RU2308165C1 - Устройство для некогерентной демодуляции частотно-манипулированных сигналов с непрерывной фазой - Google Patents
Устройство для некогерентной демодуляции частотно-манипулированных сигналов с непрерывной фазой Download PDFInfo
- Publication number
- RU2308165C1 RU2308165C1 RU2005140848/09A RU2005140848A RU2308165C1 RU 2308165 C1 RU2308165 C1 RU 2308165C1 RU 2005140848/09 A RU2005140848/09 A RU 2005140848/09A RU 2005140848 A RU2005140848 A RU 2005140848A RU 2308165 C1 RU2308165 C1 RU 2308165C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- phase
- frequency
- signal
- decoder
- signals
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Error Detection And Correction (AREA)
Abstract
Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться в устройствах приема цифровой информации, передаваемой посредством частотной манипуляции сигналов с непрерывной фазой по каналам связи. Устройство содержит последовательно соединенные квадратурный демодулятор и фазовый детектор и последовательно соединенные схему усреднения и декодер, при этом выход фазового детектора, предназначенного для вычисления абсолютных значений фазы сигнала на нулевой частоте, через введенный дифференциатор соединен с входом схемы усреднения, предназначенной для преобразования и усреднения производной фазы, другой вход которой предназначен для подачи стробирующих импульсов со схемы тактовой синхронизации, причем декодер выполнен в виде декодера Витерби. Сущность изобретения заключается в использовании свойства непрерывной фазы частотно-манипулированных сигналов / сигнала на межсимвольных переходах, что позволяет обеспечить технический результат - повысить достоверность демодулированного сигнала. 2 ил.
Description
Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться в устройствах приема цифровой информации, передаваемой посредством частотной манипуляции сигналов с непрерывной фазой по каналам связи.
Вопросы демодуляции и выделения тактовой синхронизации частотно-манипулированных сигналов с непрерывной фазой (ЧМНФ-сигналы) в условиях низкого отношения сигнал/шум имеют высокую актуальность и широко исследуются.
Основные проблемы, связанные с демодуляцией и выделением тактовой синхронизации ЧМНФ-сигналов в условиях малых отношений сигнал/шум, обусловлены сглаживанием фазовых межсимвольных переходов при модуляции, благодаря чему достигается высокая эффективность использования канала связи.
Из патентной литературы известны несколько технических решений того же назначения, что и изобретение, но которые не имеют общих с ним признаков (RU 93026909 A, H04L 27/10, 1996 - демодулятор двоичных частотно-манипулированных сигналов; RU 2136114 C1, H04L 27/14, 1999 - демодулятор сигналов с частотной манипуляцией; RU 96118638 - А, H04L 27/10, 1998 - демодулятор некогерентного приемника разнесенных по частоте сигналов; RU 2076458 C1, H04L 27/14, 1997 - демодулятор сигналов с частотной манипуляцией; RU 2211542 С2, H04L 27/14, 2003 - приемник частотно-манипулируемых сигналов; RU 2000121141 A, H04L 27/10, 2002 - приемник дискретных ЧМ сигналов).
Недостатком всех перечисленных выше технических решений является то, что в них не используется свойство непрерывности фазы ЧМНФ-сигналов, в результате последние обладают потенциально меньшей помехоустойчивостью.
Техническим результатом, на который направлено заявляемое изобретение, является повышение помехоустойчивости приемников, использующих некогерентный метод демодуляции ЧМНФ-сигналов.
Указанный технический результат достигается за счет того, что устройство для демодуляции частотно-манипулированных сигналов с непрерывной фазой содержит последовательно соединенные квадратурный демодулятор, фазовый детектор, дифференциатор, схему усреднения и декодер Витерби, причем второй вход схемы усреднения предназначен для подачи стробирующих импульсов со схемы тактовой синхронизации.
Сущность изобретения заключается в использовании свойства непрерывности фазы ЧМНФ-сигнала на межсимвольных переходах, что позволяет повысить достоверность демодулируемой информации.
Изобретение поясняется графическим материалом, где:
- на фиг.1 представлена структурная схема устройства для демодуляции частотно-манипулированных сигналов с непрерывной фазой;
- на фиг.2 схематично показан элемент фазовой траектории демодулируемого ЧМНФ-сигнала.
На фиг.1 приняты следующие обозначения:
1 - квадратурный демодулятор, 2 - фазовый детектор, 3 - дифференциатор, 4 - схема усреднения, 5 - декодер Витерби, 6 - вход схемы усреднения, предназначенный для подачи стробирующих импульсов со схемы тактовой синхронизации (на чертеже не показана).
Устройство работает следующим образом.
При демодуляции ЧМНФ-сигналов в портативных микропотребляющих системах при относительно низкой скорости передачи символов (до 100 кбит/с ) и средних отношениях сигнал/шум наиболее целесообразно использование некогерентных алгоритмов (оптимальный фильтровой прием, квадратурный алгоритм), однако при сходных условиях рабочие характеристики последних уступают когерентным методам.
Повысить достоверность приема при некогерентной демодуляции возможно путем учета межсимвольной связи, обусловленной непрерывностью фазы используемых ЧМ сигналов при сохранении величины индекса модуляции.
В предлагаемом техническом решении использован некогерентный алгоритм, который основан на методе максимального правдоподобия и используется для детектирования последовательности двоичных символов путем поиска минимума евклидова расстояния траекторий (путей) на решетке фазовых состояний, которая соответствует памяти переданного сигнала. Число фазовых состояний определяется индексом модуляции h.
Оцифровка и обработка принимаемого сигнала производится на нулевой частоте.
В приведенной на фиг.1 структурной схеме устройства для демодуляции использована схема синтезированного декодера максимального правдоподобия, использующего алгоритм Витерби.
На фиг.1 приняты следующие обозначения: r(t)=cos(ω0t+φ(t)+φ0) - входной сигнал на промежуточной частоте (ПЧ); I(t), Q(t) - квадратурные компоненты сигнала на нулевой частоте, представляющие собой:
I(t)=A cos (φ(t)+φ0);
Q(t)=A sin (φ(t)+φ0),
где (φ(t) - фаза сигнала, Zi - 1...4 - битные входные данные декодера Витерби;
где m - число дискретных отсчетов на символ с номером - i;
Xi - выходной информационный символ;
Т - стробирующий импульс со схемы тактовой синхронизации (на фиг.1 не показана).
Квадратурный демодулятор 1 осуществляет выделение квадратурных компонент I(t), Q(t) входного сигнала r(t) и выполнен, например, в соответствии со схемой, приведенной в книге: Скляр, Бернард. Цифровая связь. Теоретические основы и практическое применение, 2-е издание. M., «Вильямс», 2003, с.235, рис.4.24, схема демодулятора.
Фазовый детектор 2, преобразующий параметры I(t), Q(t) в φ(t) функционирует в соответствии со следующим алгоритмом:
Схема 4 усреднения преобразует производную фазы φ'(t) в Zi в соответствии с математическим выражением (1).
Декодер 5 Витерби выполнен в соответствии со схемой, приведенной в книге: Кларк Дж., мл., Кейн Дж. Кодирование с исправлением ошибок в системах цифровой связи. М., Радио и связь, 1987, с.237. В указанном источнике информации на с. 216-247 подробно описан принцип функционирования рассматриваемого декодера.
Пример декодера Витерби, который можно использовать в предлагаемом демодуляторе. Для случая L=3 характерные точки 1, 2, 3, 4 (см. фиг.2(а)) соответствуют границам символьных интервалов длительностью Т, при всевозможных комбинациях символов. Каждая из вершин соответствует состоянию декодера Витерби (см. фиг.2(б)). Стрелки на решетчатой структуре отображают всевозможные межсимвольные переходы. В терминах алгоритма Витерби трехзначные двоичные числа на стрелках (ребрах) соответствуют кодовым комбинациям, вызывающим переход, а однозначные - передаваемому информационному символу.
Работа устройства для демодуляции осуществляется следующим образом.
R(t) - входной сигнал на (ПЧ) поступает на вход квадратурного демодулятора 1, на выходе которого формируются квадратурные компоненты сигнала I(t), Q(t), поступающие на входы фазового детектора 2.
Фазовый детектор 2 вычисляет абсолютное значение фазы сигнала на нулевой частоте на интервале (0; 2 π) по математическому выражению (2).
При этом положительному уровню модулирующего сигнала (единичному символу) соответствует возрастание фазы процесса на нулевой частоте, отрицательному уровню соответственно - убывание. Вследствие постоянства величины изменения фазы от символа к символу отпадает необходимость отслеживания абсолютного значения фазы сигнала, а лишь только ее производной на символьном интервале.
Постоянство изменения фазы с точностью до знака от символа к символу справедливо только в случае L=1, то есть без учета памяти сигнала.
В данном случае параметр L обозначает «память» сигнала или количество символов, между которыми прослеживается взаимосвязь. В случае L>1 изменение фазы на текущем несимвольном переходе определяется величинами изменения на L предыдущих, что используется для повышения помехоустойчивости демодулятора.
Испытания предложенного устройства показали, что в результате при индексе модуляции h=3/4 и скорости передачи символов 9600 бит/с обеспечивается выигрыш в отношении сигнал/шум (ОСШ) по сравнению со схемой некогерентного демодулятора в 1 дБ при ОСШ 6 дБ в полосе канала 20 кГц.
Claims (1)
- Устройство для демодуляции частотно-манипулированных сигналов с непрерывной фазой, содержащее последовательно соединенные квадратурный демодулятор и фазовый детектор и последовательно соединенные схему усреднения и декодер, отличающееся тем, что выход фазового детектора, предназначенного для вычисления абсолютных значений фазы сигнала на нулевой частоте, через введенный дифференциатор соединен с входом схемы усреднения, предназначенной для преобразования и усреднения производной фазы, другой вход которой предназначен для подачи стробирующих импульсов со схемы тактовой синхронизации, причем декодер выполнен в виде декодера Витерби.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2005140848/09A RU2308165C1 (ru) | 2005-12-27 | 2005-12-27 | Устройство для некогерентной демодуляции частотно-манипулированных сигналов с непрерывной фазой |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2005140848/09A RU2308165C1 (ru) | 2005-12-27 | 2005-12-27 | Устройство для некогерентной демодуляции частотно-манипулированных сигналов с непрерывной фазой |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2308165C1 true RU2308165C1 (ru) | 2007-10-10 |
Family
ID=38953061
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2005140848/09A RU2308165C1 (ru) | 2005-12-27 | 2005-12-27 | Устройство для некогерентной демодуляции частотно-манипулированных сигналов с непрерывной фазой |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2308165C1 (ru) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2522854C1 (ru) * | 2013-02-04 | 2014-07-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Иркутский государственный технический университет" (ФГБОУ ВПО "ИрГТУ") | Способ демодуляции сигналов с минимальной частотной манипуляцией и устройство для его осуществления |
RU2577192C1 (ru) * | 2015-02-11 | 2016-03-10 | Межрегиональное общественное учреждение "Институт инженерной физики" | Некогерентный демодулятор бинарного цифрового сигнала с мягким итеративным декодированием данных |
RU2649782C1 (ru) * | 2017-06-15 | 2018-04-04 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВО "НИУ "МЭИ") | Цифровой некогерентный демодулятор четырехпозиционных сигналов с относительной фазовой манипуляцией |
-
2005
- 2005-12-27 RU RU2005140848/09A patent/RU2308165C1/ru active IP Right Revival
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2522854C1 (ru) * | 2013-02-04 | 2014-07-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Иркутский государственный технический университет" (ФГБОУ ВПО "ИрГТУ") | Способ демодуляции сигналов с минимальной частотной манипуляцией и устройство для его осуществления |
RU2577192C1 (ru) * | 2015-02-11 | 2016-03-10 | Межрегиональное общественное учреждение "Институт инженерной физики" | Некогерентный демодулятор бинарного цифрового сигнала с мягким итеративным декодированием данных |
RU2649782C1 (ru) * | 2017-06-15 | 2018-04-04 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВО "НИУ "МЭИ") | Цифровой некогерентный демодулятор четырехпозиционных сигналов с относительной фазовой манипуляцией |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP3785407B1 (en) | Matched filter bank | |
US20220103407A1 (en) | Fsk radio-frequency demodulators | |
US20050008101A1 (en) | Computationally efficient demodulation for differential phase shift keying | |
CN112350970A (zh) | 一种多相位频移键控调制、解调方法及设备 | |
US4438524A (en) | Receiver for angle-modulated carrier signals | |
TW201234816A (en) | Digitally demodulating a minimum-shift keying (MSK) signal | |
CN106508104B (zh) | 一种扩展遥测相干接收机频偏估计范围的方法 | |
US6959054B2 (en) | Filter bank and receiver for processing continuous phase modulated signals | |
RU2308165C1 (ru) | Устройство для некогерентной демодуляции частотно-манипулированных сигналов с непрерывной фазой | |
US7471743B2 (en) | Systems and methods for high-efficiency transmission of information through narrowband channels | |
US10924311B1 (en) | Multi-standard BCPM demodulator using Viterbi algorithm | |
US8644425B2 (en) | Wireless communications device having waveform banks with frequency offset and related methods | |
Geoghegan | Improving the detection efficiency of conventional PCM/FM telemetry by using a multi-symbol demodulator | |
US5504784A (en) | Viterbi algorithm decoding method and apparatus | |
US6785348B2 (en) | Demodulator and method for demodulating CPFSK-modulated signals using a linear approximation of the CPFSK signal | |
US7653144B2 (en) | Gaussian FSK modulation with more than two modulation states | |
KR20000064287A (ko) | 엠어리 주파수 편이 방식 수신기 | |
Tibenderana et al. | Low-complexity high-performance GFSK receiver with carrier frequency offset correction | |
US7359452B2 (en) | Systems and methods for designing a high-precision narrowband digital filter for use in a communications system with high spectral efficiency | |
Sun et al. | Noncoherent reduced state differential sequence detection of continuous phase modulation | |
US7269230B2 (en) | Systems and methods for designing a high-precision narrowband digital filter for use in a communications system with high spectral efficiency | |
Mishra | CPFSK Demodulation Techniques | |
Vucetic et al. | Carrier recovery techniques on satellite mobile channels | |
Ismail et al. | Low power FSK detection at low probability bit-errors | |
Simon | Multiple bit differential detection of offset quadrature phase-shift-keying |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20071228 |
|
NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20091210 |
|
PD4A | Correction of name of patent owner | ||
PC43 | Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions |
Effective date: 20200313 |