формирователя биимпульсного сигнала, второй - четвертый выходы ормирователя управляюдих импульсов соединены с соответствуюшиии управляющимивходамч блока аналоговой памяти, первый и второй выходы котор го подключены к одноииенным информационным входам бгка вычитания, выход которогосоедин=н с ин)ормационным входом декодера Витербц с иягким решением, выходкоторого подключен к информационномувходу формирователя биимпульсного сигнала, пятый выход ормирователя управляю 1;их пмпульсов соединен с ъправляюг 1 ими входами блока вычитания и декодеРа Литерби с мягким решением, шестойц седьиой выходы формирователя управлцю 1 их импульсов подключены соответственно к первому и второму управляюпци входаи Лормнрователя биимпульсного сигнала.168841 Э Фиг.1 ии- иВ р 1 10 ф 1 фМ АА ср Ю1688413 г.8 ставитель О.Ревинскийхред М.Моргентал Корректор А.Обручар р Н. Киштулинец Заказ 4615 Тираж ПодписноеВНИИПИ Государствснаого комитета по изобретениям и открьггиям при113035, Москва, )К, Раушская наб., д. 4/5 11 1зв одатвеино-издательский комбинат Патент жгород, ул. Гаг