RU2628427C2 - Digital signals demodulator with quadrature amplitude manipulation - Google Patents

Digital signals demodulator with quadrature amplitude manipulation Download PDF

Info

Publication number
RU2628427C2
RU2628427C2 RU2015126514A RU2015126514A RU2628427C2 RU 2628427 C2 RU2628427 C2 RU 2628427C2 RU 2015126514 A RU2015126514 A RU 2015126514A RU 2015126514 A RU2015126514 A RU 2015126514A RU 2628427 C2 RU2628427 C2 RU 2628427C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
input
output
quadrature
signal
demodulator
Prior art date
Application number
RU2015126514A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2015126514A (en
Inventor
Владимир Петрович Литвиненко
Алексей Николаевич Глушков
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Воронежский государственный технический университет" (ФГБОУ ВО "ВГТУ", ВГТУ)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Воронежский государственный технический университет" (ФГБОУ ВО "ВГТУ", ВГТУ) filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Воронежский государственный технический университет" (ФГБОУ ВО "ВГТУ", ВГТУ)
Priority to RU2015126514A priority Critical patent/RU2628427C2/en
Publication of RU2015126514A publication Critical patent/RU2015126514A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2628427C2 publication Critical patent/RU2628427C2/en

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L27/00—Modulated-carrier systems
    • H04L27/32—Carrier systems characterised by combinations of two or more of the types covered by groups H04L27/02, H04L27/10, H04L27/18 or H04L27/26
    • H04L27/34—Amplitude- and phase-modulated carrier systems, e.g. quadrature-amplitude modulated carrier systems
    • H04L27/38—Demodulator circuits; Receiver circuits
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L27/00—Modulated-carrier systems
    • H04L27/10—Frequency-modulated carrier systems, i.e. using frequency-shift keying
    • H04L27/14—Demodulator circuits; Receiver circuits
    • H04L27/142—Compensating direct current components occurring during the demodulation and which are caused by mistuning

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Digital Transmission Methods That Use Modulated Carrier Waves (AREA)
  • Analogue/Digital Conversion (AREA)

Abstract

FIELD: radio engineering, communication.
SUBSTANCE: digital signals demodulator with quadrature amplitude manipulation includes the analog-to-digital converter, multiple-bit codes shift register at four readings, the first and the second n-cascade channels of quadrature signals processing, the first and the second threshold devices, critical device, decoding device, and normalizing and synchronizing device.
EFFECT: provision of high-speed digital demodulation of signals with quadrature amplitude manipulation and eliminating of the amplitude nonidentity of quadrature demodulator channels.
8 dwg

Description

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано в устройствах приема цифровых информационных сигналов для цифровой демодуляции многопозиционных сигналов с квадратурной амплитудной манипуляцией (КАМ, Quadrature Amplitude Modulation - QAM).The invention relates to the field of radio engineering and can be used in devices for receiving digital information signals for digital demodulation of multi-position signals with quadrature amplitude manipulation (QAM, Quadrature Amplitude Modulation - QAM).

Известно устройство демодуляции сигналов с квадратурной амплитудной манипуляцией (см. Феер К. «Беспроводная цифровая связь. Методы модуляции и расширения спектра». Пер. с англ. / Под ред. В.И. Журавлева. М.: Радио и связь, 2000), состоящее из двух перемножителей, двух фильтров нижних частот, фазовращателя, генератора несущей частоты, генератора тактовых импульсов, а также двух преобразователей уровней и параллельно-последовательного преобразователя кода.A device is known for demodulating signals with quadrature amplitude manipulation (see Feer K., “Wireless Digital Communications. Modulation and Spectrum Expansion Methods.” Transl. From English / Ed. By V.I. Zhuravlev. M: Radio and Communications, 2000) consisting of two multipliers, two low-pass filters, a phase shifter, a carrier frequency generator, a clock pulse generator, as well as two level converters and a parallel-serial code converter.

Близким к предлагаемому устройству является демодулятор (патент РФ №2246182 «Демодулятор сигналов шестнадцатипозиционной квадратурной амплитудной манипуляции» авторов Пархоменко Н.Г. и Боташева Б.М., опубликован 10.02.2005 г.). Это устройство осуществляют когерентную обработку входного сигнала в квадратурных каналах с формированием выходного информационного кода, а также обнаружением и устранением амплитудной неидентичности квадратурных каналов демодулятора.Close to the proposed device is a demodulator (RF patent No. 2226182 "Demodulator of sixteen-position quadrature amplitude manipulation signals" by Parkhomenko N.G. and Botasheva B.M., published 02.10.2005). This device performs coherent processing of the input signal in quadrature channels with the formation of the output information code, as well as the detection and elimination of the amplitude non-identity of the quadrature channels of the demodulator.

К недостаткам известных устройств следует отнести:The disadvantages of the known devices include:

- аналоговую обработку сигнала с необходимостью компенсации амплитудной неидентичности квадратурных каналов и других погрешностей;- analog signal processing with the need to compensate for the amplitude non-identity of the quadrature channels and other errors;

- сложность цифровой реализации процедуры обработки сигнала, что приводит к необходимости выполнения большого числа арифметических операций на каждый поступивший отсчет сигнала и требует использования высокоскоростных вычислителей.- the complexity of the digital implementation of the signal processing procedure, which leads to the need to perform a large number of arithmetic operations for each incoming signal sample and requires the use of high-speed computers.

Наиболее близким по технической сущности и внутренней структуре к предлагаемому устройству является цифровой обнаружитель узкополосных сигналов (патент РФ №2257671 C1, H04B 1/10, 27.07.2005, Бюл. №21, авторы Глушков А.Н., Литвиненко В.П., Проскуряков Ю.Д.), способный выполнять функции амплитудного демодулятора (детектора).The closest in technical essence and internal structure to the proposed device is a digital detector of narrowband signals (RF patent No. 2257671 C1, H04B 1/10, 07/27/2005, Bull. No. 21, authors Glushkov AN, Litvinenko VP, Proskuryakov Yu.D.), capable of performing the functions of an amplitude demodulator (detector).

Его недостатком является отсутствие возможности демодуляции сигналов с КАМ.Its disadvantage is the lack of the ability to demodulate signals from the QAM.

Задачей предлагаемого технического решения является обеспечение высокоскоростной цифровой демодуляции сигналов с квадратурной амплитудной манипуляцией и устранение амплитудной неидентичности квадратурных каналов демодулятора.The objective of the proposed technical solution is to provide high-speed digital demodulation of signals with quadrature amplitude manipulation and eliminate the amplitude non-identity of the quadrature channels of the demodulator.

Поставленная задача решается тем, что цифровой обнаружитель узкополосных сигналов, содержащий аналого-цифровой преобразователь (АЦП), регистр сдвига многоразрядных кодов на четыре отсчета, первый и второй n-каскадные каналы квадратурной обработки (ККО) сигналов и генератор тактовых импульсов (ГТИ), дополнительно содержит первое и второе пороговые устройства (ПУ), решающее устройство (РУ), декодирующее устройство (ДУ) и нормирующее и синхронизирующее устройство (НСУ). Выход первого ККО соединен с входом первого ПУ и первым входом НСУ, а выход второго ККО соединен с входом второго ПУ и вторым входом НСУ. Выход первого ПУ соединен с первым входом РУ, а его второй вход соединен с выходом второго ПУ. Выход РУ соединен с входом дешифратора, выход которого является выходом демодулятора. Выход НСУ соединен с входом синхронизации ГТИ.The problem is solved in that a digital detector of narrowband signals containing an analog-to-digital converter (ADC), a shift register of multi-bit codes by four samples, the first and second n-cascade channels of quadrature processing (CCO) of signals and a clock generator (GTI), in addition contains the first and second threshold devices (PU), a solving device (RU), a decoding device (Remote Control) and a normalizing and synchronizing device (NSI). The output of the first KCO is connected to the input of the first PU and the first input of the NCC, and the output of the second CCO is connected to the input of the second PU and the second input of the NCC. The output of the first control unit is connected to the first input of the control unit, and its second input is connected to the output of the second control unit. The output of the switchgear is connected to the input of the decoder, the output of which is the output of the demodulator. The output of the NSU is connected to the input of the synchronization of the GTI.

Предлагаемое техническое решение поясняется чертежами.The proposed technical solution is illustrated by drawings.

На фиг. 1 представлена структурная схема предлагаемого устройства, на фиг. 2 - созвездие сигнала KAM16, на фиг. 3 - временные диаграммы квантования сигналов синфазного x1(t) и квадратурного x2(t) каналов, тактовыми сигналами cC(t) и cK(t) соответственно, на фиг. 4 - примеры временных диаграмм x1i, x2i и сигнала с КАМ 16 si в зависимости от номера i тактового импульса. На фиг. 5 представлены временные диаграммы нормированных результатов квадратурной обработки y1(k) и y2(k) как функции номера k поступившего периода при отсутствии помех (пунктиром показаны модулирующие сигналы), на фиг. 6 - аналогичные диаграммы при наличии шумовой помехи, на фиг. 7 созвездие сигнала КАМ 16 при наличии помех, а на фиг. 8 - зависимость вероятности ошибки приема М - позиционного сигнала с КАМ от отношения сигнал/шум h для различных М.In FIG. 1 shows a structural diagram of the proposed device, in FIG. 2 - constellation of the signal KAM16, in FIG. 3 shows timing diagrams of quantization of common-mode signals x1 (t) and quadrature x2 (t) channels with clock signals c C (t) and c K (t), respectively, in FIG. 4 - examples of time diagrams x1 i , x2 i and signal with QAM 16 s i depending on the number i of the clock pulse. In FIG. 5 is a timing chart of the normalized quadrature processing results y 1 (k) and y 2 (k) as a function of the number k of the received period in the absence of interference (the dashed line shows the modulating signals), FIG. 6 is a similar diagram in the presence of noise interference; FIG. 7 constellation of the KAM signal 16 in the presence of interference, and in FIG. 8 - dependence of the probability of reception error of M - positional signal with QAM on the signal-to-noise ratio h for various M.

Устройство содержит АЦП 1, на вход которого поступает принимаемый сигнал 2 с выхода усилителя промежуточной частоты приемника, а на управляющий вход тактовые импульсы 3. Выход АЦП 1 соединен с входом регистра 4 сдвига многоразрядных кодов на четыре отсчета, четные выходы которого соединены с соответствующими входами вычитателя 5 первого ККО 6, а нечетные выходы - с соответствующими входами вычитателя 7 второго ККО 8. Каждый ККО помимо вычитателя содержит n каскадно соединенных блоков накопления отсчетов (БНО). Количество БНО n зависит от числа N периодов сигнала в информационном символе и определяется двоичным логарифмом N (n=log2N). Такое построение устройства обеспечивает минимальное количество БНО, при этом число обрабатываемых периодов сигнала равно N=2n.The device contains an ADC 1, the input of which receives a received signal 2 from the output of the amplifier of the intermediate frequency of the receiver, and the control input has clock pulses 3. The output of the ADC 1 is connected to the input of register 4 for shifting multi-digit codes by four samples, the even outputs of which are connected to the corresponding inputs of the subtractor 5 of the first KCO 6, and the odd outputs with the corresponding inputs of the subtractor 7 of the second KCO 8. Each KCO, in addition to the subtractor, contains n cascade-connected blocks of accumulation of samples (BNO). The number of BNO n depends on the number N of signal periods in the information symbol and is determined by the binary logarithm of N (n = log 2 N). This construction of the device provides a minimum number of BNO, while the number of processed signal periods is N = 2 n .

Первый ККО 6 содержит последовательно соединенные БНО 9-1, …, 9-n, а второй ККО 8 - последовательно соединенные БНО 10-1, …, 10-n. Каждый из БНО состоит из регистра сдвига многоразрядных кодов и сумматора. Блоки 9-1, …, 9-n накопления отсчетов содержат регистры 11-1, …, 11-n сдвига многоразрядных кодов и сумматоры 12-1, …, 12-n соответственно, а БНО 10-1, …, 10-n - соответственно регистры 13-1, …, 13-n сдвига многоразрядных кодов и сумматоры 14-1, …, 14-n. В каждом блоке 9 (10) накопления отсчетов первый вход регистра 11 (13) сдвига является входом блока 9 (10) накопления отсчетов. Второй вход сумматора 12 (14) соединен с выходом регистра 11 (13) сдвига. Выход сумматора 12 (14) является выходом блока 9 (10) накопления отсчетов, а тактовый вход регистра 11 (13) сдвига является управляющим входом блока 9 (10) накопления отсчетов. Выход вычитателя 5 соединен с входом блока 9-1 накопления отсчетов ККО 6, а выход блока 9-n накопления отсчетов ККО 6 - с входом первого порогового устройства 15 и первым входом нормирующего и синхронизирующего устройства 16. Выход вычитателя 7 соединен с входом БНО 10-1 ККО 8, а выход БНО 10-n ККО 8 - с входом второго порогового устройства 17 и вторым входом нормирующего и синхронизирующего устройства 16. Выход ПУ 15 соединен с первым входом решающего устройства 18, а выход ПУ 17 - с его вторым входом, а выход решающего устройства 18 соединен с входом декодирующего устройства 19, выход которого 20 является выходом демодулятора сигналов с КАМ.The first KCO 6 contains serially connected BNO 9-1, ..., 9-n, and the second KCO 8 contains serially connected BNO 10-1, ..., 10-n. Each BNO consists of a shift register of multi-bit codes and an adder. Blocks 9-1, ..., 9-n accumulation of samples contain registers 11-1, ..., 11-n shift multi-bit codes and adders 12-1, ..., 12-n, respectively, and BNO 10-1, ..., 10-n - respectively, registers 13-1, ..., 13-n shift multi-digit codes and adders 14-1, ..., 14-n. In each block 9 (10) accumulation of samples, the first input of the register 11 (13) shift is the input of block 9 (10) accumulation of samples. The second input of the adder 12 (14) is connected to the output of the shift register 11 (13). The output of the adder 12 (14) is the output of the sample accumulation unit 9 (10), and the clock input of the shift register 11 (13) is the control input of the sample accumulation unit 9 (10). The output of the subtractor 5 is connected to the input of the KCO 6 samples accumulation unit 9-1, and the output of the KCO 6 samples accumulation unit 9-n is connected to the input of the first threshold device 15 and the first input of the normalizing and synchronizing device 16. The output of the subtractor 7 is connected to the input of the BNO 10- 1 KCO 8, and the output of BNO 10-n KCO 8 - with the input of the second threshold device 17 and the second input of the normalizing and synchronizing device 16. The output of the control unit 15 is connected to the first input of the resolving device 18, and the output of the control unit 17 is connected to its second input, and the output of the decider 18 is connected to the input decoding its device 19, the output of which 20 is the output of the signal demodulator from the QAM.

Первый управляющий выход НСУ 16 соединен с управляющим входом первого ПУ 15, а второй управляющий выход НСУ 16 - с управляющим входом второго ПУ 17. Синхронизирующий выход НСУ 16 соединен с синхронизирующим входом ГТИ 21. Тактовые входы АЦП 1, регистра 4 сдвига многоразрядных кодов на четыре отсчета, блоков 9 и 10 накопления отсчетов соединены с соответствующими выходами генератора тактовых импульсов 21.The first control output of the NSU 16 is connected to the control input of the first control unit 15, and the second control output of the NSU 16 is connected to the control input of the second control unit 17. The synchronizing output of the NSU 16 is connected to the synchronizing input of the GTI 21. Clock inputs of the ADC 1, register 4 of the shift of multi-bit codes by four samples, blocks 9 and 10 of the accumulation of samples connected to the respective outputs of the clock 21.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

Входной сигнал с КАМ на входе 2 демодулятора имеет видThe input signal from the QAM at input 2 of the demodulator has the form

Figure 00000001
Figure 00000001

где A(t) и B(t) - амплитуды информационных символов синфазной и квадратурной составляющих сигнала, определяемые передаваемым двоичным кодом, а

Figure 00000002
- несущая частота. Передаваемый код с четной длиной 2m бит разделяется на две равные части по m элементов, которые определяют амплитуды A(t) и B(t) соответственно. Например, код с 2m=4 делится на две части по 2 бита, по которым выбираются значения амплитуд согласно приведенной ниже таблице (U - минимальная амплитуда), отрицательная амплитуда соответствует изменению фазы на 180°.where A (t) and B (t) are the amplitudes of the information symbols of the in-phase and quadrature components of the signal, determined by the transmitted binary code, and
Figure 00000002
- carrier frequency. The transmitted code with an even length of 2m bits is divided into two equal parts of m elements that determine the amplitudes A (t) and B (t), respectively. For example, a code with 2m = 4 is divided into two parts of 2 bits, according to which the amplitudes are selected according to the table below (U is the minimum amplitude), a negative amplitude corresponds to a phase change of 180 °.

Figure 00000003
Figure 00000003

Всего в примере имеется 16 комбинаций амплитуд синфазной и квадратурной составляющих сигнала, который обозначается как KAM 16. Их отображают в виде созвездия, как показано на фиг. 2. Число элементов созвездия может достигать 512 (в протоколе v.32bis при скорости 14400 бит/с используется КАМ 128).In total, in the example there are 16 combinations of amplitudes of the in-phase and quadrature components of the signal, which is designated as KAM 16. They are displayed in the form of a constellation, as shown in FIG. 2. The number of constellation elements can reach 512 (in the protocol v.32bis, KAM 128 is used at a speed of 14400 bps).

Процесс квантования поясняется временными диаграммами процессов квантования сигналов синфазного xl(t) и квадратурного x2(t) каналов тактовыми импульсами cC(t) и cK(t) (в четных и нечетных тактах) соответственно, показанными на фиг. 3. Примеры фрагментов временных диаграмм сигналов x1i, x2i и суммарного сигнала si с KAM 16 на границе передаваемых символов в зависимости от номера i тактового импульса приведены на фиг. 4, сетка по оси абсцисс соответствует тактовым импульсам на фиг. 3, на периоде сигнала формируются 4 тактовых импульса (два четных и два нечетных).The quantization process is illustrated by timing diagrams of the quantization processes of the in-phase signals xl (t) and quadrature x2 (t) channels with clock pulses c C (t) and c K (t) (in even and odd clocks), respectively, shown in FIG. 3. Examples of fragments of the time diagrams of the signals x1 i , x2 i and the total signal s i with KAM 16 at the boundary of the transmitted symbols depending on the number i of the clock pulse are shown in FIG. 4, the abscissa grid corresponds to the clock pulses of FIG. 3, 4 clock pulses (two even and two odd) are formed on the signal period.

Принятый сигнал поступает на вход аналого-цифрового преобразователя (АЦП) 1, который формирует по четыре отсчета входного сигнала на период повторения

Figure 00000004
в соответствии с тактовыми импульсами 3 от генератора 21. Информационный элемент сигнала длительностью ТЭ содержит N периодов Т несущего колебания, T=2n, n - целое число.The received signal is fed to the input of an analog-to-digital converter (ADC) 1, which generates four samples of the input signal for the repetition period
Figure 00000004
in accordance with the clock pulses 3 from the generator 21. The information element of the signal of duration T E contains N periods T of the carrier wave, T = 2 n , n is an integer.

Отсчеты входного сигнала (фиг. 3в) поступают в регистр 4 сдвига многоразрядных кодов на четыре отсчета. Четные отсчеты (фиг. 3а) за текущий период сигнала поступают в вычитатель 5 первого ККО 6, отклик которого равен удвоенной амплитуде 2А, а нечетные (фиг. 3б) - в вычитатель 7 второго ККО 8, отклик которого равен удвоенной амплитуде 2В. Как видно, для четных отсчетов значения x2 (фиг. 3б) равны нулю, а для нечетных величины x1 (фиг. 3а) также оказываются нулевыми, то есть происходит разделение синфазного и квадратурного каналов обработки, что и требуется для демодуляции сигнала с КАМ.The samples of the input signal (Fig. 3B) are received in the register 4 of the shift of multi-digit codes by four samples. Even readings (Fig. 3a) for the current signal period go to the subtractor 5 of the first KCO 6, whose response is equal to twice the amplitude of 2A, and odd (Fig. 3b) - to the subtractor 7 of the second KCO 6, whose response is equal to twice the amplitude of 2B. As can be seen, for even samples the values of x2 (Fig. 3b) are equal to zero, and for odd samples x1 (Fig. 3a) also turn out to be zero, i.e., the common-mode and quadrature processing channels are separated, which is required for demodulating the signal from the QAM.

Значения разностей на выходе вычитателя 5 накапливаются в блоках накопления отсчетов 9-1 (на двух соседних периодах), 9-2 (на четырех периодах) и т.д., в результате на выходе первого ККО 6 по окончании информационного символа формируются величины y1=2NA. Аналогично разности на выходе вычитателя 7 накапливаются в блоках накопления отсчетов 10-1 (на двух соседних периодах), 10-2 (на четырех периодах) и т.д., в результате на выходе второго ККО 8 по окончании информационного символа формируются величины y2=2NB. Таким образом, отклики каналов квадратурной обработки пропорциональны амплитудам синфазной A(t) и квадратурной B(t) составляющих принятого сигнала с КАМ.Values of the differences at the output of the subtractor 5 are accumulated in the accumulation units of samples 9-1 (on two adjacent periods) 9-2 (four periods), etc., resulting in the output of the first ECC 6 at the end of the information symbol values are formed y 1 = 2NA. Similarly, the differences at the output of the subtractor 7 are accumulated in the blocks of accumulation of samples 10-1 (on two adjacent periods), 10-2 (on four periods), etc., as a result, the values y 2 are formed at the output of the second KCO 8 at the end of the information symbol = 2NB. Thus, the responses of the quadrature processing channels are proportional to the amplitudes of the in-phase A (t) and quadrature B (t) components of the received QAM signal.

Временные диаграммы нормированных результатов квадратурной обработки y1(k) и y2(k) как функции номера k поступившего периода (нормированного времени) при отсутствии помех показаны на фиг. 5 (пунктиром показаны модулирующие сигналы). В моменты окончания приема элемента значения квадратурных компонент определяют принятый сигнал с КАМ. Прямолинейная форма откликов y1(k) и y2(k) квадратурных каналов свидетельствует о согласованности алгоритма обработки с поступающим сигналом, то есть об оптимальности алгоритма демодуляции.Timing diagrams of the normalized quadrature processing results y 1 (k) and y 2 (k) as a function of the number k of the received period (normalized time) in the absence of interference are shown in FIG. 5 (dashed line shows modulating signals). At the moments when the element is received, the values of the quadrature components determine the received signal from the QAM. The rectilinear response shape of y 1 (k) and y 2 (k) quadrature channels indicates the consistency of the processing algorithm with the incoming signal, that is, the optimality of the demodulation algorithm.

Значения у1 и у2 поступают в пороговые устройства 15 и 17 соответственно, которые в соответствии с созвездием вида фиг. 2 формируют первую (m бит) и вторую (m бит) половины принятого кодового слова, всего 2m бит, которое передается в декодирующее устройство 19 для формирования принятого сообщения 20.The values of 1 and 2 enter threshold devices 15 and 17, respectively, which, in accordance with the constellation of the form of FIG. 2 form the first (m bit) and second (m bit) half of the received codeword, a total of 2m bits, which are transmitted to the decoding device 19 to generate the received message 20.

Нормирующее и синхронизирующее устройство 16 в процессе установления синхронного состояния оценивает уровни сигналов в квадратурных каналах и управляет работой пороговых устройств 15 и 17, устанавливая пороги сравнения для откликов квадратурных каналов.The normalizing and synchronizing device 16 in the process of establishing a synchronous state estimates the signal levels in the quadrature channels and controls the operation of the threshold devices 15 and 17, setting comparison thresholds for the responses of the quadrature channels.

Для обеспечения синхронного режима работы демодулятора НСУ 16 в начале сеанса связи устанавливает частоту и фазу генератора тактовых импульсов 21, необходимые для когерентной обработки принимаемого сигнала с КАМ.To ensure synchronous operation of the demodulator NSI 16 at the beginning of the communication session sets the frequency and phase of the clock 21, necessary for coherent processing of the received signal from the QAM.

Устранение амплитудной неидентичности квадратурных каналов демодулятора обеспечивается за счет того, что их отсчеты формируются общим АЦП 1.Elimination of the amplitude non-identity of the quadrature channels of the demodulator is ensured due to the fact that their samples are formed by a common ADC 1.

В предлагаемом демодуляторе за один период сигнала необходимо выполнить всего 2log2N операций сложения/вычитания многоразрядных кодов и запоминать 2N полученных значений. При этом обеспечивается минимум арифметических операций на период сигнала для решения поставленной задачи и, следовательно, высокая скорость обработки сигнала с КАМ. Технически устройство может быть реализовано либо как специализированная интегральная схема, либо как микропроцессорное устройство. Регистры сдвига многоразрядных кодов могут выполняться на базе однобитовых регистров сдвига либо оперативных запоминающих устройств.In the proposed demodulator, for a single signal period, it is necessary to perform a total of 2log 2 N operations of addition / subtraction of multi-digit codes and remember 2N of the received values. This ensures a minimum of arithmetic operations for the period of the signal to solve the problem and, therefore, a high processing speed of the signal from the QAM. Technically, the device can be implemented either as a specialized integrated circuit or as a microprocessor device. The shift registers of multi-bit codes can be performed on the basis of single-bit shift registers or random access memory.

На фиг. 6 показаны полученные при статистическом имитационном моделировании временные диаграммы нормированных откликов квадратурных каналов y1(k) и y2(k) от нормированного времени (номера обрабатываемого периода) при наличии шумовой помехи с отношением сигнал/шум h2, приведенным к эквивалентному двоичному элементу, h=12 дБ. Созвездие сигнала КАМ 16 при наличии тех же помех показано на фиг. 7. Как видно, появляется разброс принятых сигналов относительно центральных точек созвездия, что приводит к появлению ошибочных решений в пороговых устройствах.In FIG. Figure 6 shows the time diagrams of statistical simulations of normalized responses of the quadrature channels y 1 (k) and y 2 (k) from the normalized time (number of the processed period) in the presence of noise interference with a signal-to-noise ratio h 2 reduced to an equivalent binary element, h = 12 dB. The constellation of the KAM signal 16 in the presence of the same interference is shown in FIG. 7. As you can see, there is a scatter of the received signals relative to the central points of the constellation, which leads to the appearance of erroneous decisions in threshold devices.

Вероятность ошибки приема сигнала с КАМ в канале с белым шумом определяется выражениемThe probability of an error in receiving a signal with a QAM in a channel with white noise is determined by the expression

Figure 00000005
Figure 00000005

гдеWhere

Figure 00000006
Figure 00000006

Аналогичное выражение получено в литературе (Прокис Д. Цифровая связь. Пер. с англ. / под ред. Д.Д. Кловского. - М.: Радио и связь, 2000).A similar expression is obtained in the literature (Prokis D. Digital Communications. Translated from English / Ed. By D. D. Klovsky. - M.: Radio and Communications, 2000).

На фиг. 8 показана зависимость вероятности ошибки приема М - позиционного сигнала с КАМ от отношения сигнал/шум h для различных М. Как видно, вероятность ошибки достаточно велика и для ее снижения необходимо обеспечивать высокое отношение сигнал/шум или использовать помехоустойчивое кодирование.In FIG. Figure 8 shows the dependence of the probability of the reception error of the M - positional signal with QAM on the signal-to-noise ratio h for different M. As you can see, the probability of the error is high enough and to reduce it, it is necessary to provide a high signal-to-noise ratio or use noise-resistant coding.

ЛитератураLiterature

1. Феер К. «Беспроводная цифровая связь. Методы модуляции и расширения спектра». Пер. с англ. / Под ред. В.И. Журавлева. М.: Радио и связь, 2000.1. Feer K. “Wireless Digital Communications. Modulation and spectrum spreading methods. ” Per. from English / Ed. IN AND. Zhuravleva. M .: Radio and communications, 2000.

2. Патент РФ №2246182 «Демодулятор сигналов шестнадцатипозиционной квадратурной амплитудной манипуляции», авторы Пархоменко Н.Г. и Боташева Б.М., опубликован 10.02.2005 г.2. RF patent №2246182 "Demodulator of sixteen position quadrature amplitude manipulation signals", authors Parkhomenko NG and Botasheva B.M., published 02.10.2005

3. Патент RU 2257671 C1, H04B 1/10, 27.07.2005 «Цифровой обнаружитель узкополосных сигналов», Бюл. №21, авторы Глушков А.Н., Литвиненко В.П., Проскуряков Ю.Д.3. Patent RU 2257671 C1, H04B 1/10, 07.27.2005, “Digital Detector of Narrowband Signals,” Bull. No. 21, authors Glushkov AN, Litvinenko VP, Proskuryakov Yu.D.

4. Прокис Д. Цифровая связь. Пер. с англ. / под ред. Д.Д. Кловского. - М.: Радио и связь, 2000, 800 с.4. Prokis D. Digital communication. Per. from English / ed. D.D. Klovsky. - M .: Radio and communications, 2000, 800 p.

Claims (1)

Цифровой демодулятор сигналов с квадратурной амплитудной манипуляцией, содержащий аналого-цифровой преобразователь (АЦП), регистр сдвига многоразрядных кодов на четыре отсчета, подключенный к первому и второму n-каскадным каналам квадратурной обработки (ККО) сигналов, отличающийся тем, что он дополнительно содержит первое и второе пороговые устройства (ПУ), решающее устройство (РУ), декодирующее устройство (ДУ) и нормирующее и синхронизирующее устройство (НСУ), при этом выход первого ККО соединен с входом первого ПУ и первым входом НСУ, а выход второго ККО соединен с входом второго ПУ и вторым входом НСУ, выход первого ПУ соединен с первым входом РУ, а его второй вход соединен с выходом второго ПУ, выход РУ соединен с входом декодирующего устройства, выход которого является выходом демодулятора, выход НСУ соединен с входом синхронизации генератора тактовых импульсов (ГТИ).A digital signal demodulator with quadrature amplitude-shift keying, containing an analog-to-digital converter (ADC), a shift register of multi-digit codes by four samples, connected to the first and second n-cascade channels of quadrature processing (KCO) of signals, characterized in that it additionally contains the first and the second threshold device (PU), a resolving device (RU), a decoding device (Remote Control) and a normalizing and synchronizing device (NSI), while the output of the first KCO is connected to the input of the first PU and the first input of the NSI, and the output of the second CCP is connected to the input of the second control unit and the second input of the NCC, the output of the first control unit is connected to the first input of the switchgear, and the second input is connected to the output of the decoding device, the output of which is the output of the demodulator, the output of the control switch is connected to clock input of the clock generator (GTI).
RU2015126514A 2015-07-02 2015-07-02 Digital signals demodulator with quadrature amplitude manipulation RU2628427C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015126514A RU2628427C2 (en) 2015-07-02 2015-07-02 Digital signals demodulator with quadrature amplitude manipulation

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015126514A RU2628427C2 (en) 2015-07-02 2015-07-02 Digital signals demodulator with quadrature amplitude manipulation

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2015126514A RU2015126514A (en) 2017-01-13
RU2628427C2 true RU2628427C2 (en) 2017-08-16

Family

ID=58449261

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015126514A RU2628427C2 (en) 2015-07-02 2015-07-02 Digital signals demodulator with quadrature amplitude manipulation

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2628427C2 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2751020C1 (en) * 2020-11-30 2021-07-07 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВО "НИУ "МЭИ") Digital phase shift meter for harmonic signals
RU2761521C1 (en) * 2021-05-21 2021-12-09 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВО "НИУ "МЭИ") Digital incoherent signal demodulator with amplitude quaternary phase-shift keying
RU2766429C1 (en) * 2021-04-22 2022-03-15 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВО "НИУ "МЭИ") Digital non-coherent amplitude-phase-shift keying signal demodulator
RU2786159C1 (en) * 2022-07-18 2022-12-19 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Майкопский государственный технологический университет" Digital signal demodulator with amplitude-phase keying

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5386239A (en) * 1993-05-03 1995-01-31 Thomson Consumer Electronics, Inc. Multiple QAM digital television signal decoder
RU2246182C1 (en) * 2003-07-17 2005-02-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственное конструкторское бюро аппаратно-программных систем "Связь" (ФГУП "ГКБ "Связь") Demodulator of sixteen-position quadrature-amplitude keyed signals
RU2257671C1 (en) * 2003-12-09 2005-07-27 Федеральное государственное унитарное предприятие Воронежский научно-исследовательский институт "Вега" Digital narrow-band signals detector
RU2286650C2 (en) * 2005-02-17 2006-10-27 Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственное конструкторское бюро аппаратно-программных систем "Связь" (ФГУП "ГКБ "Связь") Signal demodulator using sixteen-position amplitude-keying quadrature keyboard

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5386239A (en) * 1993-05-03 1995-01-31 Thomson Consumer Electronics, Inc. Multiple QAM digital television signal decoder
RU2246182C1 (en) * 2003-07-17 2005-02-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственное конструкторское бюро аппаратно-программных систем "Связь" (ФГУП "ГКБ "Связь") Demodulator of sixteen-position quadrature-amplitude keyed signals
RU2257671C1 (en) * 2003-12-09 2005-07-27 Федеральное государственное унитарное предприятие Воронежский научно-исследовательский институт "Вега" Digital narrow-band signals detector
RU2286650C2 (en) * 2005-02-17 2006-10-27 Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственное конструкторское бюро аппаратно-программных систем "Связь" (ФГУП "ГКБ "Связь") Signal demodulator using sixteen-position amplitude-keying quadrature keyboard

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2751020C1 (en) * 2020-11-30 2021-07-07 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВО "НИУ "МЭИ") Digital phase shift meter for harmonic signals
RU2766429C1 (en) * 2021-04-22 2022-03-15 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВО "НИУ "МЭИ") Digital non-coherent amplitude-phase-shift keying signal demodulator
RU2766429C9 (en) * 2021-04-22 2022-04-18 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВО "НИУ "МЭИ") Digital non-coherent amplitude-phase-shift keying signal demodulator
RU2761521C1 (en) * 2021-05-21 2021-12-09 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВО "НИУ "МЭИ") Digital incoherent signal demodulator with amplitude quaternary phase-shift keying
RU2786159C1 (en) * 2022-07-18 2022-12-19 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Майкопский государственный технологический университет" Digital signal demodulator with amplitude-phase keying

Also Published As

Publication number Publication date
RU2015126514A (en) 2017-01-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2505922C2 (en) Differential phase-shift keyed signal digital demodulator
RU2656577C1 (en) Digital coherent demodulator of four-position signal with phase manipulation
RU2628427C2 (en) Digital signals demodulator with quadrature amplitude manipulation
CN111970087A (en) GMSK modulation hardware implementation method
RU2556429C1 (en) Non-coherent digital demodulator of "integrally" coded phase-shift keyed signals
US11245434B2 (en) Low power long-range radio
EP2978266A1 (en) Methods and apparatus for low power operation utilizing multiple adcs with different precisions
CN106452652B (en) A kind of MPI suppression method based on chaos wireless communication system
US20070024477A1 (en) DPSK demodulator and method
JP5213580B2 (en) Carrier offset detection circuit and detection method, and information communication device
RU2649782C1 (en) Digital non-coherent demodulator of four-position signals with relative phase manipulation
Marriwala et al. Design of a hybrid reconfigurable Software Defined Radio transceiver based on frequency shift keying using multiple encoding schemes
RU2634382C2 (en) Digital detector of phase-animated signals
US20150155960A1 (en) Method for searching for a useful signal in a multiplexing band
Amini et al. A BFSK neural network demodulator with fast training hints
RU2591032C1 (en) Digital quadrature phase synchronisation and demodulation device
RU2308165C1 (en) Device for non-coherent demodulation of frequency-manipulated signals with continuous phase
RU2633183C1 (en) Digital coherent demodulator of signals with binary phase manipulation
JP2015530005A (en) Method for wireless transmission using ultra-wideband transmission
RU2790205C1 (en) Amplitude-differential phase-shift keying digital signal demodulator
RU2723445C2 (en) Digital phase detector
CN108055220B (en) ASK amplitude self-adaptive anti-noise demodulation method and device
RU2790140C1 (en) Digital signal demodulator with two-level amplitude-phase shift keying and relative symbol amplitude estimation
RU2808227C1 (en) Amplitude shift keying demodulator
RU2246794C1 (en) Multiposition signal demodulator

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20180703