RU2444849C2 - Способ и устройство синхронизации и устранения фазовой неоднозначности сигналов систем связи с временным разделением каналов - Google Patents
Способ и устройство синхронизации и устранения фазовой неоднозначности сигналов систем связи с временным разделением каналов Download PDFInfo
- Publication number
- RU2444849C2 RU2444849C2 RU2010110841/08A RU2010110841A RU2444849C2 RU 2444849 C2 RU2444849 C2 RU 2444849C2 RU 2010110841/08 A RU2010110841/08 A RU 2010110841/08A RU 2010110841 A RU2010110841 A RU 2010110841A RU 2444849 C2 RU2444849 C2 RU 2444849C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- signals
- quadrature
- phase
- decoder
- signal
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Digital Transmission Methods That Use Modulated Carrier Waves (AREA)
- Synchronisation In Digital Transmission Systems (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области цифровой и вычислительной техники и может быть использовано при устранении фазовой неоднозначности при помехоустойчивом декодировании в системах связи МДВР с кодовым словом. Технический результат - устранение фазовой неоднозначности сигналов без ухудшения помехоустойчивости декодера. Предложены способ и устройство синхронизации и устранения фазовой неоднозначности сигналов систем связи с временным разделением, при котором сигнал демодулируют и коррелируют с уникальным словом синхросигнала и в котором после демодуляции суммируют сигналы синфазного и квадратурного каналов, а после корреляции с уникальным словом и одной его модификацией проводят сравнение в пороговых устройствах, результаты сравнения используются дешифратором для синхронизации декодера с целью устранения фазовой неоднозначности для сигналов с абсолютной фазовой манипуляцией. Устройство содержит когерентный демодулятор фазоманипулированных сигналов, регистр сдвига, сумматор, два цифровых коррелятора, четыре пороговых устройства, декодер и дешифратор. 2 н.п. ф-лы, 3 ил.
Description
Изобретение относится к области цифровой техники и может быть использовано при обработке сигналов систем связи с фазовой модуляцией, использующих многостанционный доступ с временным разделением каналов.
Подавляющее большинство современных систем спутниковой и наземной связи используют передачу информации в цифровом виде. Для обеспечения одновременной работы большого числа абонентов чаще всего используют многостанционный доступ с частотным (МДЧР) или временным (МДВР) разделением. В последние годы системы связи с МДВР активно развиваются. МДВР широко применяется в мобильной связи, беспроводных компьютерных сетях, мультимедийных спутниковых системах связи со сверхмалой апертурой антенн (VSAT). Это связано с такими достоинствами временного разделения, как:
- более полное использование частотного ресурса по сравнению с МДЧР;
- возможность работы с ретранслятором в режиме насыщения;
- возможность гибкого динамического перераспределения пропускной способности системы связи между абонентами.
Как правило, в системах связи с МДВР используется двух- или четырехпозиционная фазовая манипуляция. Обычно применяется абсолютная фазовая манипуляция (АФМ) в сочетании с различными методами помехоустойчивого кодирования. Использование относительной фазовой манипуляция (ОФМ) при этом неэффективно, так как для обеспечения максимальной помехоустойчивости декодер помехоустойчивых кодов должен работать с "мягким" (квантованным) решением с выхода демодулятора.
Для систем связи с АФМ основным недостатком является режим "обратной работы", когда вместо исходной переданной информации на приемной стороне получается искаженная информация из-за неоднозначной фазы восстановленного опорного несущего колебания в демодулирующем устройстве. Поэтому для синхронизации и устранения "обратной работы" в системах связи с АФМ используют специальные кодовые посылки, помещаемые в начале пакетов информации каждого абонента, которые хотя и снижают эффективность системы связи, но обеспечивают однозначное последующее восстановление исходной информации.
Если в системе связи используется четырехфазная АФМ, то после демодулирующего устройства возможны следующие сочетания информации в подканалах: АВ, 
, 
и 
где А, В и 
, 
- соответственно прямые и инверсные значения символов в подканалах. Согласно способу ([1] - Shunvoku Sasaki, Hiroshi Kurihara, Burst Codeword with arbitrary Length for Four-Phase CPSK/TDMA System. Fourth International Conference on Digital Satellite Communications, 23-25 October 1978, Montreal, p.327-332) синхронизация и устранение неоднозначности производится выполнением следующих операций:
- принимаемый сигнал демодулируют (преобразуют в цифровую форму);
- коррелируют полученный цифровой поток с возможными кодовыми комбинациями уникальных слов синхронизации (АВ, , , - для четырехфазного сигнала);
- определяют по результатам корреляции тип уникального слова синхросигнала и формируют его отклик на временной оси, тем самым обеспечивают синхронизацию на приемной стороне;
- по результатам определения типа уникального слова синхронизации (вида фазовой неоднозначности) в сигнале приводят информационную часть к виду АВ, т.е. устраняют фазовую неоднозначность.
Недостатком способа является сложность аппаратной реализации устройств кадровой, пакетной синхронизации и устранения фазовой неоднозначности. Неоднозначность ("обратная работа") в настоящее время устраняется применением корреляторов для каждого из возможных состояний кодовой комбинации синхропризнака. Отклик того или иного коррелятора используется для формирования управляющих сигналов устранения неоднозначности, в результате чего возможные комбинации AB, , , трансформируются к исходной комбинации АВ.
Одна из возможных схем синхронизации и устранения неоднозначности, которая используется в современной аппаратуре для четырехпозиционной АФМ [1], взятой за аналог, приведена на фиг.2. В состав устройства входят два N-битовых регистра сдвига 2, четыре коррелятора 4, четыре пороговые схемы 5 и четыре цифровых сумматора 8, дешифратор 7 и декодер данных 6.
Недостатками устройства являются сложность аппаратной реализации (особенно корреляторов со срабатыванием на уникальные слова синхросигнала с ошибками) и громоздкость устройства. В системах связи с МДВР передаются, как правило, пакетные, кадровые, суперкадровые сигналы, т.е. на приемной стороне должны быть установлены три комплекта устройства.
В способе ([2] - Патент РФ на изобретение №2232474 от 17.07.2002 г., МПК H04J 3/06, H04L 7/08 "Способ и устройство синхронизации и устранения фазовой неоднозначности сигналов систем связи". - 9 С. / Гончаров А.Ф., Долгополов В.Г., Колунтаев Е.Н., Лобов М.Ф., Посиделова М.А., Тодуа Г.В.), взятом за прототип, предпринята попытка избавиться от указанных недостатков. Для этого после демодуляции АФМ сигнала производится операция дифференциального декодирования и суммирования сигналов синфазного и квадратурного каналов, а после корреляции введена операция дифференциального кодирования, приводящая к устранению фазовой неоднозначности (фиг.3). При этом вместо четырех необходим всего один коррелятор.
Однако этот способ имеет ряд существенных недостатков. Во-первых, при дифференциальном декодировании происходит размножение канальных ошибок, что приводит к увеличению вероятности ошибки в уникальном слове в два раза. Во-вторых, данный способ может быть применен только для обработки сигнала с "жестким" решением, так как после осуществления дифференциального декодирования информация о "мягкости" теряется. Для современных систем связи с применением помехоустойчивого кодирования работа по "жесткому" решению неприемлема, так как приводит к энергетическим потерям 2-2,5 дБ.
Устройство [2], принятое за прототип (фиг.3), содержит демодулятор 1, дифференциальный декодер 8, сумматор 3, регистр сдвига 2, коррелятор 4, дифференциальный кодер 9. Недостатком устройства является потенциальное снижение помехоустойчивости из-за работы по жесткому решению и размножения ошибок в дифференциальном декодере.
Целью изобретения является оптимизация способа обработки сигналов МДВР с АФМ и "мягкими" решениями на выходе демодулятора, а также упрощение аппаратной реализации.
Для достижения указанной цели предлагается способ, при котором сигнал демодулируют и коррелируют с возможными из-за фазовой неоднозначности уникальными словами синхросигнала. Согласно изобретению после демодуляции суммируют сигналы синфазного и квадратурного каналов с мягким решением, а сигналы жесткого решения, т.е. старшие разряды мягкого решения заносят в регистр сдвига и коррелируют всего с двумя значениями уникальных слов синхросигнала АВ и 
, сравнивают результаты корреляции с пороговыми значениями и дешифруют их, декодируют данные с мягким решением по результатам дешифровки с выдачей синхросигнала.
Устройство, реализующее данный способ, содержит демодулятор, последовательно соединенные регистр сдвига на сигналы жесткого решения, два коррелятора на кодовые комбинации АВ и 
, четыре пороговых устройства, подключенных ко входам дешифратора. Согласно изобретению в него введены сумматор сигналов обоих подканалов с мягким решением и декодер данных мягкого решения, при этом сигналы мягкого решения демодулятора подключены ко входам сумматора мягкого решения, а его выходы мягкого решения подключены ко входам декодера данных по мягкому решению, а выходы жесткого решения подключены ко входам регистра сдвига, выход первого коррелятора (АВ) подключен ко входам двух пороговых устройств: первого АВ≥NПОРl, второго АВ≤NПОР2; выход второго коррелятора подключен ко входам третьего порогового устройства 
и четвертого порогового устройства 
, а выход дешифратора подключен к управляющему входу декодера данных с мягким решением.
Предлагаемый способ и устройство, его реализующее, в литературе не описаны, явно не следуют из достижений науки и техники, поэтому они соответствуют критериям новизны и изобретательского уровня.
На фиг.1 приведена структурная схема устройства по предлагаемому способу, на фиг.2 - структурная схема устройства-аналога, на фиг.3 - структурная схема устройства-прототипа.
Способ представляет собой следующую последовательность операций:
- демодулируют сигнал и получают квадратуры I и Q с 3-битным мягким решением в сопровождении тактовых импульсов ТИ в 1 (фиг.1);
- суммируют квадратуры I и Q на удвоенной тактовой частоте в 3;
- извлекают старший бит (жесткое решение) из суммы квадратур и сдвигают его в регистре сдвига 2;
- коррелируют сдвинутый сигнал в корреляторах 41 и 42;
- сравнивают отклики корреляторов с пороговыми величинами в пороговых устройствах 51, 52, 53, 54;
- дешифруют отклики пороговых устройств 51, 52, 53, 54 в дешифраторе 7;
- устраняют фазовую неоднозначность демодуляции в декодере данных 6 путем подачи отклика дешифратора 7 на контрольный вход 6.
Устройство по предлагаемому способу содержит (фиг.1) когерентный демодулятор фазоманипулированных сигналов 1, регистр сдвига на сигналы жесткого решения 2, сумматор синфазного и квадратурного каналов 3, два цифровых коррелятора 4 на кодовые комбинации АВ и 
, четыре пороговых устройства 5, декодер данных мягкого решения 6 и дешифратор 7. Выходы мягкого решения I, Q, ТИ демодулятора 1 соединены со входами сумматора 3, выходы которого IQ[2] и ТИ×2 соединены со входами регистра сдвига 2, а выходы IQ[2:0] и ТИ×2 - со входами декодера данных 6, выходы АВ и «синхронизация» которого являются выходами устройства, а выходы регистра сдвига 2 соединены со входами корреляторов 41 и 42. Выход коррелятора 41 подключен к первым входам первого порогового устройства 51 АВ≥NПОРl и второго - 52 АВ≤NПОР2. Выход коррелятора 42 подключен к первым входам третьего порогового устройства 53 
и четвертого - 54 
. Вторые входы устройств 51-4 являются входами пороговых величин, а их выходы подключены к дешифратору 7, выход которого подключен к управляющему входу декодера 6.
Устройство работает следующим образом.
Входной сигнал промежуточной частоты fПЧ поступает на демодулятор 1, где преобразуется в цифровые n-битные "мягкие" решения квадратур I и Q в сопровождении сигнала тактовой частоты. Далее сигнал поступает на сумматор 3, где преобразуется в монопоток IQ в сопровождении удвоенной тактовой частоты. Полученный суммарный поток с "мягким" решением подается на декодер данных 6, а "жесткие" решения (старший значащий бит) - на регистр сдвига 2, с которым соединены два цифровых коррелятора вариантов уникального слова АВ и 
41 и 42. Выходной код каждого коррелятора 41 и 42 (число бит входного сигнала, совпавших с уникальным словом) поступает на соответствующую пару пороговых устройств 51,2 и 53,4. Одно из них срабатывает, если число бит сигнала, совпавших с уникальным словом, более величины NПОР1, другое - если менее NПОР2, где
NПОР1=(0.8…0.9)·N,
NПОР2=N-NПОР1,
N - число бит уникального слова сигнала.
Если сигнал демодулирован с неоднозначностью уникального слова АВ и вероятность ошибки в канале связи не слишком велика, код на выходе коррелятора АВ 41 будет близок к N, и сработает первое пороговое устройство 51. Если же сигнал демодулирован с неоднозначностью уникального слова 
, то код на выходе коррелятора АВ 42 будет близок к нулю, и сработает второе пороговое устройство 52. Второй коррелятор 42 со второй парой пороговых устройств 53, 54 работает аналогично и отрабатывает неоднозначности 
и 
. В случае отсутствия в принимаемом сигнале заданного уникального слова, значение кода на выходах обоих корреляторов 41 и 42 будет близко к 0.5N, и ни одно пороговое устройство 5 не сработает. По тому какое из пороговых устройств 5 сработало, в дешифраторе 7 определяется неоднозначность захвата демодулятора и с помощью декодера данных 6 демодулированный поток приводится к первоначальному виду АВ.
По сравнению с прототипом, устройство, реализующее предлагаемый способ обработки, содержит вдвое меньше корреляторов (так как анализируются не все 4 варианта неоднозначностей уникального слова принимаемого сигнала, а только две) и не содержит цифровых сумматоров.
Таким образом, в результате рассмотренной процедуры обработки сигналов с МДВР удалось оптимизировать процесс обработки, значительно упростить техническую реализацию устройства с сохранением высокой помехозащищенности и возможностью обработки сигналов с "мягким" решением.
Литература
1. Shunvoku Sasaki, Hiroshi Kurihara, Burst Codeword with arbitrary Length for Four-Phase CPSK/TDMA System. Fourth International Conference on Digital Satellite Communications, 23-25 October 1978, Montreal, p.327-332.
2. Патент РФ на изобретение №2232474 от 17.07.2002 г., МПК H04J 3/06, H04L 7/08. "Способ и устройство синхронизации и устранения фазовой неоднозначности сигналов систем связи". - 9 С. / Гончаров А.Ф., Долгополов В.Г., Колунтаев Е.Н., Лобов М.Ф., Посиделова М.А., Тодуа Г.В.
Claims (2)
1. Способ синхронизации и устранения фазовой неоднозначности систем связи с временным разделением каналов, при котором сигнал с четырехпозиционной фазовой манипуляцией демодулируют квадратурным демодулятором и коррелируют с возможными из-за фазовой неоднозначности синхрословами, отличающийся тем, что после демодуляции суммируют сигналы синфазного и квадратурного каналов с мягким решением, а старший разряд мягкого решения, характеризующий жесткое решение, заносят в регистр сдвига и коррелируют всего с двумя значениями синхрослов АВ и 
где А - синхрослово синфазного канала, В - синхрослово квадратурного канала, АВ - синхрослова обоих квадратурных каналов без инверсии, 
- синхрослова квадратурных каналов переставлены местами и синхрослово во втором квадратурном канале инвертировано; результаты корреляции сравнивают с пороговыми значениями и дешифрируют их, по результатам дешифровки декодируют данные с мягким решением с выдачей синхросигнала.
2. Устройство синхронизации и устранения фазовой неоднозначности сигналов систем связи с временным разделением каналов, содержащее квадратурный демодулятор, последовательно соединенные регистр сдвига на сигналы жесткого решения и два параллельно соединенных коррелятора на кодовые комбинации АВ и где А - синхрослово синфазного канала, В - синхрослово квадратурного канала, АВ - синхрослова обоих квадратурных каналов без инверсии, - синхрослова квадратурных каналов переставлены местами и синхрослово во втором квадратурном канале инвертировано; четыре пороговых устройства, выходы которых подключены ко входам дешифратора, отличающееся тем, что в него введены сумматор сигналов, осуществляющий на удвоенной тактовой частоте сигнала объединение сигналов квадратур в монопоток, и декодер данных мягкого решения, при этом выходы с сигналами мягкого решения демодулятора подключены ко входам сумматора мягкого решения, а его выходы мягкого решения подключены ко входам I, Q декодера данных по мягкому решению, а старший разряд мягкого решения, характеризующий жесткое решение, подключен ко входу регистра сдвига, выход первого коррелятора АВ подключен ко входам двух пороговых устройств: первого АВ≥NПОР1, второго АВ≤NПОР2; выход второго коррелятора подключен ко входам третьего порогового устройства 
и четвертого порогового устройства 
а выход дешифратора подключен к управляющему входу декодера данных с мягким решением; пороги NПОР1, NПОР2 выбираются из соотношения NПОР1=(0,8…0,9)·N, NПОР2=N-NПОР1, где N - число бит в синхрослове принимаемого сигнала.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010110841/08A RU2444849C2 (ru) | 2010-03-22 | 2010-03-22 | Способ и устройство синхронизации и устранения фазовой неоднозначности сигналов систем связи с временным разделением каналов |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010110841/08A RU2444849C2 (ru) | 2010-03-22 | 2010-03-22 | Способ и устройство синхронизации и устранения фазовой неоднозначности сигналов систем связи с временным разделением каналов |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2010110841A RU2010110841A (ru) | 2011-09-27 |
| RU2444849C2 true RU2444849C2 (ru) | 2012-03-10 |
Family
ID=44803593
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2010110841/08A RU2444849C2 (ru) | 2010-03-22 | 2010-03-22 | Способ и устройство синхронизации и устранения фазовой неоднозначности сигналов систем связи с временным разделением каналов |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2444849C2 (ru) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5606560A (en) * | 1994-09-23 | 1997-02-25 | Motorola, Inc. | Between a base station and a portable device |
| RU2232474C2 (ru) * | 2002-07-17 | 2004-07-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Ростовский-на-Дону научно-исследовательский институт радиосвязи" | Способ и устройство синхронизации и устранения фазовой неоднозначности сигналов систем связи |
| RU2233033C2 (ru) * | 1998-12-04 | 2004-07-20 | Квэлкомм Инкорпорейтед | Способ и устройство для обеспечения синхронизации системы беспроводной связи |
-
2010
- 2010-03-22 RU RU2010110841/08A patent/RU2444849C2/ru active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5606560A (en) * | 1994-09-23 | 1997-02-25 | Motorola, Inc. | Between a base station and a portable device |
| RU2233033C2 (ru) * | 1998-12-04 | 2004-07-20 | Квэлкомм Инкорпорейтед | Способ и устройство для обеспечения синхронизации системы беспроводной связи |
| RU2232474C2 (ru) * | 2002-07-17 | 2004-07-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Ростовский-на-Дону научно-исследовательский институт радиосвязи" | Способ и устройство синхронизации и устранения фазовой неоднозначности сигналов систем связи |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Shunvoku Sasaki, Hiroshi Kurihara, Burst Codeword with arbitrary Length for Four-Phase CPSK/TDMA System. Fourth International Conference jn Digital Sattelite Communications, 23-25 октября 1978, Montreal, p.327-332. * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2010110841A (ru) | 2011-09-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CA2659665C (en) | Selective noise cancellation of a spread spectrum signal | |
| JP3224541B2 (ja) | データ信号多重処理の方法と装置 | |
| US8774318B2 (en) | Method and apparatus for constant envelope modulation | |
| KR100887691B1 (ko) | 신호들에 확산 코드들을 적용 | |
| US8761230B2 (en) | Method and apparatus for continuous phase modulation preamble encoding and decoding | |
| CN105814855B (zh) | 超Nyquist发送系统中的预编码 | |
| US20080069257A1 (en) | M-ary orthogonal keying system | |
| JP2003218835A (ja) | スペクトル拡散送信装置及びスペクトル拡散受信装置 | |
| JP4664409B2 (ja) | ＰＡＭ波形の重ね合わせからＭ−ａｒｙＣＰＭ波形を生成する方法及び装置 | |
| KR20000005381A (ko) | Tdm/tdma 시스템에서 비트 동기화 및 에러 검출을 함께 수행하기 위한 방법 | |
| KR20090062486A (ko) | 인체 통신 시스템 및 그것의 통신 방법 | |
| KR960008031B1 (ko) | 디지탈 셀룰러 통신용 암호화 방법 및 그 시스템 | |
| Chen et al. | Intelligent covert satellite communication for military robot swarm | |
| WO2021120027A1 (zh) | 基于相位非连续r-csk调制的电文信号播发方法及装置 | |
| RU2444849C2 (ru) | Способ и устройство синхронизации и устранения фазовой неоднозначности сигналов систем связи с временным разделением каналов | |
| JP2003521148A (ja) | 符号分割多元接続受信器 | |
| US20050254445A1 (en) | Receiver and method of operation thereof | |
| CN118104142A (zh) | 一种用于在通信系统中发送器向接收器发送信号的方法，以及对应的接收方法、发送器、接收器和计算机程序 | |
| US20100166121A1 (en) | Methods and apparatus for receiver having fast walsh transform | |
| RU2232474C2 (ru) | Способ и устройство синхронизации и устранения фазовой неоднозначности сигналов систем связи | |
| Sy et al. | Enhanced Low-Complexity Receiver Design for Short Block Transmission Systems | |
| JPH08509343A (ja) | 非同期ｃｄｍａチャネル用の相関解除受信機 | |
| RU2714606C2 (ru) | Система передачи данных ортогональными кодами | |
| US3577186A (en) | Inversion-tolerant random error correcting digital data transmission system | |
| JP2014045284A (ja) | 通信システム、送信装置および受信装置 |