RU2649782C1 - Digital non-coherent demodulator of four-position signals with relative phase manipulation - Google Patents

Digital non-coherent demodulator of four-position signals with relative phase manipulation Download PDF

Info

Publication number
RU2649782C1
RU2649782C1 RU2017121027A RU2017121027A RU2649782C1 RU 2649782 C1 RU2649782 C1 RU 2649782C1 RU 2017121027 A RU2017121027 A RU 2017121027A RU 2017121027 A RU2017121027 A RU 2017121027A RU 2649782 C1 RU2649782 C1 RU 2649782C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
output
input
control unit
digital
inputs
Prior art date
Application number
RU2017121027A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Олег Вячеславович Чернояров
Алексей Николаевич Глушков
Владимир Петрович Литвиненко
Юлия Владимировна Литвиненко
Борис Васильевич Матвеев
Original Assignee
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВО "НИУ "МЭИ")
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 "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВО "НИУ "МЭИ") filed Critical федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВО "НИУ "МЭИ")
Priority to RU2017121027A priority Critical patent/RU2649782C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2649782C1 publication Critical patent/RU2649782C1/en

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B1/00—Details of transmission systems, not covered by a single one of groups H04B3/00 - H04B13/00; Details of transmission systems not characterised by the medium used for transmission
    • H04B1/06—Receivers
    • H04B1/10—Means associated with receiver for limiting or suppressing noise or interference
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L27/00—Modulated-carrier systems
    • H04L27/18—Phase-modulated carrier systems, i.e. using phase-shift keying
    • H04L27/22—Demodulator circuits; Receiver circuits
    • H04L27/233—Demodulator circuits; Receiver circuits using non-coherent demodulation
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L27/00—Modulated-carrier systems
    • H04L27/18—Phase-modulated carrier systems, i.e. using phase-shift keying
    • H04L27/22—Demodulator circuits; Receiver circuits
    • H04L27/233—Demodulator circuits; Receiver circuits using non-coherent demodulation
    • H04L27/2331—Demodulator circuits; Receiver circuits using non-coherent demodulation wherein the received signal is demodulated using one or more delayed versions of itself
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L27/00—Modulated-carrier systems
    • H04L27/18—Phase-modulated carrier systems, i.e. using phase-shift keying
    • H04L27/22—Demodulator circuits; Receiver circuits
    • H04L27/233—Demodulator circuits; Receiver circuits using non-coherent demodulation
    • H04L27/2332—Demodulator circuits; Receiver circuits using non-coherent demodulation using a non-coherent carrier

Abstract

FIELD: radio engineering and communications.
SUBSTANCE: invention relates to the field of radio engineering and can be used in digital information signal reception devices for digital non-coherent demodulation of four-position signals with relative phase shift keying (QPSK). Digital non-coherent demodulator of four-position signals with relative phase shift keying contains an analog-to-digital converter, the shift register of multi-digit codes for four samples, the first and second n-cascaded quadrature signal processing channels, the clock generator, the first and second register memories, first, second, third and fourth digital multipliers, first and second adders, first and second subtractors, first and second decoders and decoders.
EFFECT: providing high-speed digital demodulation of signals with four-position relative phase shift keying.
1 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано в устройствах приема цифровых информационных сигналов для цифровой некогерентной демодуляции четырехпозиционных сигналов с относительной фазовой манипуляцией (ОФМ4 или QPSK).The invention relates to the field of radio engineering and can be used in devices for receiving digital information signals for digital incoherent demodulation of four-position signals with relative phase shift keying (OFM4 or QPSK).

Известно устройство некогерентной демодуляции многопозиционных сигналов (см. Скляр Б. Цифровая связь. Теоретические основы и практическое применение. - М.: Издательский дом «Вильяме», 2003, 1104 с.), состоящее из корреляторов и решающего блока.A device is known for incoherent demodulation of multi-position signals (see Sklar B. Digital Communication. Theoretical Foundations and Practical Applications. - M .: Publishing House "Williams", 2003, 1104 pp.), Consisting of correlators and a decisive block.

Близким к предлагаемому устройству является демодулятор четырехпозиционных сигналов с относительной фазовой модуляцией (см. Окунев Ю.Б. Цифровая передача информации фазомодулированными сигналами. - М.: Радио и связь, 1991, 296 с.). Он состоит из двух корреляторов, двух блоков задержки, решающего блока, генератора опорного колебания, фазовращателя и генератора тактовых импульсов. Эти устройства осуществляют квадратурную корреляционную обработку входного сигнала с последующим сравнением фаз соседних информационных элементов. К недостаткам известных устройств следует отнести: сложность реализации высокоскоростных корреляторов, особенно в цифровой форме; необходимость выполнения большого числа арифметических операций на каждый поступивший отсчет сигнала, что требует использования высокоскоростных вычислителей.Close to the proposed device is a four-position signal demodulator with relative phase modulation (see Okunev Yu. Digital information transmission by phase-modulated signals. - M .: Radio and communication, 1991, 296 p.). It consists of two correlators, two delay blocks, a decision block, a reference oscillation generator, a phase shifter and a clock generator. These devices perform quadrature correlation processing of the input signal with subsequent comparison of the phases of neighboring information elements. The disadvantages of the known devices include: the difficulty of implementing high-speed correlators, especially in digital form; the need to perform a large number of arithmetic operations for each incoming signal sample, which requires the use of high-speed computers.

Наиболее близким по технической сущности и внутренней структуре к предлагаемому устройству является цифровой демодулятор сигналов с относительной фазовой манипуляцией (Патент РФ №2505922 от 27.01.2014.The closest in technical essence and internal structure to the proposed device is a digital signal demodulator with relative phase shift keying (RF Patent No. 2505922 from 01/27/2014.

Цифровой демодулятор сигналов с относительной фазовой манипуляцией. Авторы Глушков А.Н., Литвиненко В.П.).Digital signal demodulator with relative phase shift keying. Authors Glushkov A.N., Litvinenko V.P.).

Его недостатком является отсутствие возможности демодуляции четырехпозиционных сигналов с относительной фазовой манипуляцией.Its disadvantage is the inability to demodulate four-position signals with relative phase shift keying.

Технической задачей предлагаемого технического решения является обеспечение высокоскоростной цифровой демодуляции сигналов с четырехпозиционной относительной фазовой манипуляцией.The technical task of the proposed technical solution is to provide high-speed digital signal demodulation with four-position relative phase shift keying.

Технический результат, используемый при решении поставленной задачи, заключается в минимизации выполняемых арифметических операций при обеспечении помехоустойчивости, близкой к потенциальной, и достигается тем, что цифровой некогерентный демодулятор четырехпозиционных сигналов с относительной фазовой манипуляцией, 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 регистровые запоминающие устройства (РЗУ), первый, второй, третий и четвертый цифровые умножители (ЦУ), первое и второе суммирующее устройство (СУ), первое и второе вычитающее устройство (ВУ), первое и второе решающее устройство (РУ) и декодер ДК, выход первого ККО соединен с входом первого РЗУ и с первыми входами первого и третьего ЦУ, второй вход первого ЦУ соединен с выходом первого РЗУ, а второй вход третьего ЦУ - с выходом второго РЗУ, выход второго ККО соединен с входом первого РЗУ и с первыми входами второго и четвертого ЦУ, второй вход второго ЦУ соединен с выходом первого РЗУ, а второй вход четвертого ЦУ - с выходом второго РЗУ, выход первого ЦУ соединен с первым входом первого СУ, второй вход которого соединен с выходом четвертого ЦУ, выход второго ЦУ соединен с первым входом первого ВУ, второй вход которого соединен с выходом третьего ЦУ, выход первого СУ подключен к первым входам второго ВУ и второго СУ, а выход первого ВУ подключен к вторым входам второго ВУ и второго СУ, выход второго ВУ соединен с входом первого РУ, а выход второго СУ - с входом второго РУ, на стробирующие входы первого и второго РУ подается сигнал символьной синхронизации, выходы первого и второго РУ соединены с первым и вторым входами декодера ДК, на выходе которого формируются два двоичных разряда выходного сигнала демодулятора.The technical result used to solve the problem is to minimize the arithmetic operations while ensuring noise immunity close to potential, and is achieved by the fact that the digital incoherent demodulator of four-position signals with relative phase shift keying, containing an analog-to-digital converter (ADC), a multi-bit shift register codes for four samples, the first and second n-cascade channels of quadrature processing (KCO) of signals and a clock generator (GTI), additional Relatively contains the first and second register storage devices (RZU), the first, second, third and fourth digital multipliers (DU), the first and second adder (SU), the first and second subtractor (WU), the first and second solving device (RU ) and a decoder DC, the output of the first CCO is connected to the input of the first relay and the first inputs of the first and third controllers, the second input of the first control is connected to the output of the first relay, and the second input of the third control is connected to the output of the second relay, the output of the second CCO is connected to the input of the first RZU and with the first inputs of the second o and the fourth control unit, the second input of the second control unit is connected to the output of the first relay, and the second input of the fourth control unit is connected to the output of the second relay, the output of the first control unit is connected to the first input of the first control unit, the second input of which is connected to the output of the fourth control unit, the output of the second control unit is connected to the first input of the first slave, the second input of which is connected to the output of the third control, the output of the first control is connected to the first inputs of the second control and the second control, and the output of the first control is connected to the second inputs of the second control and the second control, the output of the second control is connected to the input of the first control and the output of the second SU - with I House second RU, on strobe inputs of the first and second RC supplied symbol timing signal, outputs of the first and second RC are connected to first and second inputs of the decoder DC at the output of which forms two binary digit output signal of the demodulator.

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

На фиг. 1 представлена структурная схема предлагаемого устройства, на фиг. 2 - процесс квантования входного сигнала (по 4 отсчета на период), на фиг. 3 и фиг. 4 - результаты моделирования работы демодулятора при отсутствии и наличии шума, соответственно, а на фиг. 5 сплошной линией показана зависимость вероятности ошибки демодуляции сигнала с четырехпозиционной ОФМ от отношения сигнал/шум, точками отмечены результаты статистического имитационного моделирования, пунктиром показана аналогичная зависимость для двоичной ОФМ.In FIG. 1 shows a structural diagram of the proposed device, in FIG. 2 - the quantization process of the input signal (4 samples per period), in FIG. 3 and FIG. 4 - simulation results of the demodulator in the absence and presence of noise, respectively, and in FIG. 5, the solid line shows the dependence of the probability of the error of demodulation of a signal with a four-position OFM on the signal-to-noise ratio, the dots indicate the results of statistical simulation, the dotted line shows a similar dependence for the binary OFM.

Устройство содержит АЦП 1(фиг. 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, а длительность информационного символа NT0, где Т0 - период несущей частоты f0 сигнала.The device contains an ADC 1 (Fig. 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 contains clock pulses 3. The output of the ADC 1 is connected to the input of register 4 for shifting multi-digit codes into four samples, even outputs which is connected to the corresponding inputs of the subtractor 5 of the first KCO 6 and the odd outputs to the corresponding inputs of the subtractor 7 of the second KCO 8. Each KCO contains, in addition to the subtractor, n cascade-connected units 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). Such a construction of the device provides a minimum number of BNO, while the number of processed signal periods is N = 2 n , and the duration of the information symbol is NT 0 , where T 0 is the period of the carrier frequency f 0 of the signal.

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.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.

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.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).

Выход вычитателя 5 соединен с входом блока 9-1 накопления отсчетов ККО 6, а выход блока 9-п накопления отсчетов ККО 6 - с входом первого РЗУ 15 и с первыми входами первого ЦУ 17 и третьего ЦУ 20, второй вход первого ЦУ 17 соединен с выходом первого РЗУ 15, а второй вход третьего ЦУ 20 - с выходом второго РЗУ 16.The output of the subtractor 5 is connected to the input of the block 9-1 accumulation of samples KCO 6, and the output of block 9-p accumulation of samples KCO 6 - with the input of the first relay 15 and with the first inputs of the first control 17 and third control 20, the second input of the first control 17 the output of the first RZU 15, and the second input of the third CPU 20 with the output of the second RZU 16.

Выход вычитателя 7 соединен с входом блока 10-1 накопления отсчетов ККО 8, а выход блока 10-n накопления отсчетов ККО 8 - с входом второго РЗУ 16 и с первыми входами второго ЦУ 19 и четвертого ЦУ 18, второй вход четвертого ЦУ 18 соединен с выходом второго РЗУ 16, а второй вход второго ЦУ 19 - с выходом первого РЗУ 15.The output of the subtractor 7 is connected to the input of the KCO 8 samples accumulation unit 10-1, and the output of the KCO 8 samples accumulation unit 10-n with the input of the second relay 16 and with the first inputs of the second CPU 19 and the fourth CPU 18, the second input of the fourth CPU 18 is connected to the output of the second RZU 16, and the second input of the second CPU 19 with the output of the first RZU 15.

Выход первого ЦУ 17 соединен с первым входом первого СУ 21, а выход четвертого ЦУ 18 подключен к второму входу первого СУ 21. Выход второго ЦУ 19 соединен с первым входом первого ВУ 22, а выход третьего ЦУ 20 подключен к второму входу первого ВУ 22. Выход первого СУ 21 соединен с первым входом второго ВУ 23 и с первым входом второго СУ 24. Выход первого ВУ 22 соединен с вторым входом второго ВУ 23 и с вторым входом второго СУ 24. Выход второго ВУ 23 соединен с входом первого РУ 25, а выход второго СУ 24 - с входом второго РУ 26, на стробирующие входы первого РУ 25 и второго РУ 26 подается сигнал символьной синхронизации 27. Выходы первого РУ 25 и второго РУ 26 соединены с первым и вторым входами декодера ДК 28, формирующего выходной двухразрядный двоичный код выходного сигнала демодулятора 29. Тактовые импульсы от генератора 30 подаются на управляющие входы регистра 4 сдвига многоразрядных кодов, БНО 9-1, …, 9-n, БНО 10-1, …, 10-n, РЗУ 15 и РЗУ 16.The output of the first control 17 is connected to the first input of the first control 21, and the output of the fourth control 18 is connected to the second input of the first control 21. The output of the second control 19 is connected to the first input of the first control 22, and the output of the third control 20 is connected to the second input of the first control 22. The output of the first SU 21 is connected to the first input of the second SU 23 and to the first input of the second SU 24. The output of the first SU 22 is connected to the second input of the second SU 23 and to the second input of the second SU 24. The output of the second SU 23 is connected to the input of the first RU 25, and the output of the second control system 24 - with the input of the second switchgear 26, to the gate inputs of the first switchgear 25 and second about RU 26, a symbol synchronization signal 27 is supplied. The outputs of the first RU 25 and the second RU 26 are connected to the first and second inputs of the decoder DK 28, which generates an output two-bit binary code of the output signal of the demodulator 29. Clock pulses from the generator 30 are supplied to the control inputs of the multi-bit shift register 4 codes, BNO 9-1, ..., 9-n, BNO 10-1, ..., 10-n, RZU 15 and RZU 16.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

Входной сигнал с четырехпозиционной ОФМ на входе 2 демодулятора вида s(t)=Ssin[2πf0t+a(t)⋅π/2+ϕ], где S - амплитуда, f0 - несущая частота, ϕ - начальная фаза, a(t) - модулирующий фазу сигнал со значениями 0, 1, 2 или 3 (двоичные коды 00, 01, 10, 11) и длительностью информационного элемента ТЭ=NT0, Т0=1/f0, N=2n, n - целое число, поступает на вход аналого-цифрового преобразователя (АЦП) 1, который формирует по четыре отсчета входного сигнала на период повторения Т0 в соответствии с тактовыми импульсами 3 с частотой 4f0 от генератора 30. Процесс квантования для i-ro периода показан на фиг. 2. Результаты работы устройства не зависят от величины начальной фазы ϕ0 сигнала.An input signal from a four-position OFM at input 2 of a demodulator of the form s (t) = Ssin [2πf 0 t + a (t) ⋅π / 2 + ϕ], where S is the amplitude, f 0 is the carrier frequency, ϕ is the initial phase, a (t) is a phase modulating signal with values of 0, 1, 2 or 3 (binary codes 00, 01, 10, 11) and the duration of the information element T E = NT 0 , T 0 = 1 / f 0 , N = 2 n , n is an integer fed to the input of an analog-to-digital converter (ADC) 1, which generates four samples of the input signal for the repetition period T 0 in accordance with clock pulses 3 with a frequency of 4f 0 from generator 30. The quantization process for the i-ro period until shown in FIG. 2. The results of the operation of the device are independent of the magnitude of the initial phase ϕ 0 of the signal.

На вход вычитателя 5 сначала поступают отсчеты s2i и s4i, а на его выходе формируется разность s2i-s4i=Ssin(ϕ)-(-Ssin(ϕ))=2Ssin(ϕ), которая запоминается в многоразрядном регистре сдвига 11-1. В следующем периоде сигнала на выходе вычитателя 5 получим величину s2(i+1)-s4(i+1)=2Ssin(ϕ) (фиг. 2), а на выходе сумматора 12-1 - (s2i-s4i+s2(i+1)-s4(i+1))=4Ssin(ϕ). После поступления N периодов входного сигнала при отсутствии помех на выходе сумматора 12-n ККО 6 получим результатThe input of the subtractor 5 first receives the samples s 2i and s 4i , and the difference s 2i -s 4i = Ssin (ϕ) - (- Ssin (ϕ)) = 2Ssin (ϕ), which is stored in the multi-bit shift register 11, is formed at its output -one. In the next period of the signal at the output of the subtractor 5, we obtain the value s 2 (i + 1) -s 4 (i + 1) = 2Ssin (ϕ) (Fig. 2), and at the output of the adder 12-1, (s 2i -s 4i + s 2 (i + 1) -s4 (i + 1) ) = 4Sin (ϕ). After the arrival of N periods of the input signal in the absence of interference at the output of the adder 12-n KCO 6 we get the result

y1=s2i-s4i+s2(i+1)-s4(i+1)+…+s2(i+N-1)-s4(i+N-1)=2NSsin(ϕ) обработки 2N отсчетов принятого информационного элемента длительностью ТЭ. Полученные значения y1 запоминаются в РЗУ 15 емкостью N ячеек памяти. Аналогично на вход вычитателя 7 сначала поступают отсчеты s1i, и s3i, на выходе формируется разность s1i-s3i=Scos(ϕ)-(-Scos(ϕ))=2Scos(ϕ), которая запоминается в регистре 13-1. В результате после поступления N периодов входного сигнала на выходе сумматора 14-n ККО 8 получим результат y2=s1i-s3i+s1(i+1)-s3(i+1)+…+s1(i+N-1)-s3(i+N-1)=2NScos(ϕ). Значения y2 запоминаются в РЗУ 16 емкостью N ячеек.y 1 = s 2i -s 4i + s 2 (i + 1) -s 4 (i + 1) + ... + s 2 (i + N-1) -s4 (i + N-1) = 2NSsin (ϕ) processing 2N samples of the received information element with a duration of T e . The obtained values of y 1 are stored in RZU 15 with a capacity of N memory cells. Similarly, the input of the subtractor 7 first receives the samples s 1i and s 3i , the difference s 1i -s 3i = Scos (ϕ) - (- Scos (ϕ)) = 2Scos (ϕ), which is stored in register 13-1, is generated at the output . As a result, after the arrival of N periods of the input signal at the output of the adder 14-n КСО 8, we obtain the result y 2 = s 1i -s 3i + s 1 (i + 1) -s 3 (i + 1) + ... + s1 (i + N -1) -s 3 (i + N-1) = 2NScos (ϕ). The values of y 2 are stored in RZU 16 with a capacity of N cells.

При обработке следующего информационного символа после получения N периодов Т0 на выходах первого ККО 6 и второго ККО 8 соответственно получим y3=2NSsin((ϕ+а⋅π/2) и y4=2NScos(ϕ+а⋅π/2).When processing the next information symbol after receiving N periods T 0 at the outputs of the first KCO 6 and the second KCO 8, respectively, we obtain y 3 = 2NSsin ((ϕ + а⋅π / 2) and y 4 = 2NScos (ϕ + а⋅π / 2) .

В первом ЦУ 17, втором ЦУ 19, третьем ЦУ 20 и четвертом ЦУ 18 соответственно вычисляются произведенияIn the first control unit 17, the second control unit 19, the third control unit 20 and the fourth control unit 18, respectively, the products are calculated

Figure 00000001
Figure 00000001

Сигнал на выходе первого суммирующего устройства СУ 21 равенThe signal at the output of the first summing device SU 21 is

Figure 00000002
Figure 00000002

а на выходе первого вычитающего устройства ВУ 22 соответственноand at the output of the first subtracting device VU 22, respectively

Figure 00000003
Figure 00000003

Тогда на выходе второго СУ 24 в момент окончания принятого символа будет получено значениеThen, at the output of the second SU 24, at the end of the received symbol, the value

Figure 00000004
Figure 00000004

а на выходе второго ВУ 23 - соответственноand at the output of the second WU 23 - respectively

Figure 00000005
Figure 00000005

Как видно, полученные величины w1, w2 не зависят от начальной фазы принимаемого сигнала, а определяются разностью фаз соседних информационных элементов и принимают значения ±(2NS)2 при всех значениях информационных символов а, равных 0, 1, 2 или 3. Сигналы w1 и w2 поступают соответственно в первое РУ 25 и второе РУ 26, в которых сравниваются с нулевым уровнем и результирующие двоичные сигналы подаются в декодер ДК 28, формирующий принятый информационный сигнал sИ 29, равный 00, 01, 10 или 11, в соответствии с правиломAs you can see, the obtained values of w 1 , w 2 do not depend on the initial phase of the received signal, but are determined by the phase difference of neighboring information elements and take the values ± (2NS) 2 for all values of information symbols a equal to 0, 1, 2 or 3. Signals w 1 and w 2 are received respectively in the first RU 25 and the second RU 26, in which they are compared with the zero level and the resulting binary signals are fed to the decoder DK 28, generating the received information signal s AND 29, equal to 00, 01, 10 or 11, in according to the rule

Figure 00000006
Figure 00000006

В предлагаемом демодуляторе обеспечивается минимум арифметических операций на период сигнала и, следовательно, высокая скорость цифровой обработки сигнала. Технически устройство наиболее целесообразно реализовать на базе программируемых логических интегральных схем (ПЛИС).The proposed demodulator provides a minimum of arithmetic operations for the period of the signal and, therefore, a high speed digital signal processing. Technically, the device is most expedient to implement on the basis of programmable logic integrated circuits (FPGA).

На фиг. 3 показаны нормированные результаты w1/(2NS)2, w2/(2NS)2 статистического имитационного моделирования работы демодулятора при обработке сигнала с четырехпозиционной ОФМ для N=256 в зависимости от нормированного времени t/TЭ=i/N при показанном пунктиром модулирующем сигнале a(t)/3. Целочисленные значения t/TЭ определяют границы информационных элементов (моменты тактовой синхронизации). Интервал t/TЭ от 0 до 2 соответствует переходному процессу заполнения регистров сдвига многоразрядных кодов. На фиг. 4 приведены аналогичные зависимости при наличии шумовой помехи с отношением сигнал/шум h=12 дБ.In FIG. Figure 3 shows the normalized results of w 1 / (2NS) 2 , w 2 / (2NS) 2 statistical simulation of the demodulator when processing a signal with a four-position OFM for N = 256 depending on the normalized time t / T Э = i / N with the dashed line modulating signal a (t) / 3. Integer values of t / T e determine the boundaries of information elements (moments of clock synchronization). The interval t / T E from 0 to 2 corresponds to the transient process of filling the shift registers of multi-bit codes. In FIG. Figure 4 shows similar dependences in the presence of noise interference with a signal-to-noise ratio h = 12 dB.

Расчеты показывают, что в канале с независимыми отсчетами нормального шума с нулевым средним значением и дисперсией σ2 вероятность ошибки для одного двоичного разряда sИ1 или sИ0 определяется выражениемCalculations show that in a channel with independent normal noise samples with a zero mean and a variance of σ 2, the probability of error for one binary bit s И1 or s И0 is determined by the expression

Figure 00000007
Figure 00000007

где wχ(x1) и wχ(x2) - плотности вероятностей нецентрального χ2 - распределения с двумя степенями свободы и одинаковыми дисперсиями σ2, равныеwhere w χ (x 1 ) and w χ (x 2 ) are the probability densities of the off-center χ 2 are distributions with two degrees of freedom and the same variances σ 2 equal

Figure 00000008
Figure 00000008

Figure 00000009
Figure 00000009

Δ1 и Δ2 - параметры нецентральности, равные [3]Δ 1 and Δ 2 are noncentrality parameters equal to [3]

Figure 00000010
Figure 00000011
Figure 00000010
Figure 00000011

I0(x) - модифицированная функция Бесселя первого рода нулевого порядка.I 0 (x) is the modified Bessel function of the first kind of zero order.

В результате получимAs a result, we obtain

Figure 00000012
Figure 00000012

Этот интеграл вычислен в [3], где показано, чтоThis integral was calculated in [3], where it was shown that

Figure 00000013
Figure 00000013

где

Figure 00000014
Figure 00000015
Q(α,β) - функция Маркума [3]:Where
Figure 00000014
Figure 00000015
Q (α, β) is the Markum function [3]:

Figure 00000016
Figure 00000016

а отношение сигнал/шум равно

Figure 00000017
.and the signal-to-noise ratio is
Figure 00000017
.

С учетом независимости ошибок в двоичных разрядах вероятность ошибочной демодуляции четырехпозиционного сигнала с ОФМ равнаGiven the independence of errors in binary digits, the probability of erroneous demodulation of a four-position signal with OFM is

Figure 00000018
Figure 00000018

Зависимость рОШ4 от n показана на фиг. 5 сплошной линией. Там же пунктиром показана зависимость от отношения сигнал/шум вероятности ошибки демодуляции сигнала с двоичной ОФМ [3]The dependence of p ОШ4 on n is shown in FIG. 5 solid line. The dotted line also shows the dependence on the signal-to-noise ratio of the probability of a demodulation error of a signal with binary OFM [3]

Figure 00000019
Figure 00000019

соответствующая потенциальной помехоустойчивости некогерентной обработки сигналов с активной паузой [4].corresponding to the potential noise immunity of incoherent signal processing with an active pause [4].

Точками на фиг. 5 показаны результаты статистического имитационного моделирования предлагаемого демодулятора сигналов с четырехпозиционной ОФМ. Как видно, расчет помехоустойчивости хорошо согласуется с результатами моделирования.The dots in FIG. 5 shows the results of statistical simulation of the proposed signal demodulator with a four-position OFM. As can be seen, the noise immunity calculation is in good agreement with the simulation results.

ЛитератураLiterature

1. Скляр Б. Цифровая связь. Теоретические основы и практическое применение. - М.: Издательский дом «Вильямс», 2003, 1104 с.1. Sklyar B. Digital communication. Theoretical foundations and practical application. - M.: Williams Publishing House, 2003, 1104 p.

2. Окунев Ю.Б. Цифровая передача информации фазомодулированными сигналами. - М.: Радио и связь, 1991. - 296 с.2. Okunev Yu.B. Digital transmission of information by phase-modulated signals. - M .: Radio and communications, 1991 .-- 296 p.

3. Патент РФ №2505922 от 27.01.2014. Цифровой демодулятор сигналов с относительной фазовой манипуляцией. Авторы Глушков А.Н., Литвиненко В.П.3. RF patent No. 2505922 dated 01/27/2014. Digital signal demodulator with relative phase shift keying. Authors Glushkov A.N., Litvinenko V.P.

4. Финк Л.М. Теория передачи дискретных сообщений. - М.: «Сов. Радио», 1970.4. Fink L.M. Theory of discrete message transmission. - M .: “Owls. Radio ", 1970.

Claims (1)

Цифровой некогерентный демодулятор четырехпозиционных сигналов с относительной фазовой манипуляцией, 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), отличающийся тем, что он дополнительно содержит первое и второе регистровые запоминающие устройства (РЗУ), первый, второй, третий и четвертый цифровые умножители (ЦУ), первое и второе суммирующее устройство (СУ), первое и второе вычитающее устройство (ВУ), первое и второе решающее устройство (РУ) и декодер (ДК), выход первого ККО соединен с входом первого РЗУ и с первыми входами первого и третьего ЦУ, второй вход первого ЦУ соединен с выходом первого РЗУ, а второй вход третьего ЦУ - с выходом второго РЗУ, выход второго ККО соединен с входом первого РЗУ и с первыми входами второго и четвертого ЦУ, второй вход второго ЦУ соединен с выходом первого РЗУ, а второй вход четвертого ЦУ - с выходом второго РЗУ, выход первого ЦУ соединен с первым входом первого СУ, второй вход которого соединен с выходом четвертого ЦУ, выход второго ЦУ соединен с первым входом первого ВУ, второй вход которого соединен с выходом третьего ЦУ, выход первого СУ подключен к первым входам второго ВУ и второго СУ, а выход первого ВУ подключен к вторым входам второго ВУ и второго СУ, выход второго ВУ соединен с входом первого РУ, а выход второго СУ - с входом второго РУ, выходы первого и второго РУ соединены с первым и вторым входами декодера ДК для формирования двух двоичных разрядов выходного сигнала демодулятора.A digital incoherent demodulator of four-position signals with relative phase shift keying, containing an analog-to-digital converter (ADC), a shift register of multi-digit codes by four samples, the first and second n-cascade channels of quadrature processing (CCO) of signals and a clock generator (GTI), characterized in that it additionally contains the first and second register storage devices (RZU), the first, second, third and fourth digital multipliers (DU), the first and second summing device (SU), the first and second the first subtracting device (WU), the first and second solving device (RU) and the decoder (DK), the output of the first KCO is connected to the input of the first RZU and to the first inputs of the first and third DU, the second input of the first DU is connected to the output of the first RZU, and the second the input of the third control unit is with the output of the second relay, the second output of the second control unit is connected to the input of the first relay and with the first inputs of the second and fourth control unit, the second input of the second control unit is connected to the output of the first relay, and the second input of the fourth control unit is with the output of the second relay connected to the first input of the first control system, the second input is cat It is connected to the output of the fourth control unit, the output of the second control unit is connected to the first input of the first control unit, the second input of which is connected to the output of the third control unit, the output of the first control unit is connected to the first inputs of the second control unit and the second control unit, and the output of the first control unit is connected to the second inputs of the second control unit and of the second control unit, the output of the second control unit is connected to the input of the first switchgear, and the output of the second control unit is connected to the input of the second switchgear, the outputs of the first and second switchgear are connected to the first and second inputs of the decoder DC to form two binary bits of the output signal of the demodulator.
RU2017121027A 2017-06-15 2017-06-15 Digital non-coherent demodulator of four-position signals with relative phase manipulation RU2649782C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017121027A RU2649782C1 (en) 2017-06-15 2017-06-15 Digital non-coherent demodulator of four-position signals with relative phase manipulation

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017121027A RU2649782C1 (en) 2017-06-15 2017-06-15 Digital non-coherent demodulator of four-position signals with relative phase manipulation

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2649782C1 true RU2649782C1 (en) 2018-04-04

Family

ID=61867403

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017121027A RU2649782C1 (en) 2017-06-15 2017-06-15 Digital non-coherent demodulator of four-position signals with relative phase manipulation

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2649782C1 (en)

Cited By (2)

* 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

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU449452A2 (en) * 1972-09-29 1974-11-05 Предприятие П/Я Р-6609 Device for receiving discrete information
RU2236086C2 (en) * 2001-07-10 2004-09-10 Игорь Валерьевич Бобров Device for receiving and transmitting phase-keyed code signals
EP1628421A2 (en) * 2004-08-19 2006-02-22 Nec Corporation Digital modulating and demodulating device which is compatible with both PDH and SDH signals
RU2308165C1 (en) * 2005-12-27 2007-10-10 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие "Цифровые решения" Device for non-coherent demodulation of frequency-manipulated signals with continuous phase
EP1976285A1 (en) * 2007-03-31 2008-10-01 Sony Deutschland Gmbh Digital demodulator and method for demodulating analogue television signals
RU2339164C1 (en) * 2007-05-14 2008-11-20 Валерий Леонидович Воронцов Method for determination of weight characteristics of validity for processing of received multiway signals
RU2505922C2 (en) * 2011-07-22 2014-01-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежский государственный технический университет" Differential phase-shift keyed signal digital demodulator
RU2556429C1 (en) * 2014-07-14 2015-07-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежский государственный технический университет" Non-coherent digital demodulator of "integrally" coded phase-shift keyed signals
RU159121U1 (en) * 2015-08-31 2016-01-27 Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации ADAPTIVE AUTOCORRELATION SIGNAL DEMODULATOR WITH RELATIVE PHASE MANIPULATION
RU167430U1 (en) * 2016-07-08 2017-01-10 Открытое акционерное общество "Российский институт мощного радиостроения" A device for estimating the probability of error per bit for signals with eight-position phase modulation by four-position signals

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU449452A2 (en) * 1972-09-29 1974-11-05 Предприятие П/Я Р-6609 Device for receiving discrete information
RU2236086C2 (en) * 2001-07-10 2004-09-10 Игорь Валерьевич Бобров Device for receiving and transmitting phase-keyed code signals
EP1628421A2 (en) * 2004-08-19 2006-02-22 Nec Corporation Digital modulating and demodulating device which is compatible with both PDH and SDH signals
RU2308165C1 (en) * 2005-12-27 2007-10-10 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие "Цифровые решения" Device for non-coherent demodulation of frequency-manipulated signals with continuous phase
EP1976285A1 (en) * 2007-03-31 2008-10-01 Sony Deutschland Gmbh Digital demodulator and method for demodulating analogue television signals
RU2339164C1 (en) * 2007-05-14 2008-11-20 Валерий Леонидович Воронцов Method for determination of weight characteristics of validity for processing of received multiway signals
RU2505922C2 (en) * 2011-07-22 2014-01-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежский государственный технический университет" Differential phase-shift keyed signal digital demodulator
RU2556429C1 (en) * 2014-07-14 2015-07-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежский государственный технический университет" Non-coherent digital demodulator of "integrally" coded phase-shift keyed signals
RU159121U1 (en) * 2015-08-31 2016-01-27 Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации ADAPTIVE AUTOCORRELATION SIGNAL DEMODULATOR WITH RELATIVE PHASE MANIPULATION
RU167430U1 (en) * 2016-07-08 2017-01-10 Открытое акционерное общество "Российский институт мощного радиостроения" A device for estimating the probability of error per bit for signals with eight-position phase modulation by four-position signals

Cited By (2)

* 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

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
RU2556429C1 (en) Non-coherent digital demodulator of "integrally" coded phase-shift keyed signals
RU2649782C1 (en) Digital non-coherent demodulator of four-position signals with relative phase manipulation
RU2408996C2 (en) Method to demodulate signals of relative phase modulation and device for its realisation
CN107888230B (en) Multiphase coherent integration acquisition method applied to weak signal environment
KR20200128724A (en) Chopping switch time-skew calibration in time-interleaved analog-to-digital converters
RU2628427C2 (en) Digital signals demodulator with quadrature amplitude manipulation
RU141688U1 (en) TACT SYNCHRONIZATION DEVICE FOR INFORMATION COMPOSITION SERIAL SIGNAL
RU2231924C1 (en) Method for shaping noise-like radio pulses for transmitting binary data characters by composite signals
RU2634382C2 (en) Digital detector of phase-animated signals
US3621221A (en) Correlator with equalization correction
US3984634A (en) Anti-multipath digital signal detector
RU2591032C1 (en) Digital quadrature phase synchronisation and demodulation device
RU2633183C1 (en) Digital coherent demodulator of signals with binary phase manipulation
Day et al. A real time digital signal processing solution for radar pulse compression
RU2690959C1 (en) Digital binary signal demodulator with second-order relative phase manipulation
Chernoyarov et al. Digital demodulator of the quadrature amplitude modulation signals
RU2761521C1 (en) Digital incoherent signal demodulator with amplitude quaternary phase-shift keying
RU2577192C1 (en) Incoherent demodulator of binary digital signal with a soft iterative decoding of data
RU2460224C1 (en) Differential phase-shift keyed signal demodulator
David et al. Design and implementation of a baseband lora demodulator using de-chirp method
RU2748858C1 (en) Digital coherent signal demodulator with binary relative phase shift keying
Litvinenko et al. Digital demodulation of the signals phase-shift keyed in toto and coded by walsh sequences
RU2747777C1 (en) Method of receiving signals of relative phase telegraphy in devices for receiving signals with phase manipulation