RU2450470C1

RU2450470C1 - Способ демодуляции сигналов относительной фазовой модуляции и устройство для его осуществления

Info

Publication number: RU2450470C1
Application number: RU2010148279/08A
Authority: RU
Inventors: Геннадий Илларионович Криволапов (RU); Геннадий Илларионович Криволапов; Тимофей Геннадьевич Криволапов (RU); Тимофей Геннадьевич Криволапов
Priority date: 2010-11-25
Filing date: 2010-11-25
Publication date: 2012-05-10

Abstract

Предлагаемое изобретение относится к области приема дискретных сигналов, передаваемых методом относительной модуляции (ОФМ), и может быть использовано в аппаратуре передачи цифровой информации. Достигаемый технический результат - расширение функциональных возможностей. Способ демодуляции сигналов ОФМ включает формирование из отфильтрованного демодулируемого сигнала S(t) последовательности прямоугольных импульсов Sn(t), генерацию двух опорных последовательностей прямоугольных импульсов cn(t) и sn(t), соответствующих знакам мгновенных значений синфазного cos(2πf₀t) и квадратурного sin(2πf₀t) сигналов с частотой f₀, равной средней частоте демодулируемого сигнала, получение на длительности Т каждого элемента демодулируемого сигнала S(t) двух корреляционных функций X(t) и Y(t), взятие отсчетов X_n, Y_n указанных корреляционных функций в момент окончания элемента сигнала, использование их вместе с отсчетами X_n-1, Y_n-1 указанных корреляционных функций, полученными в момент окончания предыдущего элемента сигнала, для получения абсолютных значений двух разностей |X_n-X_n-1| и |Y_n-Y_n-1|, определение значения суммы Σ абсолютных значений этих двух разностей |X_n-X_n-1| и |Y_n-Y_n-1|, принятие решения о демодулированном символе на основе сравнения значения упомянутой суммы с пороговым значением. 2 н.п. ф-лы. 1 ил.

Description

Предлагаемое изобретение относится к области приема дискретных сигналов, передаваемых методом относительной модуляции (ОФМ), и может быть использовано для построения аппаратуры передачи цифровой информации.

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(f) и sn(t), соответствующих знакам мгновенных значений синфазного cos(2πf₀t) и квадратурного sin(2πf₀t) сигналов с частотой t₀, равной средней частоте демодулируемого сигнала, получают на длительности Т каждого элемента демодулируемого сигнала S(t) две корреляционные функции X(f), Y(t) сформированной последовательности прямоугольных импульсов Sn(t) с упомянутыми опорными последовательностями прямоугольных импульсов cn(t) и sn(t), соответственно, берут отсчеты X_n, Y_n указанных корреляционных функций в момент окончания элемента сигнала, по которым получают оценку фазы Ф_n сигнала S(t), используют упомянутые оценки фазы для определения оценки разности фаз на последовательности элементов сигнала S(t) для принятия решения о значении принятого символа I.

Правило принятия решения в известном способе демодуляции сигналов относительной фазовой модуляции [1] о значении принятого символа I для случая передачи двоичных сигналов, когда при передаче символа "+1" фаза несущего колебания меняется на противоположную, то есть сдвигается на Δφ=π, а при передаче символа "-1" фаза несущего колебания передается без сдвига, то есть Δφ=0, детализировано в [2, на с.52]:

Известен демодулятор сигналов относительной фазовой модуляции [1], с учетом правила принятия решения (1), состоящий из последовательно соединенных фильтра и первого блока выделения знака, а также из 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, из блока определения модуля разности, в свою очередь блок формирования оценки фазы состоит 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, выход последнего служит выходом блока формирования оценки фазы, при этом с учетом правила принятия решения (1) блок определения модуля разности составляют последовательно соединенные блок задержки, третий инвертор, второй сумматор, третий блок вычисления модуля, причем второй вход второго сумматора соединен с входом блока задержки, служит входом блока определения модуля разности и подключен к выходу блока формирования оценки фазы, выход третьего блока вычисления модуля служит выходом блока определения модуля разности и соединен с входом решающего блока, а решающий блок в свою очередь состоит из последовательно соединенных третьего сумматора, шестого блока выделения знака, а также из второго генератора констант, выход которого подключен ко второму входу третьего сумматора, выход шестого блока выделения знака соединен с выходом решающего блока и служит выходом демодулятора. Вход фильтра служит входом 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 коммутаторам, третьему управляющему входу первого генератора констант. Выход коммутатора подключен к первому входу первого сумматора, второй вход которого соединен с выходом первого генератора констант.

Работа известного устройства демодуляции сигналов относительной модуляции осуществляется следующим образом.

Приходящий по каналу связи сигнал S(t) поступает с 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).

.

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 знакам 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), соответственно.

На выходах первого и второго корреляторов формируются сигналы X(f) и Y(t), которые являются корреляционными функциями упомянутой сформированной последовательности прямоугольных импульсов Sn(t) и опорных сигналов cn(t) и sn(t), соответственно.

В момент времени t=n·Т, 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 X_n и Y_n упомянутых корреляционных функций, описываемых выражениями (4а), (4б), подаются на первый и второй входы блока формирования оценки фазы, соответственно.

Г

Затем управляющим сигналом с первого выхода генератора тактовых импульсов осуществляется сброс корреляторов, после чего в них начинается вычисление корреляционных функций X(t) и Y(t) на следующем (n+1)-м элементе демодулируемого сигнала. Генератор тактовых импульсов строится таким образом, чтобы моменты появления его выходных сигналов соответствовали границам элементов демодулируемого сигнала.

Отсчет X_n 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; отсчет Y_n 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 X_n подается на третий информационный вход коммутатора. Проинвертированный во втором инверторе отсчет Y_n подается на четвертый информационный вход коммутатора. Знак отсчета X_n с выхода третьего блока выделения знака подается на соединенные вместе пятый управляющий вход коммутатора и первый управляющий вход первого генератора констант. Знак отсчета Y_n 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 |X_n| и |Y_n|, 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 генератора констант.

На выходе первого сумматора в соответствии с правилом (5) формируется оценка фазы Ф_n демодулируемого сигнала.

где & - операция логического умножения.

Оценка фазы Ф_n демодулируемого сигнала с выхода блока формирования оценки фазы (с выхода первого сумматора) поступает на вход блока определения модуля разности.

В блоке определения модуля разности в соответствии с правилом (1) на выходе второго сумматора формируется разность оценок фазы Ф_n и Ф_n-1, где Ф_n-1 - оценка фазы, полученная на предыдущем (n-1)-м элементе демодулируемого сигнала. Упомянутая оценка фазы Ф_n-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 Т. С выхода третьего блока вычисления модуля сигнал, соответствующий абсолютному значению разности оценок фаз |Ф_n-Ф_n-1|, подается на выход блока определения модуля разности, и далее - на вход решающего блока.

В решающем блоке сигнал, приходящий из блока определения модуля разности, подается на первый вход третьего сумматора, на второй вход которого из второго генератора констант подается сигнал, соответствующий значению

. Результат суммирования с выхода третьего сумматора подается в шестой блок выделения знака, на выходе которого формируется решение о принятом символе: "+1" или "-1", которое выдается на выход решающего блока и, соответственно, на выход демодулятора.

Недостатком известных способа и устройства [1] являются ограниченные функциональные возможности, связанные с недостаточной помехозащищенностью демодуляции сигналов относительной фазовой модуляцией, которая объясняется наличием разрыва в зависимости оценки фазы Ф_n от начальной фазы φ, приходящего из канала связи демодулируемого сигнала.

Формируемая в соответствии с выражением в блоке формирования оценки фазы оценка фазы Ф_n является линейной периодической функцией от начальной фазы φ приходящего из канала связи сигнала ОФМ. При изменении начальной фазы φ приходящего из канала связи сигнала в интервале от -π до +π также линейно от -π до +π меняется оценка фазы Ф_n. В точках φ=-n и φ=+π функция оценки фазы Ф_n имеет разрыв, что подтверждается графиком Ф_n=f(φ), представленным в [1, на фигуре 3].

Наличие разрыва в функциональной зависимости Ф_n=f(φ) приводит к снижению помехозащищенности демодуляции (приема) сигналов ОФМ.

Рассмотрим пример, когда средняя частота приходящего по каналу сигнала ОФМ незначительно отличается от частоты опорных ортогональных последовательностей прямоугольных импульсов cn(t) и sn(t), формируемых в демодуляторе. Подобная ситуация является типичной для систем передачи информации в силу разброса параметров задающих генераторов передатчиков и соответствующих им приемников.

Примем для определенности, что частоты опорных ортогональных последовательностей прямоугольных импульсов cn(t) и sn(t), формируемых в демодуляторе, заданы точно и равняются f₀, а средняя частота f_cp демодулируемого сигнала S(t) отличается от f₀ на величину Δf₀, причем |Δf₀|=|f_cp-f₀|, f₀ ^- величина постоянная, не меняющаяся во времени. Для упрощения анализа положим также, что по каналу связи передаются символы "-1", которые не дают приращения начальной фазы передаваемого сигнала.

С учетом сделанных допущений можно записать:

где S₀ - амплитуда сигнала на входе демодулятора;

(φ(t) - медленно меняющаяся начальная фаза демодулируемого сигнала, отсчитываемая от некоторого исходного значения; φ(t)=Δf₀·t.

Очевидно, что независимо от малости абсолютной величины расхождения частот |Δf₀| средней частоты f_cp демодулируемого сигнала S(t) и частоты f₀ опорных ортогональных последовательностей прямоугольных импульсов cn(t) и sn(t), формируемых в демодуляторе, медленно меняющаяся начальная фаза демодулируемого сигнала φ(t) с течением времени стремится по абсолютной величине к π (знак начальной фазы φ(t) будет определяться знаком Δf₀). При этом в некоторый момент времени t=(n-1)T, равный длительности (n-1) элементов демодулируемого сигнала ОФМ, абсолютное значение медленно меняющейся начальной фазы демодулируемого сигнала φ(t) будет отличаться от π на бесконечно малую величину, так, что в момент окончания следующего n-го элемента сигнала абсолютное значение начальной фазы демодулируемого сигнала φ(t) превысит π, то есть |φ(t=nТ)|>π. В этом случае, из-за наличия разрыва в функциональной зависимости оценки фазы сигнала Ф_n от начальной фазы демодулируемого сигнала φ(t) в точках φ=-π и φ=+π, абсолютное значение разности оценок фаз на n-го и (n-1)-го элементах сигнала превысит

и составит приблизительно 2π, что в соответствии с выражением (5) приведет к ошибке; на выход демодулятора вместо передаваемого по каналу связи символа "-1" будет выдаваться ошибочный символ "+1".

Подставляя (6) в выражения (2), (5), получим связь между абсолютной величиной разности оценок фаз |Ф_n-Ф_n-1|, измеренной на двух соседних элементах демодулируемого сигнала ОФМ и упоминавшейся медленно меняющейся начальной фазой демодулируемого сигнала φ(t).

Если пренебречь действием помех в канале связи и считать, что в канале помехи отсутствуют, то будем иметь:

где T - длительность элемента сигнала ОФМ;

k - целое число.

В реальности из-за действия помех канала связи частость появления ошибочных символов "+1" вместо передаваемых символов "-1" будет возрастать, так как вследствие действия помех вблизи точек φ(t)=±π возникают флюктуации начальной фазы демодулируемого сигнала, которые будут к дополнительному появлению ошибочных символов "+1" вместо передаваемых символов "-1". Причем по мере роста уровня помех (по мере снижения отношения сигнал/помеха) флюктуации фазы сигнала будут увеличиваться, влияние разрыва характеристики оценки фазы Ф_n на увеличение частости ошибок будет возрастать. Для количественной оценки степени увеличения частости ошибок из-за наличия разрыва характеристики оценки фазы Ф_n под действием помех необходимо знать статистические характеристики флюктуации фазы сигнала от характера помех, действующих в канале связи, и величины отношения сигнал/помеха на входе приемника, которые можно найти в [3].

Таким образом, видно, что известные способ и устройство демодуляции [1] обладают недостаточной помехозащищенностью из-за наличия разрыва в характеристике оценки фазы Ф_n.

Целью предлагаемого изобретения является расширение функциональных возможностей способа и устройства демодуляции сигналов относительной фазовой модуляцией путем повышения помехозащищенности демодуляции сигналов ОФМ по сравнению с известными способом и устройством демодуляции [1].

Поставленная цель достигается тем, что в способе демодуляции сигналов ОФМ, заключающемся в фильтрации демодулируемого сигнала S(t), 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 знакам 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(t) двух корреляционных функций X(t) и Y(t), сформированной последовательности прямоугольных импульсов Sn(t)c упомянутыми опорными последовательностями прямоугольных импульсов cn(t) и sn(t), соответственно, во взятии отсчетов X_n, Y_n указанных корреляционных функций в момент окончания элемента сигнала, используют упомянутые отсчеты X_n, Y_n вместе с отсчетами X_n-1, Y_n-1 указанных корреляционных функций, полученными в момент окончания предыдущего элемента сигнала, для получения абсолютных значений двух разностей |Х_n-X_n-1| и |Y_n-Y_n-1|, определяют значение суммы Σ абсолютных значений этих двух разностей |Х_n-X_n-1| и |Y_n-Y_n-1|, выносят решение о демодулированном символе на основе сравнения значения упомянутой суммы Σ с пороговым значением.

Для этого в демодуляторе сигналов ОФМ, состоящем из последовательно соединенных фильтра 1 и первого блока выделения знака 2, а также из первого 3 и второго 4 корреляторов, первого 5 и второго 6 блоков стробирования, решающего блока 7, выход которого служит выходом демодулятора, из генератора опорного колебания 8, фазовращателя 9, второго 10 и третьего 11 блоков выделения знака, генератора тактовых импульсов 12, блока определения модуля разности 13, причем вход фильтра 1 служит входом демодулятора, выход первого блока выделения знака 2 подключен к соединенным вместе первым входам первого 3 и второго 4 корреляторов, выход генератора опорного колебания 8 подключен к соединенным вместе входам фазовращателя 9 и второго блока выделения знака 10, выход которого соединен со вторым входом первого коррелятора 3, выход фазовращателя 9 соединен с входом третьего блока выделения знака 11, выход последнего подключен ко второму входу второго коррелятора 4, входы установки обоих корреляторов соединены вместе и подключены к первому выходу генератора тактовых импульсов 12, второй выход которого подключен к соединенным вместе вторым входам первого 5 и второго 6 блоков стробирования, первый вход первого блока стробирования 5 соединяется с выходом первого коррелятора 3, первый вход второго блока стробирования 6 соединяется с выходом второго коррелятора 4, в свою очередь решающий блок состоит из последовательно включенных первого сумматора 14 и четвертого блока выделения знака 15, а также из генератора констант 16, выход которого соединен со вторым входом первого сумматора 14, первый вход первого сумматора 14 служит входом решающего блока 7, выход четвертого блока выделения знака 15 соединен с выходом решающего блока 7, а блок определения модуля разности 13 содержит последовательно соединенные первый блок задержки 17, первый инвертор 18, второй сумматор 19, первый блок вычисления модуля 20, при этом второй вход второго сумматора 19 соединен с входом первого блока задержки 17 и служит первым входом блока определения модуля разности 13, дополнительно введены в состав блока определения модуля разности 13 последовательно второй блок задержки 21, второй инвертор 22, третий сумматор 23, второй блок вычисления модуля 24 и четвертый сумматор 25, второй вход которого подключен к выходу первого блока вычисления модуля 20, выход четвертого сумматора 25 служит выходом блока определения модуля разности 13 и подключен к входу решающего блока 7, при этом второй вход третьего сумматора 23 соединен с входом второго блока задержки 21 и служит вторым входом блока определения модуля разности 13, подключенным к выходу второго блока стробирования 6, первый вход блока определения модуля разности 13 подключен к выходу первого блока стробирования 5.

Предлагаемое изобретение поясняется примером конкретного выполнения демодулятора сигналов ОФМ, приведенного на фигуре 1, содержащего фильтр 1, первый блок выделения знака 2, первый 3 и второй 4 корреляторы, первый 5 и второй 6 блоки стробирования, решающий блок 7, выход которого служит выходом демодулятора, генератор опорного колебания 8, фазовращатель 9, второй 10 и третий 11 блоки выделения знака, генератор тактовых импульсов 12, блок определения модуля разности 13, в свою очередь решающий блок 7 состоит из первого сумматора 14, четвертого блока выделения знака 15, генератора констант 16, выход четвертого блока выделения знака 15 соединен с выходом решающего блока 7, а блок определения модуля разности 13 включает в себя: первый 17 и второй 21 блоки задержки, первый 18 и второй 22 инверторы, второй 19, третий 23 и четвертый 25 сумматоры, первый 20 и второй 24 блоки вычисления модуля.

Работа заявляемого способа заключается в последовательной реализации заявляемым устройством следующих операций.

1. Фильтруют поступающий из канала связи сигнал относительной фазовой модуляции S(t), формируют из упомянутого отфильтрованного демодулируемого сигнала S(t) последовательность прямоугольных импульсов Sn(t), соответствующих знаку его мгновенных значений.

Фильтрация имеет целью ослабление частотных составляющих, находящихся вне полосы демодулируемого сигнала. Фильтрация осуществляется в фильтре 1, вход которого служит входом демодулятора. 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).

2. Генерируют две опорные взаимно ортогональные последовательности прямоугольных импульсов cn(t) и sn(t), соответствующих знакам мгновенных значений синфазного cos(2πf₀t) и квадратурного sin(2πf₀t) сигналов с частотой f₀, равной средней частоте демодулируемого сигнала.

Данные операции выполняются с помощью генератора опорного колебания 8, фазовращателя 9, второго 10 и третьего 11 блоков выделения знака.

Упомянутые опорные взаимно ортогональные последовательности прямоугольных импульсов cn(f) и sn(t) описываются выражениями (3а), (3б).

3. Получают на длительности T каждого элемента демодулируемого сигнала S(t) две корреляционные функции X(t), Y(t) сформированной последовательности прямоугольных импульсов Sn(t) с упомянутыми опорными последовательностями прямоугольных импульсов cn(t) и sn(t), соответственно.

Корреляционные функции X(t), Y(t) получают соответственно в первом 3 и втором 4 корреляторах. Для этого на соединенные вместе первые входы первого 3 и второго 4 корреляторов с выхода первого блока выделения знака 2 подается последовательность прямоугольных импульсов Sn(t); на второй вход первого коррелятора 3 с выхода второго блока выделения знака 10 подается опорная последовательность прямоугольных импульсов cn(t), на второй вход второго коррелятора 4 с выхода третьего блока выделения знака 11 подается опорная последовательность прямоугольных импульсов sn(t).

4. В момент времени t=n·Т, соответствующий моменту окончания n-го элемента демодулируемого сигнала ОФМ, берут отсчеты X_n, Y_n указанных корреляционных функций.

Упомянутые операции выполняются с помощью первого 5 и второго 6 блоков стробирования по управляющему сигналу со второго выхода генератора тактовых импульсов 12; отсчеты X_n и Y_n упомянутых корреляционных функций подаются на первый и второй входы блока определения модуля разности 13, соответственно; значения отсчетов X_n и Y_n корреляционных функций описываются выражениями (4а), (4б).

Затем управляющим сигналом с первого выхода генератора тактовых импульсов 12 осуществляется сброс корреляторов 3 и 4, после чего в них происходит вычисление корреляционных функций X(t), Y(t) на следующем (n+1)-м элементе демодулируемого сигнала. Генератор тактовых импульсов 12 должен строиться таким образом, чтобы моменты появления его выходных сигналов соответствовали границам элементов демодулируемого сигнала.

Каждый из элементов демодулируемого сигнала S(t) характеризуется некоторой начальной фазой φ. Поэтому в формируемой в первом блоке выделения знака 2 в соответствии с выражением (2) из демодулируемого сигнала S(t) последовательности прямоугольных импульсов можно выделить соответствующие элементы последовательности, которые являются функцией соответствующей фазы φ. Следовательно, значения отсчетов X_n и Y_n упомянутых корреляционных функций, полученных в момент окончания n-го элемента демодулируемого сигнала согласно выражений (4а), (4б), также являются функциями начальной фазы φ демодулируемого сигнала, то есть X_n(φ) и Y_n(φ).

Как было показано в [1], значения отсчетов корреляционных функций X_n(φ), Y_n(φ) являются периодическими функциями с периодом 2π.

где k - целое число.

Упомянутые значения отсчетов корреляционных функций X_n(φ) и Y_n(φ) можно считать проекцией n-го элемента сформированной из демодулируемого сигнала последовательности прямоугольных импульсов Sn(t) на опорные последовательности прямоугольных импульсов cn(t) и sn(t), соответственно. Так как опорные последовательности прямоугольных импульсов cn(t) и sn(t) являются ортогональными, то можно считать, что они на плоскости образуют систему декартовых координат с осями

n(t),

n(t). В этой системе координат любой n-й элемент сформированной последовательности прямоугольных импульсов Sn(t) в момент его окончания представляется точкой с координатами {X_n(φ), Y_n(φ)}. Это позволяет любой n-й элемент сформированной последовательности прямоугольных импульсов Sn(t) считать вектором

n(t, φ). При этом, как следует из [1], при изменении значения начальной фазы n-го элемента демодулируемого сигнала φ конец вектора

n(t, φ) будет перемещаться по окружности радиуса R так, что:

Величина радиуса R, как следует из выражений (4а), (4б), зависит от длительности Т элемента демодулируемого сигнала.

5. Используют упомянутые отсчеты X_n, Y_n вместе с отсчетами X_n+1, Y_n-1, указанных корреляционных функций, полученными в момент окончания предыдущего элемента сигнала, для получения абсолютных значений двух разностей |X_n-X_n-1| и |Y₁-Y_n-1|. Определяют значение суммы Σ абсолютных значений этих двух разностей

Данные операции выполняются в блоке определения модуля разности 13 с помощью первого 17 и второго 21 блоков задержки, первого 18 и второго 22 инверторов, второго 19 и третьего 23 сумматоров, первого 20 и второго 24 блоков вычисления модуля, четвертого сумматора 25. При этом длительность сигнала в первом 17 и втором 21 блоках задержки выбирается одинаковой, равной длительности Т элемента демодулируемого сигнала S(t).

Предложенное выше векторное представление элементов сформированной последовательности прямоугольных импульсов Sn(t) позволяет полученное в соответствии с выражением (10) на выходе четвертого сумматора 25 значение суммы Σ считать количественной оценкой модуля вектора разности упомянутых векторов, полученных на последовательности (n-1)-го и n-го элементов демодулируемого сигнала; будем называть его модулем разностного вектора.

Величина модуля разностного вектора Σ количественно связана с разностью начальных фаз φ_(n-1)и φ_nу (n-1)-го и n-го элементов демодулируемого сигнала, соответственно.

6. Выносят решение о демодулированном символе I на основе сравнения значения упомянутой суммы Σ с пороговым значением.

Данная операция выполняется в решающем блоке 7.

Сигнал, соответствующий значению модуля разностного вектора Σ, с выхода блока определения модуля разности 13 поступает на вход первого сумматора 14. На второй вход сумматора 14 с выхода генератора констант 16 подается сигнал, соответствующий пороговому значению, равному -R. Выходной сигнал сумматора 14 поступает на вход четвертого блока выделения знака 15, на выходе которого формируется оценка значения принятого символа I.

Принятый символ с выхода четвертого блока выделения знака 15 поступает на выход решающего блока 7 и далее - на выход демодулятора.

Блоки, входящие в состав заявляемого устройства, известны в технике. Для его реализации могут быть использованы соответствующие блоки из устройства прототипа.

Такое выполнение способа и устройства позволяет расширить их функциональные возможности и повысить помехозащищенность демодуляции сигналов относительной фазовой модуляции за счет:

- перехода к представлению прямоугольной последовательности, сформированной из демодулируемого сигнала ОФМ, на длительности его элементов векторами

;

- описанию вектора

, представляющего n-й элемент демодулируемого сигнала в момент его окончания, в системе декартовых координат с осями

,

точкой с координатами {X_n(φ), Y_n(φ)};

- вычисления значения модуля разностного вектора Σ последовательности векторов, используемых для представления последовательности (n-1)-го и n-го элементов демодулируемого сигнала,

;

- принятия решение о демодулированном символе I на основе сравнения значения модуля разностного вектора Σ с пороговым значением R, соответствующем радиусу окружности, по которой перемещаются концы векторов

, использованных для представления элементов демодулируемого сигнала.

Положительный эффект сохраняется, если в заявляемом устройстве используются блоки выделения знака, для описания которых в выражениях (2), (3а), (3б) и (11) знаки отношения "≤", ">" заменить на "<" и "≥"

Источники информации

1. Пат. РФ 2099892. Способ демодуляции сигналов с относительной фазовой модуляцией и устройство для его осуществления. / Мохов Е.Н., Криволапов Г.И. Приоритет от 10.05.1995 г.

2. Криволапов Г.И. Разработка и исследование аппаратуры гидроакустической связи и управления для сети автономных донных станций. Диссертация на соискание степени кандидата технических наук. - Новосибирск; Сибирская государственная академия телекоммуникаций и информатики, 1995, 112 с.

3. Левин Б.Р. Теоретические основы статистической радиотехники. Кн. первая. - М.: Сов радио, 1969. 752 с.

Claims

1. Способ демодуляции сигналов ОФМ, заключающийся в фильтрации демодулируемого сигнала S(t), 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 знакам мгновенных значений синфазного cos(2πf_ot) и квадратурного sin(2πf_ot) сигналов с частотой f_o, равной средней частоте демодулируемого сигнала, в получении на длительности Т каждого элемента демодулируемого сигнала S(t) двух корреляционных функций X(t) и Y(t), сформированной последовательности прямоугольных импульсов Sn(t) c упомянутыми опорными последовательностями прямоугольных импульсов cn(t) и sn(t), соответственно, во взятии отсчетов X_n, Y_n указанных корреляционных функций в момент окончания элемента сигнала, отличающийся тем, что используют упомянутые отсчеты X_n, Y_n вместе с отсчетами X_n-1, Y_n-1 указанных корреляционных функций, полученными в момент окончания предыдущего элемента сигнала, для получения абсолютных значений двух разностей |X_n-X_n-1| и |Y_n-Y_n-1|, определяют значение суммы Σ абсолютных значений этих двух разностей |X_n-X_n-1| и |Y_n-Y_n-1|, выносят решение о демодулированном символе на основе сравнения значения упомянутой суммы Σ с пороговым значением.

2. Демодулятор сигналов ОФМ, состоящий из последовательно соединенных фильтра 1 и первого блока выделения знака 2, а также из первого 3 и второго 4 корреляторов, первого 5 и второго 6 блоков стробирования, решающего блока 7, выход которого служит выходом демодулятора, из генератора опорного колебания 8, фазовращателя 9, второго 10 и третьего 11 блоков выделения знака, генератора тактовых импульсов 12, блока определения модуля разности 13, выход которого соединен с входом решающего блока 7, причем вход фильтра 1 служит входом демодулятора, выход первого блока выделения знака 2 подключен к соединенным вместе первым входам первого 3 и второго 4 корреляторов, выход генератора опорного колебания 8 подключен к соединенным вместе входам фазовращателя 9 и второго блока выделения знака 10, выход которого соединен со вторым входом первого коррелятора 3, выход фазовращателя 9 соединен с входом третьего блока выделения знака 11, выход последнего подключен ко второму входу второго коррелятора 4, входы установки обоих корреляторов соединены вместе и подключены к первому выходу генератора тактовых импульсов 12, второй выход которого подключен к соединенным вместе вторым входам первого 5 и второго 6 блоков стробирования, первый вход первого блока стробирования 5 соединяется с выходом первого коррелятора 3, первый вход второго блока стробирования 6 соединяется с выходом второго коррелятора 4, в свою очередь решающий блок 7 состоит из последовательно включенных первого сумматора 14 и четвертого блока выделения знака 15, а также из генератора констант 16, выход которого соединен со вторым входом первого сумматора 14, первый вход первого сумматора 14 служит входом решающего блока 7, выход четвертого блока выделения знака 15 соединен с выходом решающего блока 7, а блок определения модуля разности 13 содержит последовательно соединенные первый блок задержки 17, первый инвертор 18, второй сумматор 19, первый блок вычисления модуля 20, при этом второй вход второго сумматора 19 соединен с входом первого блока задержки 17 и служит первым входом блока определения модуля разности 13, отличающийся тем, что в состав блока определения модуля разности 13 дополнительно введены последовательно соединенные второй блок задержки 21, второй инвертор 22, третий сумматор 23, второй блок вычисления модуля 24 и четвертый сумматор 25, второй вход которого подключен к выходу первого блока вычисления модуля 20, выход четвертого сумматора 25 служит выходом блока определения модуля разности 13, при этом второй вход третьего сумматора 23 соединен с входом второго блока задержки 21 и служит вторым входом блока определения модуля разности 13, подключенным к выходу второго блока стробирования 6, первый вход блока определения модуля разности 13 подключен к выходу первого блока стробирования 5.