RU2485707C1 - Method to demodulate signals of relative phase modulation and device for its realisation - Google Patents
Method to demodulate signals of relative phase modulation and device for its realisation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2485707C1 RU2485707C1 RU2011142109/08A RU2011142109A RU2485707C1 RU 2485707 C1 RU2485707 C1 RU 2485707C1 RU 2011142109/08 A RU2011142109/08 A RU 2011142109/08A RU 2011142109 A RU2011142109 A RU 2011142109A RU 2485707 C1 RU2485707 C1 RU 2485707C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- input
- output
- adder
- phase
- unit
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 29
- 238000005314 correlation function Methods 0.000 claims abstract description 36
- 238000000605 extraction Methods 0.000 claims description 44
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 claims description 7
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 4
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims description 3
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 claims 2
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 abstract description 47
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 abstract description 14
- 230000036039 immunity Effects 0.000 abstract description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 5
- 238000004891 communication Methods 0.000 abstract description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000001208 nuclear magnetic resonance pulse sequence Methods 0.000 description 16
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 15
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 15
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 11
- 230000009471 action Effects 0.000 description 5
- 230000008569 process Effects 0.000 description 5
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 230000010363 phase shift Effects 0.000 description 2
- 230000008092 positive effect Effects 0.000 description 2
- 241000442132 Lactarius lactarius Species 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000000844 transformation Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Digital Transmission Methods That Use Modulated Carrier Waves (AREA)
Abstract
Description
Заявляемое изобретение относится к области приема двоичных сигналов, передаваемых методом относительной модуляции (ОФМ), и может быть использовано для построения аппаратуры передачи дискретной информации.The claimed invention relates to the field of reception of binary signals transmitted by the method of relative modulation (OFM), and can be used to build equipment for transmitting discrete information.
Известен способ демодуляции сигналов относительной фазовой модуляции [1], заключающийся в том, что фильтруют демодулируемый сигнал S(t), формируют из упомянутого отфильтрованного демодулируемого сигнала S(t) последовательность прямоугольных импульсов Sn(t), соответствующих знаку его мгновенных значений, генерируют две опорные последовательности прямоугольных импульсов cn(t) и sn(t), соответствующих знаку мгновенных значений синфазного cos(2πf0t) и квадратурного sin(2πf0t) сигналов с частотой f0, равной средней частоте демодулируемого сигнала, получают на длительности Т каждого элемента демодулируемого сигнала S(t) две корреляционные функции Y(t), X(t) сформированной последовательности прямоугольных импульсов Sn(t) с упомянутыми опорными последовательностями прямоугольных импульсов cn(t) и sn(t) соответственно, берут отсчеты Yn, Хn указанных корреляционных функций в момент окончания элемента сигнала, по которым получают оценку фазы Ф на данном n-м элементе сигнала S(t), вычисляют абсолютную величину разности оценок фаз |Фn-Фn-1|, полученных на данном и предыдущем элементах демодулируемого сигнала S(t), принимают решение о демодулированном (принятом) символе I на основании сравнения упомянутой абсолютной величины разности оценок фаз |Фn-Фn-1| с двумя пороговыми значениями разности фаз
В выражении (1) & - знак логического умножения.In expression (1), & is the sign of logical multiplication.
Известен демодулятор сигналов относительной фазовой модуляции [1], состоящий из последовательно соединенных фильтра и первого блока выделения знака, первого и второго корреляторов, первого и второго блоков стробирования, решающего блока, выход которого служит выходом демодулятора, из генератора опорного колебания, фазовращателя, второго и третьего блоков выделения знака, генератора тактовых импульсов, из блока формирования оценки фазы, в свою очередь, состоящего из первого и второго инверторов, четвертого и пятого блоков выделения знака, коммутатора, из первого и второго блоков вычисления модуля, блока сравнения, первого генератора констант и первого сумматора. Решающий блок, в свою очередь, состоит из последовательно соединенных блока задержки, третьего инвертора, второго сумматора, третьего блока вычисления модуля, третьего сумматора, шестого блока выделения знака, а также из второго генератора констант, четвертого сумматора, седьмого блока выделения знака, четвертого инвертора, блока логического умножения. Причем второй вход второго сумматора соединен с входом блока задержки и служит входом решающего блока, второй вход третьего сумматора подключен к первому выходу второго генератора констант, выход шестого блока выделения знака соединен с первым входом блока логического умножения, выход которого соединен с выходом решающего блока и служит выходом демодулятора. Выход первого блока выделения знака подключен к соединенным вместе первым входам первого и второго корреляторов; выход генератора опорного колебания подключен к соединенным вместе входам фазовращателя и второго блока выделения знака, выход которого соединен со вторым входом первого коррелятора; выход фазовращателя соединен с входом третьего блока выделения знака, выход последнего подключен ко второму входу второго коррелятора; входы установки обоих корреляторов соединены вместе и подключены к первому выходу генератора тактовых импульсов, второй выход которого подключен к соединенным вместе вторым входам первого и второго блоков стробирования. Первый вход первого блока стробирования соединяется с выходом первого коррелятора, первый вход второго блока стробирования соединяется с выходом второго коррелятора. Первый вход блока формирования оценки фазы, подключенный к выходу первого блока стробирования, подключен также к соединенным вместе первому информационному входу коммутатора, входу первого инвертора, входу четвертого блока выделения знака, входу первого блока вычисления модуля. Второй вход блока формирования оценки фазы, подключенный к выходу второго блока стробирования, подключен также к соединенным вместе второму информационному входу коммутатора, входу второго инвертора, входу пятого блока выделения знака, входу второго блока вычисления модуля, выход первого инвертора подключен к третьему информационному входу коммутатора; выход второго инвертора соединен с четвертым информационным входом коммутатора, выход четвертого блока выделения знака подключен к соединенным вместе пятому управляющему входу коммутатора и первому управляющему входу первого генератора констант, выход пятого блока выделения знака подключен к соединенным вместе шестому управляющему входу коммутатора и второму управляющему входу первого генератора констант. Выход первого блока вычисления модуля подключен к первому входу блока сравнения; выход второго блока вычисления модуля подключен ко второму входу блока сравнения, выход которого, в свою очередь, подключен к соединенным вместе седьмому управляющему входу коммутатора и третьему управляющему входу первого генератора констант. Выход коммутатора подключен к первому входу первого сумматора, второй вход которого соединен с выходом первого генератора констант. Выход первого сумматора, служащий выходом блока оценки фазы, подключен к входу решающего блока. Вход фильтра служит входом демодулятора.Known demodulator of signals of relative phase modulation [1], consisting of a series-connected filter and a first sign extraction unit, first and second correlators, first and second gating units, a deciding unit, the output of which serves as the output of the demodulator, from the reference oscillator, phase shifter, second and the third sign allocation blocks, a clock pulse generator, from the phase estimation generation block, in turn, consisting of the first and second inverters, the fourth and fifth sign allocation blocks a, a switch, from the first and second blocks of the calculation module, the comparison unit, the first generator of constants and the first adder. The decisive unit, in turn, consists of a series-connected delay unit, a third inverter, a second adder, a third module calculation unit, a third adder, a sixth symbol extraction unit, and also a second constant generator, a fourth adder, a seventh symbol extraction unit, and a fourth inverter block of logical multiplication. Moreover, the second input of the second adder is connected to the input of the delay unit and serves as the input of the deciding unit, the second input of the third adder is connected to the first output of the second constant generator, the output of the sixth sign extraction unit is connected to the first input of the logical multiplication unit, the output of which is connected to the output of the deciding unit and serves demodulator output. The output of the first sign extraction unit is connected to the first inputs of the first and second correlators connected together; the output of the reference oscillation generator is connected to the inputs of the phase shifter and the second sign extraction unit connected together, the output of which is connected to the second input of the first correlator; the phase shifter output is connected to the input of the third sign extraction unit, the output of the latter is connected to the second input of the second correlator; the installation inputs of both correlators are connected together and connected to the first output of the clock generator, the second output of which is connected to the second inputs of the first and second gating units connected together. The first input of the first gating unit is connected to the output of the first correlator, the first input of the second gating unit is connected to the output of the second correlator. The first input of the phase estimation forming unit connected to the output of the first gating unit is also connected to the first information input of the switch connected together, the input of the first inverter, the input of the fourth sign extraction unit, and the input of the first module calculation unit. The second input of the phase estimation forming unit connected to the output of the second strobing unit is also connected to the second information input of the switch connected together, the input of the second inverter, the input of the fifth character allocation unit, the input of the second module calculation unit, the output of the first inverter is connected to the third information input of the switch; the output of the second inverter is connected to the fourth information input of the switch, the output of the fourth sign allocation unit is connected to the fifth control input of the switch and the first control input of the first constant generator, the output of the fifth sign selection unit is connected to the sixth control input of the switch connected to the second control input of the first generator constants. The output of the first module calculation unit is connected to the first input of the comparison unit; the output of the second module calculation unit is connected to the second input of the comparison unit, the output of which, in turn, is connected to the seventh control input of the switch and the third control input of the first constant generator connected together. The output of the switch is connected to the first input of the first adder, the second input of which is connected to the output of the first constant generator. The output of the first adder, which serves as the output of the phase estimator, is connected to the input of the decision unit. The input of the filter serves as the input of the demodulator.
Работа известного способа заключается в последовательной реализации известным устройством демодуляции сигналов относительной модуляции следующих действий.The work of the known method consists in the sequential implementation of a known device for demodulating signals of relative modulation of the following actions.
1. Приходящий по каналу связи сигнал S(t) поступает со входа демодулятора на вход фильтра, в котором осуществляется ослабление частотных составляющих, находящихся вне полосы частот демодулируемого сигнала. С выхода фильтра сигнал поступает на первый блок выделения знака, на выходе которого формируется последовательность прямоугольных импульсов Sn(t), соответствующая знаку мгновенных значений демодулируемого сигнала S(t).1. The signal S (t) arriving through the communication channel is supplied from the input of the demodulator to the input of the filter, in which the attenuation of the frequency components outside the frequency band of the demodulated signal is carried out. From the filter output, the signal enters the first sign extraction unit, at the output of which a sequence of rectangular pulses Sn (t) is formed, corresponding to the sign of the instantaneous values of the demodulated signal S (t).
В выражении (2) и в других приведенных ниже выражениях, с применением уточняющих условий, знак препинания "," (запятая) после указания соответствующего условия эквивалентен альтернативному союзу "или".In expression (2) and in the other expressions below, using the qualifying conditions, the punctuation mark "," (comma) after specifying the corresponding condition is equivalent to the alternative union "or".
2. Последовательность прямоугольных импульсов Sn(t) с выхода первого блока выделения знака подается на соединенные вместе первые входы первого и второго корреляторов. На вторые входы корреляторов с выходов второго и третьего блоков выделения знака подаются опорные сигналы - пара ортогональных последовательностей прямоугольных импульсов cn(t) и sn(t), соответствующих знаку мгновенных значений синфазного cos(2π·f0·t) и квадратурного sin(2π·f0·t) сигналов с частотой fy, равной средней частоте демодулируемого сигнала, и описываемых выражениями (3а), (3б).2. The sequence of rectangular pulses Sn (t) from the output of the first sign extraction unit is fed to the first inputs of the first and second correlators connected together. Reference signals are supplied to the second inputs of the correlators from the outputs of the second and third sign extraction blocks — a pair of orthogonal sequences of rectangular pulses cn (t) and sn (t) corresponding to the sign of the instantaneous values of the in-phase cos (2π · f 0 · t) and quadrature sin (2π · F 0 · t) of signals with a frequency fy equal to the average frequency of the demodulated signal and described by expressions (3a), (3b).
Входной сигнал второго блока выделения знака, обозначаемый cos(2π·f0·t), формируется в генераторе опорного колебания. На вход третьего блока выделения знака подается сигнал sin(2π·f0·t), квадратурный выходному сигналу генератора опорного колебания. Формирование квадратурного сигнала sin(2π·f0·t) осуществляется фазовращателем.The input signal of the second sign extraction unit, denoted by cos (2π · f 0 · t), is generated in the reference oscillator. The signal sin (2π · f 0 · t), a quadrature output signal of the reference oscillation generator, is fed to the input of the third sign extraction unit. The formation of the quadrature signal sin (2π · f 0 · t) is carried out by the phase shifter.
На выходах первого и второго корреляторов формируются сигналы Y(t) и X(t), которые являются корреляционными функциями последовательности прямоугольных импульсов Sn(t) и опорных сигналов cn(t) и sn(t) соответственно.The outputs of the first and second correlators generate signals Y (t) and X (t), which are the correlation functions of a sequence of rectangular pulses Sn (t) and reference signals cn (t) and sn (t), respectively.
3. В момент времени t=n·T, соответствующий моменту окончания n-го элемента демодулируемого сигнала ОФМ, по управляющему сигналу со второго выхода генератора тактовых импульсов через первый и второй блоки стробирования отсчеты Yn и Хn упомянутых корреляционных функций подаются на первый и второй входы блока формирования оценки фазы соответственно; значения отсчетов Yn и Хn корреляционных функций описываются выражениями:3. At the time t = n · T, corresponding to the end time of the n-th element of the OFM demodulated signal, according to the control signal from the second output of the clock generator, the samples Y n and X n of the mentioned correlation functions are fed to the first and the second inputs of the phase estimation forming unit, respectively; the values of the samples Y n and X n correlation functions are described by the expressions:
После этого управляющим сигналом с первого выхода генератора тактовых импульсов осуществляется сброс корреляторов, после чего в корреляторах начинается вычисление корреляционных функций Y(t) и X(t) на следующем (n+1)-м элементе демодулируемого сигнала.After that, the control signal from the first output of the clock generator resets the correlators, after which the correlation functions start calculating the correlation functions Y (t) and X (t) on the next (n + 1) th element of the demodulated signal.
Генератор тактовых импульсов строится таким образом, чтобы моменты появления его выходных сигналов соответствовали границам элементов демодулируемого сигнала.The clock generator is constructed in such a way that the moments of appearance of its output signals correspond to the boundaries of the elements of the demodulated signal.
Как следует из выражений (4a) и (4б), отсчеты Yn и Хn представляют собой проекции последовательности прямоугольных импульсов Sn(t) на опорные сигналы cn(t) и sn(t) соответственно. При изменении начальной фазы φ демодулируемого сигнала S(t) на интервале (-π,π) отсчеты Yn и Хn описываются выражениями:As follows from expressions (4a) and (4b), the samples Y n and X n are the projections of a sequence of rectangular pulses Sn (t) onto the reference signals cn (t) and sn (t), respectively. When changing the initial phase φ of the demodulated signal S (t) on the interval (-π, π), the samples Y n and X n are described by the expressions:
при этом:wherein:
где k - произвольное целое число,where k is an arbitrary integer,
Как видно из выражений (5)÷(8), функции Yn(φ) и Хn(φ) имеют размерность угловых единиц, в данном случае радиан; это позволяет использовать функции Yn(φ) и Хn(φ) в прототипе для получения в соответствии с правилом (1) оценки фазы Фn демодулируемого сигнала.As can be seen from expressions (5) ÷ (8), the functions Y n (φ) and X n (φ) have the dimension of angular units, in this case, radians; this makes it possible to use the functions Y n (φ) and X n (φ) in the prototype to obtain, in accordance with rule (1), an estimate of the phase Φ n of a demodulated signal.
4. Отсчет Yn с первого входа блока формирования оценки фазы поступает на соединенные вместе первый информационный вход коммутатора, вход первого инвертора, вход третьего блока выделения знака и вход первого блока вычисления модуля. Одновременно отсчет Хn со второго входа блока оценки фазы поступает на соединенные вместе второй информационный вход коммутатора, вход второго инвертора, вход четвертого блока выделения знака и вход второго блока вычисления модуля. Проинвертированный в первом инверторе отсчет Yn подается на третий информационный вход коммутатора, на четвертый информационный вход коммутатора подается проинвертированный во втором инверторе отсчет Хn. Знак отсчета Yn с выхода третьего блока выделения знака подается на соединенные вместе пятый управляющий вход коммутатора и первый управляющий вход первого генератора констант. Знак отсчета Хn с выхода четвертого блока выделения знака подается на соединенные вместе шестой управляющий вход коммутатора и второй управляющий вход первого генератора констант. На соединенные вместе седьмой управляющий вход коммутатора и третий управляющий вход первого генератора констант из блока сравнения подается результат сравнения абсолютных значений отсчетов |Yn| и |Хn|, вычисленных в первом и втором блоках вычисления модуля соответственно. Выходной сигнал коммутатора поступает на первый вход первого сумматора, на второй вход которого подается сигнал с выхода первого генератора констант.4. The count Y n from the first input of the phase estimation forming unit is supplied to the first information input of the switch connected together, the input of the first inverter, the input of the third sign extraction unit and the input of the first module calculation unit. Simultaneously, the countdown X n from the second input of the phase estimation unit is supplied to the second information input of the switch connected together, the input of the second inverter, the input of the fourth sign extraction unit and the input of the second module calculation unit. The count Y n inverted in the first inverter is supplied to the third information input of the switch, the count X n inverted in the second inverter is fed to the fourth information input of the switch. The reference sign Y n from the output of the third sign extraction unit is fed to the fifth control input of the switch and the first control input of the first constant generator connected together. The reference sign X n from the output of the fourth sign extraction unit is supplied to the sixth control input of the switch and the second control input of the first constant generator connected together. The seventh control input of the switch and the third control input of the first constant generator connected from the comparison unit are fed with the result of comparing the absolute values of the samples | Y n | and | X n | calculated in the first and second blocks of the module calculation, respectively. The output signal of the switch goes to the first input of the first adder, to the second input of which a signal is output from the output of the first constant generator.
На выходе первого сумматора в соответствии с правилом (1) формируется оценка фазы Фn демодулируемого сигнала.At the output of the first adder in accordance with rule (1), an estimate of the phase Φ n of the demodulated signal is formed.
Оценка фазы Фn демодулируемого сигнала с выхода блока формирования оценки фазы (с выхода первого сумматора) поступает на вход решающего блока.The phase estimate Ф n of the demodulated signal from the output of the phase estimation forming unit (from the output of the first adder) is input to the decision block.
5. В решающем блоке на выходе второго сумматора формируется разность оценок фазы Фn и Фn-1, где Фn-1 - соответствует оценке фазы, полученной на предыдущем (n-1)-м элементе демодулируемого сигнала. Упомянутая оценка фазы Фn-1, полученная на предыдущем (n-1)-м элементе демодулируемого сигнала, подается на первый вход второго сумматора с выхода блока задержки через третий инвертор. Оценки фазы, последовательно поступающие на вход блока задержки, сохраняются в нем на время, равное длительности элемента демодулируемого сигнала. С выхода третьего блока вычисления модуля сигнал, соответствующий абсолютному значению разности оценок фаз |Фn-Фn-1|, подается на соединенные вместе первые входы третьего и четвертого сумматоров. На второй вход третьего сумматора из второго генератора констант подается сигнал, соответствующий числу
При таком выполнении решающего блока в нем реализуется следующее правило принятия решения о значении демодулированного символа I:With this execution of the decisive block, it implements the following decision rule on the value of the demodulated symbol I:
Недостатком известных способа и устройства [1] являются ограниченные функциональные возможности, связанные с недостаточной помехозащищенностью демодуляции сигналов. Покажем это.A disadvantage of the known method and device [1] are the limited functionality associated with insufficient noise immunity of signal demodulation. Show it.
Предположим, что на вход демодулятора действует сумма взаимно независимых полезного сигнала ОФМ S(t) и аддитивной помехи ξ(t); обозначим эту сумму через Z(t)Suppose that the sum of mutually independent useful OFM signal S (t) and additive interference ξ (t) acts on the demodulator input; we denote this sum by Z (t)
После прохождения фильтра случайный процесс Z(t) подается на вход первого блока выделения знака, в котором подвергается нелинейному преобразованию, на его выходе формируется двоичная импульсная последовательность Zn(t) амплитудой, равной ±1. Статистические характеристики сформированной импульсной последовательности Zn(t) на выходе первого блока выделения знака определяются двумерной плотностью распределения W2[S(t),ξ(t)] суммы демодулируемого сигнала S(t) и аддитивной помехи ξ(t). Методика определения закона распределения выходных сигналов нелинейных преобразователей приведена в [2].After passing through the filter, a random process Z (t) is fed to the input of the first sign extraction unit, in which it undergoes non-linear transformation, and a binary pulse sequence Zn (t) is formed at its output with an amplitude of ± 1. The statistical characteristics of the generated pulse sequence Zn (t) at the output of the first sign extraction unit are determined by the two-dimensional distribution density W 2 [S (t), ξ (t)] of the sum of the demodulated signal S (t) and additive interference ξ (t). The methodology for determining the distribution law of the output signals of nonlinear converters is given in [2].
Далее сформированная импульсная последовательность Zn(t) подается на соединенные вместе первые входы первого и второго корреляторов. На вторые входы корреляторов с выходов первого и второго блоков выделения знака подаются опорные сигналы - пара ортогональных последовательностей прямоугольных импульсов cn(t) и sn(t). В первом и втором корреляторах осуществляется вычисление пары корреляционных функций сформированной импульсной последовательности Zn(t) и ортогональных последовательностей прямоугольных импульсов cn(t) и sn(t) соответственно.Next, the generated pulse sequence Zn (t) is fed to the first inputs of the first and second correlators connected together. Reference signals, a pair of orthogonal sequences of rectangular pulses cn (t) and sn (t), are fed to the second inputs of the correlators from the outputs of the first and second blocks of the sign extraction. In the first and second correlators, a pair of correlation functions of the generated pulse sequence Zn (t) and orthogonal sequences of rectangular pulses cn (t) and sn (t) are calculated, respectively.
Определение закона распределения сформированной импульсной последовательности Zn(t) в общем виде затруднено, а зачастую - невозможноThe determination of the distribution law of the generated impulse sequence Zn (t) in the general form is difficult, and often impossible
[2]. Учитывая, что выходной сигнал первого блока выделения знака Zn(t) является случайным процессом, представляющим собой бинарную последовательность импульсов со случайно изменяющейся длительностью, любую его реализацию (напомним, конкретный вид, который случайный процесс принимает в данном опыте, называется реализацией случайного процесса) можно представить в виде суммы двоичной последовательность прямоугольных импульсов Sn(t) и некоторой дополняющей трехуровневой импульсной последовательности ζn(t).[2]. Considering that the output signal of the first sign extraction unit Zn (t) is a random process, which is a binary sequence of pulses with a randomly varying duration, any implementation (recall, the specific form that a random process takes in this experiment is called the implementation of a random process) represent as a sum of a binary sequence of rectangular pulses Sn (t) and some complementary three-level pulse sequence ζn (t).
Последовательность Sn(t) на длительности элемента сигнала представляет собой бинарную последовательностью импульсов скважности 2. Дополняющая импульсная последовательность ζn(t) представляет собой трехуровневую последовательность импульсов, положение которых на оси времени и длительность меняются случайным образом, амплитуда указанных импульсов также случайна и характеризуется значениями {-2, 0, 2}. Пример одной из реализации выходного сигнала первого блока выделения знака Zn(t), a также соответствующие ей реализации последовательностей Sn(t) и ζn(t) представлены на фиг.1.The sequence Sn (t) over the duration of the signal element is a binary sequence of
Основываясь на [3, C.131], можно утверждать, что статистические характеристики изменения длительности импульсов в импульсной последовательности Zn(t) соответствуют статистическим характеристикам суммы демодулируемого сигнала S(t) и аддитивной помехи ξ(t). Это позволяет применить указанную модель, выражение (11), для качественной оценки влияния аддитивной помехи ξ(t) на помехозащищенность демодуляции сигнала S(t).Based on [3, C.131], it can be argued that the statistical characteristics of the change in the pulse duration in the pulse sequence Zn (t) correspond to the statistical characteristics of the sum of the demodulated signal S (t) and additive interference ξ (t). This allows us to use this model, expression (11), for a qualitative assessment of the influence of additive interference ξ (t) on the noise immunity of signal demodulation S (t).
В соответствии с последовательностью действий, выполняемых в известных способе и устройстве [1], в момент времени t=n·T, соответствующий моменту окончания n-го элемента демодулируемого сигнала ОФМ, отсчеты упоминавшихся корреляционных функций, полученных в первом и втором корреляторах, подаются на первый и второй входы блока формирования оценки фазы. В соответствии с выражением (11) после подстановки Zn(t) получаем, что значения отсчетов корреляционных функций, обозначим их YnZ и ХnZ, равны:In accordance with the sequence of actions performed in the known method and device [1], at time t = n · T, corresponding to the end time of the nth element of the demodulated OFM signal, the samples of the mentioned correlation functions obtained in the first and second correlators are fed to the first and second inputs of the phase estimation forming unit. In accordance with expression (11), after substituting Zn (t), we obtain that the values of the samples of the correlation functions, denoted by Y nZ and X nZ , are equal to:
где yn, хn - значения отсчетов функций корреляции дополняющей импульсной последовательности ζn(t) и пары опорных ортогональных сигналов cn(t) и sn(t) соответственно, измеренных в момент окончания n-го элемента демодулируемого сигнала S(t).where y n , x n are the values of the correlation functions of the complementary pulse sequence ζn (t) and the pair of reference orthogonal signals cn (t) and sn (t), respectively, measured at the end of the nth element of the demodulated signal S (t).
После подстановки полученных значений отсчетов корреляционных функций, выражения (12а), (12б), в выражение (1) получаем оценку фазы демодулируемого сигнала ФnZ, учитывающую действие аддитивной помехи ξ(t) на демодулируемый сигнал S(t).After substituting the obtained values of the samples of the correlation functions, expressions (12a), (12b), into expression (1), we obtain an estimate of the phase of the demodulated signal Φ nZ , taking into account the effect of the additive noise ξ (t) on the demodulated signal S (t).
Если аддитивная помеха ξ(t) является случайным процессом, стационарным в узком смысле [2], то значения отсчетов yn, хn функций корреляции дополняющей импульсной последовательности ζn(t) и пары опорных ортогональных сигналов cn(t) и sn(t) по аналогии с выражением (8) должны удовлетворять условию:If the additive interference ξ (t) is a random process stationary in the narrow sense [2], then the values of the samples y n , x n of the correlation functions of the complementary pulse sequence ζn (t) and the pair of reference orthogonal signals cn (t) and sn (t) by analogy with expression (8) must satisfy the condition:
где Δmax - некоторая положительная величина, пропорциональная среднеквадратическому отклонению σξ аддитивной помехи ξ(t).where Δ max is a certain positive value proportional to the standard deviation σ ξ of the additive noise ξ (t).
Так как на практике при реализации поэлементной демодуляции (приема) сигнала ОФМ его мощность PS должна превышать дисперсию аддитивной помехи сг2, то имеет место неравенство
Если дополняющая импульсная последовательность ζn(t) оказывается синфазной одному из опорных ортогональных сигналов cn(t) или sn(t), то абсолютное значение отсчета функций корреляции дополняющей импульсной последовательности ζn(t) и соответствующего опорного сигнала будет максимально и равняться по модулю Δmax, а значение отсчета функций корреляции дополняющей импульсной последовательности ζn(t) и другого опорного сигнала обращаться в нуль.If the complementary pulse sequence ζn (t) turns out to be in phase with one of the reference orthogonal signals cn (t) or sn (t), then the absolute value of the count of the correlation functions of the complementary pulse sequence ζn (t) and the corresponding reference signal will be maximum and equal modulo Δ max , and the reference value of the correlation functions of the complementary pulse sequence ζn (t) and another reference signal go to zero.
Если предположить, что дополняющая импульсная последовательность ζn(t) синфазна опорному сигналу сn(t) и коэффициент их взаимной корреляции является положительной величиной, то будем иметь yn=Δmax, хn=0. После подстановки значений yn и хn в выражение (13) видно, что из-за действия аддитивной помехи полученная оценка фазы ФnZ отличается от значения Фn, задаваемого выражением (1), на величину ΔФnZ. Такое же отличие ФnZ и Фn будет наблюдаться при синфазности дополняющей импульсной последовательности ζn(t) другому опорному сигналу sn(t).If we assume that the complementary pulse sequence ζn (t) is in phase with the reference signal cn (t) and the cross-correlation coefficient is positive, then we will have y n = Δ max , x n = 0. After substituting the values of y n and x n into expression (13), it is seen that, due to the action of additive interference, the obtained estimate of the phase Φ nZ differs from the value Φ n specified by expression (1) by ΔΦ nZ . The same difference Φ nZ and Φ n will be observed when the complementary pulse sequence ζn (t) is in phase with the other reference signal sn (t).
Максимальное значение абсолютной величины отличия упомянутой оценки фазы |ΔФnZmax| может достигать величиныThe maximum value of the absolute value of the difference of the mentioned phase estimation | ΔФ nZmax | can reach
Такая величина абсолютного значения отличия оценки фазы |ΔФnZmax| объясняется тем, что в известных способе и устройстве [1] получение оценки фазы Фn, соответственно ФnZ, в момент окончания его n-го элемента независимо от значения начальной фазы φ принимаемого сигнала S(t) всегда осуществляется с поочередным использованием отсчетов только одной из упомянутых корреляционных функций: либо Yn (YnZ), либо Хn (ХnZ). Фактически, получение оценки фазы Фn с применением правила (1) в прототипе-способе и прототипе-устройстве [1] осуществляется с использованием части энергии демодулируемого сигнала S(t).Such a magnitude of the absolute value of the difference in the estimation of the phase | ΔФ nZmax | due to the fact that in the known method and device [1] obtaining an estimate of the phase Φ n , respectively Φ nZ , at the time of the end of its nth element, regardless of the value of the initial phase φ of the received signal S (t), is always carried out using alternately using only one of the mentioned correlation functions: either Y n (Y nZ ) or X n (X nZ ). In fact, obtaining an estimate of the phase Ф n using rule (1) in the prototype method and the prototype device [1] is carried out using part of the energy of the demodulated signal S (t).
Целью предлагаемого изобретения является расширение его функциональных возможностей путем повышения помехозащищенности демодуляции сигналов относительной фазовой модуляции за счет более полного использования энергии демодулируемых сигналов.The aim of the invention is to expand its functionality by increasing the noise immunity of the demodulation of signals of relative phase modulation due to a more complete use of the energy of demodulated signals.
Поставленная цель достигается тем, что в способе демодуляции сигналов ОФМ, заключающемся в фильтрации демодулируемого сигнала S(t), в формировании из упомянутого отфильтрованного демодулируемого сигнала S(t) последовательности прямоугольных импульсов Sn(t), соответствующих знаку его мгновенных значений, в генерации двух опорных последовательностей прямоугольных импульсов cn(t) и sn(t), соответствующих знаку мгновенных значений синфазного cos(2πf0t) и квадратурного sin(2πf0t) сигналов с частотой f0, равной средней частоте демодулируемого сигнала, в получении на длительности Т каждого элемента демодулируемого сигнала S(f) двух корреляционных функций Y(t), X(t) сформированной последовательности прямоугольных импульсов Sn(t) c упомянутыми опорными последовательностями прямоугольных импульсов cn(t) и sn(t) соответственно, во взятии отсчетов Yn, Хn указанных корреляционных функций в момент окончания элемента сигнала, в использовании упомянутых отсчетов Yn, Хn указанных корреляционных функций для получения оценки фазы Фn на данном n-м элементе сигнала S(t), в вычислении абсолютной величины разности оценок фаз |Фn-Фn-1|, полученных на данном и предыдущем элементах демодулируемого сигнала S(t), принятии решения о демодулированном (принятом) символе I на основании сравнения упомянутой абсолютной величины разности оценок фаз |Фn-Фn-1| с двумя пороговыми значениями разности фаз
в правиле (16) знак препинания "," (запятая) после указания соответствующего условия эквивалентен альтернативному союзу "или";in rule (16), the punctuation mark "," (comma) after specifying the relevant condition is equivalent to the alternative union "or";
выражения в скобках, составляющие соответствующие условия, (Yn>0), (Хn>0), (Yn≤0) и (Хn≤0) имеют смысл логических переменных; & - знак логического умножения.expressions in brackets that make up the corresponding conditions, (Y n > 0), (X n > 0), (Y n ≤ 0) and (X n ≤ 0) have the meaning of logical variables; & is the sign of logical multiplication.
Для этого в демодуляторе сигналов ОФМ, состоящем из последовательно соединенных фильтра и первого блока выделения знака, а также из первого и второго корреляторов, первого и второго блоков стробирования, из генератора опорного колебания, фазовращателя, второго и третьего блоков выделения знака, генератора тактовых импульсов, из последовательно соединенных блока формирования оценки фазы, решающего блока, в свою очередь, состоящего из последовательно соединенных блока задержки, первого инвертора, первого сумматора, блока вычисления модуля, второго сумматора, четвертого блока выделения знака, а также из последовательно соединенных первого генератора констант, третьего сумматора, пятого блока выделения знака, второго инвертора, блока логического умножения; выход которого соединен с выходом решающего блока и служит выходом демодулятора, входом которого служит вход фильтра, причем второй вход первого сумматора соединен с входом блока задержки и служит входом решающего блока, второй вход второго сумматора подключен ко второму выходу первого генератора констант, выход четвертого блока выделения знака соединен со вторым входом блока логического умножения, выход первого блока выделения знака подключен к соединенным вместе первым входам первого и второго корреляторов; выход генератора опорного колебания подключен к соединенным вместе входам фазовращателя и второго блока выделения знака, выход которого соединен со вторым входом первого коррелятора; выход фазовращателя соединен с входом третьего блока выделения знака, выход последнего подключен ко второму входу второго коррелятора; входы установки обоих корреляторов соединены вместе и подключены к первому выходу генератора тактовых импульсов, второй выход которого подключен к соединенным вместе вторым входам первого и второго блоков стробирования, первый вход первого блока стробирования соединяется с выходом первого коррелятора, первый вход второго блока стробирования соединяется с выходом второго коррелятора. Выход первого блока стробирования соединен с первым входом блока формирования оценки фазы, второй вход которого подключен к выходу второго блока стробирования. В свою очередь, блок формирования оценки фазы включает в себя последовательно соединенные четвертый сумматор и пятый сумматор, выход которого подключен к первому информационному входу коммутатора, последовательно соединенные шестой сумматор, третий инвертор, седьмой сумматор, выход которого подключен ко второму информационному входу коммутатора, последовательно соединенные четвертый инвертор, восьмой сумматор, выход которого подключен к третьему информационному входу коммутатора, также в состав блока формирования оценки фазы входят девятый сумматор, выход которого подключен к четвертому информационному входу коммутатора, пятый инвертор, второй генератор констант и блок деления на два, выход которого является выходом блока оценки фазы. Причем к первому входу блока оценки фазы подключены соединенные вместе первый вход четвертого сумматора, первый вход шестого сумматора и пятый управляющий вход коммутатора, ко второму входу блока оценки фазы подключены соединенные вместе второй вход шестого сумматора, шестой управляющий вход коммутатора и вход пятого инвертора, подключенного своим выходом ко второму входу четвертого сумматора, второй вход пятого сумматора подключен к первому выходу второго генератора констант, второй выход которого подключен ко второму входу седьмого сумматора, третий выход второго генератора констант соединен со вторым входом восьмого сумматора, четвертый выход второго генератора констант соединен со вторым входом девятого сумматора, первый вход которого подключен к выходу шестого сумматора, вход четвертого инвертора подключен к выходу четвертого сумматора, выход коммутатора соединен с входом блока деления на два.To do this, in the OFM signal demodulator, consisting of a series-connected filter and a first sign extraction unit, as well as from the first and second correlators, the first and second gating units, from a reference oscillation generator, a phase shifter, a second and third sign extraction units, a clock pulse generator, from a series-connected phase estimation forming unit, a decision block, in turn, consisting of a series-connected delay unit, a first inverter, a first adder, a mode calculation unit A, the second adder, the fourth sign extraction unit, and also from the first constant generator, the third adder, the fifth sign extraction unit, the second inverter, the logical multiplication unit; the output of which is connected to the output of the decision block and serves as the output of the demodulator, the input of which is the input of the filter, the second input of the first adder connected to the input of the delay unit and serves as the input of the decision block, the second input of the second adder is connected to the second output of the first constant generator, the output of the fourth allocation block the sign is connected to the second input of the logical multiplication unit, the output of the first sign extraction unit is connected to the first inputs of the first and second correlators connected together; the output of the reference oscillation generator is connected to the inputs of the phase shifter and the second sign extraction unit connected together, the output of which is connected to the second input of the first correlator; the phase shifter output is connected to the input of the third sign extraction unit, the output of the latter is connected to the second input of the second correlator; the installation inputs of both correlators are connected together and connected to the first output of the clock generator, the second output of which is connected to the second inputs of the first and second gating units connected together, the first input of the first gating unit is connected to the output of the first correlator, the first input of the second gating unit is connected to the output of the second correlator. The output of the first strobing unit is connected to the first input of the phase estimation forming unit, the second input of which is connected to the output of the second strobing unit. In turn, the phase estimation generation unit includes a fourth adder and a fifth adder connected in series, the output of which is connected to the first information input of the switch, a sixth adder connected in series, a third inverter, a seventh adder, the output of which is connected to the second information input of the switch, connected in series the fourth inverter, the eighth adder, the output of which is connected to the third information input of the switch, is also a part of the phase estimation forming unit m is the ninth adder, the output of which is connected to the fourth information input of the switch, the fifth inverter, the second constant generator and the division unit by two, the output of which is the output of the phase estimator. Moreover, the first input of the fourth adder, the first input of the sixth adder and the fifth control input of the switch connected together to the first input of the phase estimation unit, the second input of the sixth adder, the sixth control input of the switch and the input of the fifth inverter connected to its an output to the second input of the fourth adder, the second input of the fifth adder is connected to the first output of the second constant generator, the second output of which is connected to the second input of the seventh about the adder, the third output of the second constant generator is connected to the second input of the eighth adder, the fourth output of the second constant generator is connected to the second input of the ninth adder, the first input of which is connected to the output of the sixth adder, the input of the fourth inverter is connected to the output of the fourth adder, the output of the switch is connected to the input block division into two.
Заявляемое изобретение поясняется примером конкретного выполнения демодулятора сигналов ОФМ, приведенного на фигуре 2, содержащего фильтр 1, первый блок выделения знака 2, первый 3 и второй 4 корреляторы, первый 5 и второй 6 блоки стробирования, генератор опорного колебания 7, фазовращатель 8, второй 9 и третий 10 блоки выделения знака, генератор тактовых импульсов 11, блок формирования оценки фазы 12, решающий блок 13, состоящий из блока задержки 14, первого инвертора 15, первого сумматора 16, блока вычисления модуля 17, второго сумматора 18, четвертого блока выделения знака 19, первого генератора констант 20, третьего сумматора 21, пятого блока выделения знака 22, второго инвертора 23, блока логического умножения 24; в свою очередь, блок формирования оценки фазы 12 включает в себя четвертый 25 и пятый 26 сумматор, коммутатор 27, шестой сумматор 28, третий инвертор 29, седьмой сумматор 30, четвертый инвертор 31, восьмой 32 и девятый 33 сумматоры, пятый инвертор 34, второй генератор констант 35 и блок деления на два 36.The invention is illustrated by an example of a specific embodiment of the OFM signal demodulator shown in FIG. 2, comprising a
Работа заявляемого способа заключается в последовательной реализации заявляемым устройством следующих действий.The work of the proposed method consists in the sequential implementation of the claimed device of the following actions.
1. Приходящий по каналу связи сигнал S(t) поступает со входа демодулятора на вход фильтра 1, в котором осуществляется ослабление частотных составляющих, находящихся вне полосы частот демодулируемого сигнала. С выхода фильтра 1 сигнал поступает на первый блок выделения знака 2, на выходе которого в соответствии с выражением (2) формируется последовательность прямоугольных импульсов Sn(t), соответствующая знаку мгновенных значений демодулируемого сигнала S(t).1. The signal S (t) arriving through the communication channel is supplied from the input of the demodulator to the input of
2. Последовательность прямоугольных импульсов Sn(t) с выхода первого блока выделения знака 2 подается на соединенные вместе первые входы первого 3 и второго 4 корреляторов. На вторые входы корреляторов с выходов второго 9 и третьего 10 блоков выделения знака подаются опорные сигналы - пара ортогональных последовательностей прямоугольных импульсов cn(t) и sn(t), соответствующих знаку мгновенных значений синфазного cos(2π·f0·t) и квадратурного sin(2π·f0·t) сигналов с частотой f0, равной средней частоте демодулируемого сигнала, и описываемых выражениями (3а), (3б). Входной сигнал второго 9 блока выделения знака, обозначаемый cos(2π·f0·t), формируется в генераторе опорного колебания 7. На вход третьего 10 блока выделения знака подается сигнал sin(2π·f0·t), квадратурный выходному сигналу генератора опорного колебания 7. Формирование квадратурного сигнала sin(2π·f0·t) осуществляется в фазовращателе 8.2. The sequence of rectangular pulses Sn (t) from the output of the
3. На выходах первого 3 и второго 4 корреляторов формируются сигналы Y(t) и X(t), которые являются корреляционными функциями последовательности прямоугольных импульсов Sn(t) и опорных сигналов cn(t) и sn(t) соответственно.3. At the outputs of the first 3 and second 4 correlators, signals Y (t) and X (t) are generated, which are correlation functions of a sequence of rectangular pulses Sn (t) and reference signals cn (t) and sn (t), respectively.
4. В момент времени t=n·T, соответствующий моменту окончания n-го элемента демодулируемого сигнала ОФМ, по управляющему сигналу со второго выхода генератора тактовых импульсов 11 через первый 5 и второй 6 блоки стробирования отсчеты Yn и Хn упомянутых корреляционных функций подаются на первый и второй входы блока формирования оценки фазы 12 соответственно; значения отсчетов Yn и Хn корреляционных функций описываются выражениями (4а), (4б).4. At the time t = n · T, corresponding to the end time of the n-th element of the OFM demodulated signal, according to the control signal from the second output of the clock generator 11 through the first 5 and second 6 gating units, the samples Y n and X n of the mentioned correlation functions are supplied to the first and second inputs of the phase estimation forming unit 12, respectively; the values of the samples Y n and X n of the correlation functions are described by expressions (4a), (4b).
После этого управляющим сигналом с первого выхода генератора тактовых импульсов 11 осуществляется сброс корреляторов, после чего в корреляторах начинается вычисление корреляционных функций Y(t) и X(t) на следующем (n+1)-м элементе демодулируемого сигнала. Генератор тактовых импульсов 11 должен строиться таким образом, чтобы моменты появления его выходных сигналов соответствовали границам элементов демодулируемого сигнала.After that, the control signal from the first output of the clock pulse generator 11 is used to reset the correlators, after which the correlation functions start calculating the correlation functions Y (t) and X (t) on the next (n + 1) th element of the demodulated signal. The clock generator 11 should be constructed in such a way that the moments of appearance of its output signals correspond to the boundaries of the elements of the demodulated signal.
5. В момент окончания n-го элемента демодулируемого сигнала ОФМ в блоке оценки фазы 12 из отсчетов Yn и Хn упомянутых корреляционных функций и выходных сигналов второго генератора констант 35 в соответствии с выражением (16) формируется оценка фазы сигнала Фn.5. At the end of the n-th element of the demodulated OFM signal in the phase estimation block 12, from the samples Y n and X n of the mentioned correlation functions and the output signals of the second constant generator 35, an estimate of the phase of the signal Ф n is formed in accordance with expression (16).
Второй генератор констант 35 должен реализоваться таким образом, чтобы на его первом выходе формировался сигнал, соответствующий числу
На выходе последовательно включенных пятого инвертора 34, четвертого сумматора 25 и пятого сумматора 26, то есть на первом информационном входе коммутатора 27, формируется сигнал ψn26, описываемый выражениемAt the output of the fifth inverter 34, the fourth adder 25 and the fifth adder 26, which is sequentially connected, that is, at the first information input of the switch 27, a signal ψ n26 is generated , described by the expression
На выходе последовательно включенных шестого сумматора 28, третьего сумматора 29 и седьмого сумматора 30, то есть на втором информационном входе коммутатора 27, формируется сигнал ψn30, описываемый выражениемAt the output of the sixth adder 28, the third adder 29 and the seventh adder 30, which is sequentially connected, that is, at the second information input of the switch 27, a signal ψ n30 is generated , described by the expression
На выходе последовательно включенных четвертого инвертора 31 и восьмого сумматора 32, то есть на третьем информационном входе коммутатора 27, формируется сигнал ψn32, описываемый выражениемAt the output of the fourth inverter 31 and the eighth adder 32 connected in series, that is, at the third information input of the switch 27, a signal ψ n32 is generated, described by the expression
На выходе девятого сумматора 33, то есть на четвертом информационном входе коммутатора 27, формируется сигнал ψn33, описываемый выражениемAt the output of the ninth adder 33, that is, at the fourth information input of the switch 27, a signal ψ n33 is generated , described by the expression
В зависимости от знаков отсчетов Yn и Хn упомянутых корреляционных функций, поступающих на пятый и шестой управляющие входы коммутатора 27, на его выход выдается один из сигналов, описываемых выражениями (17а)÷(17г).Depending on the signs of the samples Y n and X n of the aforementioned correlation functions received at the fifth and sixth control inputs of the switch 27, one of the signals described by expressions (17a) ÷ (17g) is output.
Если оба отсчета Yn и Хn упомянутых корреляционных функций положительны, то есть выполняется условие (Yn>0)&(Xn>0), то на выход коммутатора 27 подается сигнал с первого информационного входа коммутатора 27, описываемый выражением (17а). При выполнении условия (Yn>0)&(Хn≤0) на выход коммутатора 27 подается сигнал со второго информационного входа коммутатора 27, описываемый выражением (17б); при выполнении условия (Yn≤0)&(Хn≤0) на выход коммутатора 27 подается сигнал с третьего информационного входа коммутатора 27, описываемый выражением (17в); при выполнении условия (Yn≤0)&(Хn>0) на выход коммутатора 27 подается сигнал с четвертого информационного входа коммутатора 27, описываемый выражением (17г).If both samples Y n and X n of the aforementioned correlation functions are positive, that is, the condition (Y n > 0) & (X n > 0) is fulfilled, then the output from the switch 27 is supplied with the signal from the first information input of the switch 27, described by expression (17a) . When the condition (Y n > 0) & (X n ≤ 0) is fulfilled, the signal from the second information input of the switch 27, described by the expression (17b), is supplied to the output of the switch 27; when the condition (Y n ≤0) & (X n ≤0) is fulfilled, the signal from the third information input of the switch 27 is described by the expression (17c) to the output of the switch 27; when the condition (Y n ≤ 0) & (X n > 0) is fulfilled, the signal from the fourth information input of the switch 27, described by the expression (17d), is supplied to the output of the switch 27.
Выходной сигнал коммутатора 27 поступает на вход блока деления на два 36, на выходе которого в соответствии с выражением (16) формируется оценка фазы сигнала Фn.The output signal of the switch 27 is fed to the input of the division unit by two 36, the output of which, in accordance with expression (16), an estimate of the phase of the signal Ф n is formed .
6. Сигнал с выхода блока деления на два 36 подается на вход решающего блока 13, в котором в соответствии с выражением (9) принимается решение о значении демодулированного символа I. Соответствующий сигнал с выхода блока логического умножения 24 о демодулированном (принятом) символе I, "+1" или "-1", выдается на выход демодулятора.6. The signal from the output of the division block by two 36 is fed to the input of the decision block 13, in which, in accordance with expression (9), a decision is made on the value of the demodulated symbol I. The corresponding signal from the output of the logical multiplication block 24 is on the demodulated (received) symbol I, "+1" or "-1" is issued to the output of the demodulator.
Для этого в решающем блоке 13 на выходе второго сумматора 17 формируется разность оценок фазы Фn и Фn-1, где Фn-1 соответствует оценке фазы, полученной на предыдущем (n-1)-м элементе демодулируемого сигнала. Упомянутая оценка фазы Фn-1, полученная на предыдущем (n-1)-м элементе демодулируемого сигнала, подается на первый вход второго сумматора 16 с выхода блока задержки 14 через третий инвертор 15. Оценки фазы, последовательно поступающие на вход блока задержки 14, сохраняются в нем на время, равное длительности элемента демодулируемого сигнала Т. На второй вход второго сумматора 16, соединенного с входом блока задержки 14, подается сигнал, соответствующий оценке фазы, из блока оценки фазы 12.For this, in the decision block 13 at the output of the second adder 17, a phase difference difference Ф n and Ф n-1 is formed , where Ф n-1 corresponds to the phase estimate obtained on the previous (n-1) th element of the demodulated signal. The aforementioned phase estimate Φ n-1 obtained at the previous (n-1) th element of the demodulated signal is supplied to the first input of the second adder 16 from the output of the delay unit 14 through the third inverter 15. The phase estimates sequentially input to the input of the delay unit 14, stored in it for a time equal to the duration of the element of the demodulated signal T. At the second input of the second adder 16 connected to the input of the delay unit 14, a signal corresponding to the phase estimate is supplied from the phase estimator 12.
С выхода третьего блока вычисления модуля 17 сигнал, соответствующий абсолютному значению разности оценок фаз |Фn-Фn-1| на последовательности элементов демодулируемого сигнала, подается на соединенные вместе первые входы второго 18 и третьего 21 сумматоров. На второй вход второго сумматора 18 из первого генератора констант 20 подается сигнал, соответствующий числу
Покажем, что в заявляемом способе и заявляемом устройстве обеспечивается получение оценки фазы Фn с меньшей ошибкой, чем в известных способе и устройстве [1].We show that in the claimed method and the claimed device provides an estimate of the phase f n with a smaller error than in the known method and device [1].
Предположим снова, что на вход демодулятора действует сумма Z(t) демодулируемого сигнала S(t) и аддитивной помехи ξ(t), описываемая выражением (10). После фильтрации в фильтре 1 сумма демодулируемого сигнала S(t) и аддитивной помехи ξ(t) подвергается нелинейному преобразованию в первом блоке выделения знака 2; на его выходе формируется последовательность прямоугольных импульсов Zn(t), соответствующих знаку мгновенных значений Z(t). В соответствии с выражением (11) сформированная последовательность прямоугольных импульсов Zn(t) может быть представлена в виде суммы двоичной последовательности прямоугольных импульсов Sn(t) и дополняющей трехуровневой импульсной последовательности ζn(t).Suppose again that the sum Z (t) of the demodulated signal S (t) and the additive noise ξ (t), described by expression (10), acts on the input of the demodulator. After filtering in
В первом 3 и втором 4 корреляторах осуществляется вычисление двух корреляционных функций Y(t), X(t) сформированной последовательности прямоугольных импульсов Zn(t) с опорными последовательностями прямоугольных импульсов cn(t) и sn(t) соответственно. В момент времени t=n·Т, соответствующий моменту окончания n-го элемента демодулируемого сигнала ОФМ, получаются отсчеты корреляционных функций, которые используются для получения оценки фазы.In the first 3 and second 4 correlators, two correlation functions Y (t), X (t) of the generated sequence of rectangular pulses Zn (t) with the reference sequences of rectangular pulses cn (t) and sn (t), respectively, are calculated. At time t = n · T, which corresponds to the end time of the nth element of the demodulated OFM signal, samples of correlation functions are obtained, which are used to obtain a phase estimate.
Подставляя в правило (16) из выражений (12а), (12б) соответствующие значения отсчетов корреляционных функций YnZ и ХnZ, учитывающих влияний аддитивной помехи, получаем на оценку фазы ФnZ демодулируемого сигнала S(t) на длительности его символа Т, которая из-за действия аддитивной помехи отличается от значения Фn, полученного из правила (16).Substituting into the rule (16) from expressions (12a), (12b) the corresponding values of the samples of the correlation functions Y nZ and X nZ , taking into account the effects of additive noise, we obtain the estimate of the phase Φ nZ of the demodulated signal S (t) on the duration of its symbol T, which due to the action of additive interference, it differs from the value of Ф n obtained from rule (16).
Если предположить, что дополняющая импульсная последовательность ζn(t), уже использованная выше для учета действия аддитивной помехи, оказывается синфазной одному из опорных ортогональных сигналов: cn(t) или sn(t), например, синфазна опорному сигналу cn(t), то на основании выражения (14) имеем |yn|=Δmax, хn=0. Тогда по аналогии с (15) после несложных преобразований получаем, что максимальное значение абсолютной величины отличия |ΔФnZmax| оценки фазы ФnZ, определенной из выражения (18), от оценки фазы Фn, определенной из выражения (16), не превышает величиныIf we assume that the complementary pulse sequence ζn (t), already used above to take into account the effect of additive interference, turns out to be in phase with one of the orthogonal reference signals: cn (t) or sn (t), for example, in phase with the reference signal cn (t), then based on the expression (14) we have | y n | = Δ max , x n = 0. Then, by analogy with (15), after simple transformations, we obtain that the maximum value of the absolute value of the difference | ΔФ nZmax | an estimate of the phase Φ nZ determined from expression (18), from an estimate of the phase Φ n determined from expression (16), does not exceed
Из сравнения выражений (15) и (19) видно, что в условиях действия аддитивной помехи максимальное значение абсолютной величины ошибки оценки фазы ФnZ, получаемой в заявляемых способе и устройстве, в два раза меньше соответствующего значения абсолютной величины ошибки оценки фазы ФnZ, получаемой в прототипе-способе и прототипе-устройстве [1].A comparison of expressions (15) and (19) shows that under the conditions of additive interference, the maximum value of the absolute value of the error of the estimation of the phase Ф nZ obtained in the inventive method and device is two times less than the corresponding value of the absolute value of the error of the estimation of the phase Ф nZ obtained in the prototype method and the prototype device [1].
Указанный эффект достигается в заявляемых способе и устройстве за счет более полного использования энергии демодулируемого (принимаемого) сигнала ОФМ. Как следует из вышеизложенного, применение заявляемого способа и заявляемого устройства может обеспечить энергетический выигрыш до 3 дБ в помехозащищенности демодуляции сигналов ОФМ по сравнению с применением прототипа-способа и прототипа-устройства.The specified effect is achieved in the inventive method and device due to a more complete use of the energy of the demodulated (received) OFM signal. As follows from the foregoing, the use of the proposed method and the claimed device can provide an energy gain of up to 3 dB in the noise immunity of the demodulation of the OFM signals in comparison with the use of the prototype method and prototype device.
Таким образом, достижение положительного эффекта от применения предлагаемого изобретения - расширение его функциональных возможностей путем повышения помехозащищенности демодуляции сигналов относительной фазовой модуляции за счет более полного использования энергии демодулируемых сигналов - можно считать доказанным.Thus, the achievement of a positive effect from the application of the present invention - the expansion of its functionality by increasing the noise immunity of the demodulation of signals of relative phase modulation due to a more complete use of the energy of demodulated signals - can be considered proven.
Выражение (16) соответствует случаю представления оценки фазы Фn на интервале (-π,π).Expression (16) corresponds to the case of the representation of the phase estimate Φ n in the interval (-π, π).
При необходимости задания Фn на интервале (0,2π) получение оценки фазы Фn демодулируемого сигнала S(t) на длительности его символа Т может осуществляться с применением видоизмененного выражения (19). Обозначим получаемую с применением выражения (19) оценку фазы демодулируемого сигнала S(t) на длительности его символа Т через Фn/2π If it is necessary to set Ф n on the interval (0.2π), an estimate of the phase Ф n of the demodulated signal S (t) for the duration of its symbol T can be obtained using the modified expression (19). Let us denote the estimate of the phase of the demodulated signal S (t) obtained using expression (19) for the duration of its symbol T by Φ n / 2π
Для реализации этого варианта способа получения оценки фазы Фn/2π в заявляемом устройстве (см. фиг.2) второй генератор констант 35 должен реализоваться таким образом, чтобы на его первом выходе формировался сигнал, эквивалентный числу
При этом на выходе пятого сумматора 26, то есть на первом информационном входе коммутатора 27, формируется сигнал, описываемый выражениемAt the same time, at the output of the fifth adder 26, that is, at the first information input of the switch 27, a signal is generated, described by the expression
на выходе седьмого сумматора 30, то есть на втором информационном входе коммутатора 27, формируется сигнал, описываемый выражениемat the output of the seventh adder 30, that is, at the second information input of the switch 27, a signal is generated, described by the expression
на выходе восьмого сумматора 32, то есть на третьем информационном входе коммутатора 27, формируется сигнал, описываемый выражениемat the output of the eighth adder 32, that is, at the third information input of the switch 27, a signal is generated, described by the expression
на выходе девятого сумматора 33, то есть на четвертом информационном входе коммутатора 27, формируется сигнал, описываемый выражениемat the output of the ninth adder 33, that is, at the fourth information input of the switch 27, a signal is generated, described by the expression
В остальном работа блока оценки фазы 12 соответствует работе этого блока по первому варианту его построения, описанному выше.Otherwise, the operation of the phase estimation block 12 corresponds to the work of this block according to the first embodiment of its construction described above.
Приведенная последовательность выполнения операций в описанных вариантах реализации способа, а также приведенные состав и соединение блоков в реализации устройства необходимы и достаточны для получения заявленного положительного эффекта.The sequence of operations in the described embodiments of the method, as well as the composition and connection of the blocks in the implementation of the device are necessary and sufficient to obtain the claimed positive effect.
Особенность заявляемых способа и устройства состоит в том, что заявленный положительный результат достигается также, если знаки отношения "≤" и ">" в приведенных в описании неравенствах заменить попарно на знаки отношения "<" и ">" соответственно.A feature of the claimed method and device is that the claimed positive result is also achieved if the signs of the relationship "≤" and ">" in the inequalities given in the description are replaced in pairs by the signs of the relationship "<" and ">", respectively.
Правило принятия решения о значении демодулированного символа I, задаваемое выражением (9), должно применяться в случае, когда в модулированном сигнале сдвиг фазы на π осуществляется при передаче двоичного символа "1". В случаях, когда сдвиг фазы сигнала на π осуществляется при передаче двоичного символа "-1", на выходе демодулятора следует осуществить инверсию значения демодулированного символа I, определенного с применением правила принятия решения (9).The decision rule on the value of the demodulated symbol I, defined by expression (9), should be applied in the case when the phase shift in the modulated signal by π is carried out when transmitting the binary symbol "1". In cases where the phase shift of the signal by π is carried out when transmitting the binary symbol "-1", the output of the demodulator should invert the value of the demodulated symbol I determined using the decision rule (9).
Блоки, входящие в состав заявляемых устройств, известны в технике. Для реализации заявляемых устройств могут быть использованы как соответствующие блоки устройства-прототипа [1], так и блоки, описанные в литературе.The blocks that make up the claimed devices are known in the art. For the implementation of the claimed devices can be used as the corresponding blocks of the prototype device [1], and the blocks described in the literature.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВLIST OF USED SOURCES
1. Пат. РФ 2408996. Способ демодуляции сигналов относительной фазовой модуляцией и устройство для его осуществления. / Абаренов С.П., Кабардин Г.А., Криволапов Г.И. Приоритет от 11.03.2009 г.1. Pat. RF 2408996. Method for demodulating signals by relative phase modulation and device for its implementation. / Abarenov S.P., Kabardin G.A., Krivolapov G.I. Priority March 11, 2009
2. Левин Б.Р. Теоретические основы статистической радиотехники. Кн. первая. - М.: Сов радио, 1969. 752 с.2. Levin B.R. Theoretical foundations of statistical radio engineering. Prince first one. - M.: Sov Radio, 1969.752 s.
3. Гладкий B.C. Вероятностные вычислительные модели. М.: Наука, 1978. 299 с.3. Smooth B.C. Probabilistic Computing Models. M .: Nauka, 1978. 299 p.
Claims (2)
где & - знак логического умножения.1. A method for demodulating OFM signals, which consists in filtering the demodulated signal S (t), in generating from the aforementioned filtered demodulated signal S (t) a sequence of rectangular pulses Sn (t) corresponding to the sign of its instantaneous values, in generating two reference sequences of rectangular pulses cn (t) and sn (t), corresponding to the sign of the instantaneous values of the in-phase cos (2πf о t) and quadrature sin (2πf о t) signals with a frequency f o equal to the average frequency of the demodulated signal, in obtaining, for a duration T, of each element of the demodulated signal S (t) of two correlation functions Y (t), X (t) of the generated sequence of rectangular pulses Sn (t) with the mentioned reference sequences of rectangular pulses cn (t) and sn (t), respectively, in taking samples Y n , X n of the indicated correlation functions at the moment of termination of the signal element, in using the said samples Y n , X n of the indicated correlation functions to obtain an estimate of the phase Ф n on this nth signal element S (t), in calculating the absolute value of the difference of the phase estimates | F n -F n-1 |, obtained yes SG and previous elements demodulated signal S (t), deciding on the demodulated (received) symbol I based on the comparison of said absolute value of phase difference estimates | F n -F n-1 | with two threshold phase difference values
where & is the sign of logical multiplication.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011142109/08A RU2485707C1 (en) | 2011-10-18 | 2011-10-18 | Method to demodulate signals of relative phase modulation and device for its realisation |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011142109/08A RU2485707C1 (en) | 2011-10-18 | 2011-10-18 | Method to demodulate signals of relative phase modulation and device for its realisation |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2011142109A RU2011142109A (en) | 2013-04-27 |
| RU2485707C1 true RU2485707C1 (en) | 2013-06-20 |
Family
ID=48786548
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2011142109/08A RU2485707C1 (en) | 2011-10-18 | 2011-10-18 | Method to demodulate signals of relative phase modulation and device for its realisation |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2485707C1 (en) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2099892C1 (en) * | 1995-05-10 | 1997-12-20 | Сибирская государственная академия телекоммуникаций и информатики | Method and device for relative phase modulated signal demodulation |
| RU2271071C2 (en) * | 2003-07-07 | 2006-02-27 | Александр Петрович Романов | Method and device for demodulating relative phase modulated signals |
| US7133471B2 (en) * | 1998-08-10 | 2006-11-07 | Kamilo Feher | Demodulation of multiple signals |
| RU2408996C2 (en) * | 2009-03-11 | 2011-01-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирский государственный университет телекоммуникаций и информатики" (ГОУ ВПО "СибГУТИ") | Method to demodulate signals of relative phase modulation and device for its realisation |
-
2011
- 2011-10-18 RU RU2011142109/08A patent/RU2485707C1/en active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2099892C1 (en) * | 1995-05-10 | 1997-12-20 | Сибирская государственная академия телекоммуникаций и информатики | Method and device for relative phase modulated signal demodulation |
| US7133471B2 (en) * | 1998-08-10 | 2006-11-07 | Kamilo Feher | Demodulation of multiple signals |
| US20080219385A1 (en) * | 1998-08-10 | 2008-09-11 | Wi-Lan, Inc. | Methods and systems for transmission of multiple modulated signals over wireless networks |
| RU2271071C2 (en) * | 2003-07-07 | 2006-02-27 | Александр Петрович Романов | Method and device for demodulating relative phase modulated signals |
| RU2408996C2 (en) * | 2009-03-11 | 2011-01-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирский государственный университет телекоммуникаций и информатики" (ГОУ ВПО "СибГУТИ") | Method to demodulate signals of relative phase modulation and device for its realisation |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2011142109A (en) | 2013-04-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2505922C2 (en) | Differential phase-shift keyed signal digital demodulator | |
| RU2408996C2 (en) | Method to demodulate signals of relative phase modulation and device for its realisation | |
| US20220086068A1 (en) | Methods and apparatus for estimating a time-of-arrival or a distance between two device | |
| RU2656577C1 (en) | Digital coherent demodulator of four-position signal with phase manipulation | |
| RU2099892C1 (en) | Method and device for relative phase modulated signal demodulation | |
| RU159121U1 (en) | ADAPTIVE AUTOCORRELATION SIGNAL DEMODULATOR WITH RELATIVE PHASE MANIPULATION | |
| RU2648291C1 (en) | Method for forming signal with pseudorandom tuning of working frequency tuning | |
| US4028490A (en) | MSK digital data synchronization detector | |
| JP2019174418A (en) | Distance measuring system | |
| RU2099893C1 (en) | Relative-phase-modulation correlating signal receiver | |
| RU2708372C1 (en) | Method for detecting a pack of radio pulses with an arbitrary degree of coherence and a device for realizing said method | |
| RU2485707C1 (en) | Method to demodulate signals of relative phase modulation and device for its realisation | |
| RU2277760C2 (en) | Method for transferring information in communication systems with noise-like signals and a software product | |
| Chernoyarov et al. | Algorithms and Devices for Noncoherent Digital Radio Signal Processing. | |
| RU2660594C1 (en) | Autocorrelative decoder of pseudosignals with second-order differential phase shift keying | |
| RU186407U1 (en) | Relative phase modulation adaptive pseudo random signal demodulator | |
| RU2168869C1 (en) | Method of demodulation of signals with relative phase-shift keying and device for realization | |
| RU2460224C1 (en) | Differential phase-shift keyed signal demodulator | |
| JP2019174417A (en) | Distance measuring system | |
| RU2626332C1 (en) | Method of demodulation of signal | |
| Berber | Noise‐based spreading in code division multiple access systems for secure communications | |
| JP6959174B2 (en) | Communications system | |
| RU2808227C1 (en) | Amplitude shift keying demodulator | |
| RU2373658C2 (en) | Incoherent receiver frequency-shift keyed signal with minimal shift | |
| RU2633183C1 (en) | Digital coherent demodulator of signals with binary phase manipulation |