демодулятор сигналов шестнадцатипозиционной квадратурной амплитудной манипуляции

Классы МПК:H04L27/34 системы с амплитудно- и фазомодулированной несущей, например системы с квадратурно-амплитудно-модулированной несущей
Автор(ы):, ,
Патентообладатель(и):Ростовский научно-исследовательский институт радиосвязи
Приоритеты:
подача заявки:
1991-06-04
публикация патента:

Сущность изобретения: демодулятор содержит два четырехпозиционных фазовых детектора 1, 2, два блока регенерации 3, 4, два модулятора 5, 6, два вычитателя 7, 8, два блока формирования управляющих сигналов 9, 10, сумматор 11, фильтр 12, генератор управляемый напряжением 13. 1 - 3 - 5 - 7 - 9 - 11 - 12 - 13 - 1, 13 - 5, 13 - 9, 13 - 10 - 11, 13 - 2 - 4 - 6 - 8 - 10, 7 - 2, 13 - 6. 2 ил.
Рисунок 1, Рисунок 2

Формула изобретения

1. ДЕМОДУЛЯТОР СИГНАЛОВ ШЕСТНАДЦАТИПОЗИЦИОННОЙ КВАДРАТУРНОЙ АМПЛИТУДНОЙ МАНИПУЛЯЦИИ, содержащий первый и второй четырехпозиционные фазовые детекторы, первый блок регенерации, первый модулятор, первый вычитатель и последовательно соединенные фильтр и генератор, управляемый напряжением, выход которого соединен с опорными входами четырехпозиционных фазовых детекторов и первого модулятора, выход которого соединен с первым входом первого вычитателя, второй вход которого соединен с информационным входом первого четырехпозиционного фазового детектора и является входом демодулятора, выход первого вычитателя соединен с информационным входом второго четырехпозиционного фазового детектора, причем выходы первого четырехпозиционного фазового детектора через первый блок регенерации подключены к информационным входам первого модулятора и являются одними выходами демодулятора, отличающийся тем, что, с целью повышения помехоустойчивости, введены второй блок регенерации, второй вычитатель, второй модулятор, два блока формирования управляющего сигнала, а также сумматор, выход которого соединен с входом фильтра, а первый и второй входы с выходами первого и второго блоков формирования управляющего сигнала, соответственно первые входы которых соединены с выходом генератора управляемого напряжения, а вторые входы - с выходами первого и второго вычитателей соответственно, причем первый вход второго вычитателя является входом демодулятора, а второй его вход соединен с выходом второго модулятора, опорный вход которого соединен с опорным входом первого модулятора, выходы второго четырехпозиционного фазового детектора через второй регенератор соединены с информационными входами второго модулятора и являются другими выходами демодулятора.

2. Демодулятор по п.1, отличающийся тем, что каждый блок формирования управляемого сигнала содержит последовательно соединенные первый фазовый детектор, первый фильтр нижних частот и первый перемножитель, выход которого соединен с первым входом вычитателя, выход которого является выходом блока формирования управляющего сигнала, последовательно соединенные второй фазовый детектор, второй фильтр нижних частот и второй перемножитель, выход которого соединен с вторым входом вычитателя, выход первого фильтра нижних частот через первый компаратор соединен с вторым входом второго перемножителя, выход второго фильтра нижних частот через второй компаратор соединен с вторым входом первого перемножителя, первые входы фазовых детекторов соединены и являются вторым входом блока формирования управляющего сигнала, первым входом которого являются второй вход первого фазового детектора и вход фазовращателя, выход которого соединен с вторым входом второго фазового детектора.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к радиотехнике.

Цель изобретения - повышение помехоустойчивости.

На фиг. 1 изображена структурная электрическая схема предложенного демодулятора; на фиг.2 - схема блока формирования управляющего сигнала.

Демодулятор содержит первый, второй, четырехпозиционные фазовые детекторы 1, 2, первый, второй блоки 3, 4 регенерации, первый, второй модуляторы 5, 6, первый, второй вычитатели 7, 8, первый, второй блоки 9, 10 формирования управляющего сигнала, сумматор 11, фильтр 12, генератор (ГУН) 13, управляемый напряжением. Блоки 9, 10 содержат первый, второй фазовые детекторы 14, 15, первый, второй фильтры 16, 17 нижних частот, первый перемножитель 18, первый компаратор 19, второй перемножитель 20, второй компаратор 21, фазовращатель 22, вычитатель 23.

Демодулятор работает следующим образом.

На вход демодулятора поступает сигнал КАМ-16, имеющий в декартовом базисе вид

Sвх=демодулятор сигналов шестнадцатипозиционной квадратурной   амплитудной манипуляции, патент № 2019055A+ демодулятор сигналов шестнадцатипозиционной квадратурной   амплитудной манипуляции, патент № 2019055cosдемодулятор сигналов шестнадцатипозиционной квадратурной   амплитудной манипуляции, патент № 20190550t+демодулятор сигналов шестнадцатипозиционной квадратурной   амплитудной манипуляции, патент № 2019055B+ демодулятор сигналов шестнадцатипозиционной квадратурной   амплитудной манипуляции, патент № 2019055sinдемодулятор сигналов шестнадцатипозиционной квадратурной   амплитудной манипуляции, патент № 20190550t, (1) где демодулятор сигналов шестнадцатипозиционной квадратурной   амплитудной манипуляции, патент № 2019055o - несущая частота сигнала;

A,B,C,D - выбираемые из набора {-1, +1} передаваемые символы.

На выходе ГУН 13 присутствует опорное колебание вида

Sоп = Cos( демодулятор сигналов шестнадцатипозиционной квадратурной   амплитудной манипуляции, патент № 2019055ot + демодулятор сигналов шестнадцатипозиционной квадратурной   амплитудной манипуляции, патент № 2019055), (2) поступающее на опорный вход фазового детектора 1.

При этом демодулятор сигналов шестнадцатипозиционной квадратурной   амплитудной манипуляции, патент № 2019055 имеет смысл фазовой расстройки между несущим и опорным колебаниями, на первом выходе фазового детектора формируется колебание

SI1 =демодулятор сигналов шестнадцатипозиционной квадратурной   амплитудной манипуляции, патент № 2019055A+ демодулятор сигналов шестнадцатипозиционной квадратурной   амплитудной манипуляции, патент № 2019055cosдемодулятор сигналов шестнадцатипозиционной квадратурной   амплитудной манипуляции, патент № 2019055-демодулятор сигналов шестнадцатипозиционной квадратурной   амплитудной манипуляции, патент № 2019055B+ демодулятор сигналов шестнадцатипозиционной квадратурной   амплитудной манипуляции, патент № 2019055sinдемодулятор сигналов шестнадцатипозиционной квадратурной   амплитудной манипуляции, патент № 2019055, (3) а на его втором выходе - колебание

SI1I=демодулятор сигналов шестнадцатипозиционной квадратурной   амплитудной манипуляции, патент № 2019055A+ демодулятор сигналов шестнадцатипозиционной квадратурной   амплитудной манипуляции, патент № 2019055sinдемодулятор сигналов шестнадцатипозиционной квадратурной   амплитудной манипуляции, патент № 2019055+демодулятор сигналов шестнадцатипозиционной квадратурной   амплитудной манипуляции, патент № 2019055B+ демодулятор сигналов шестнадцатипозиционной квадратурной   амплитудной манипуляции, патент № 2019055cosдемодулятор сигналов шестнадцатипозиционной квадратурной   амплитудной манипуляции, патент № 2019055, (4)

Выражения (3) и (4) получены после перемножения колебания (2) и квадратурного ему на входной сигнал Sвх, определяемый выражением (1) и после фильтрации компонент на частоте 2 демодулятор сигналов шестнадцатипозиционной квадратурной   амплитудной манипуляции, патент № 2019055o . При малых углах демодулятор сигналов шестнадцатипозиционной квадратурной   амплитудной манипуляции, патент № 2019055 на первом и втором выходах блока регенерации 3 сформируются сигналы A и B соответственно, т.е. старший дибит передаваемой тетрады битов. Аналогично этому на первом и втором выходах блока и регенерации сформируются сигналы C и D соответственно, т.е. младший дибит передаваемой тетрады битов. Тогда в соответствии с сигналами на выходе блока 3 на выходе модулятора 5 будет сформировано колебание вида

S5 = ACos( демодулятор сигналов шестнадцатипозиционной квадратурной   амплитудной манипуляции, патент № 2019055ot + демодулятор сигналов шестнадцатипозиционной квадратурной   амплитудной манипуляции, патент № 2019055 ) + BSin( демодулятор сигналов шестнадцатипозиционной квадратурной   амплитудной манипуляции, патент № 2019055ot + демодулятор сигналов шестнадцатипозиционной квадратурной   амплитудной манипуляции, патент № 2019055 ) (5) с учетом поступающего на его опорный вход колебания, записанного в виде выражения (2).

После несложных тригонометрических преобразований в соответствии с формулами (1) и (5) на выходе вычитателя 7 сформируется колебание вида

S7=демодулятор сигналов шестнадцатипозиционной квадратурной   амплитудной манипуляции, патент № 2019055A+ демодулятор сигналов шестнадцатипозиционной квадратурной   амплитудной манипуляции, патент № 2019055 -Acosдемодулятор сигналов шестнадцатипозиционной квадратурной   амплитудной манипуляции, патент № 2019055-Bsinдемодулятор сигналов шестнадцатипозиционной квадратурной   амплитудной манипуляции, патент № 2019055cosдемодулятор сигналов шестнадцатипозиционной квадратурной   амплитудной манипуляции, патент № 20190550t+демодулятор сигналов шестнадцатипозиционной квадратурной   амплитудной манипуляции, патент № 2019055B+ демодулятор сигналов шестнадцатипозиционной квадратурной   амплитудной манипуляции, патент № 2019055 -Bcosдемодулятор сигналов шестнадцатипозиционной квадратурной   амплитудной манипуляции, патент № 2019055+Asinдемодулятор сигналов шестнадцатипозиционной квадратурной   амплитудной манипуляции, патент № 2019055sinдемодулятор сигналов шестнадцатипозиционной квадратурной   амплитудной манипуляции, патент № 2019055ot (6)

Данное колебание (6) поступает на второй вход блока 9 формирования управляющего сигнала, на первый вход которого поступает колебание Sоп.

С учетом выражений (6) и (2) можно показать, что на выходе фильтра 16 будет сформировано колебание вида

S16= демодулятор сигналов шестнадцатипозиционной квадратурной   амплитудной манипуляции, патент № 2019055A+ демодулятор сигналов шестнадцатипозиционной квадратурной   амплитудной манипуляции, патент № 2019055 -Acosдемодулятор сигналов шестнадцатипозиционной квадратурной   амплитудной манипуляции, патент № 2019055-Bsinдемодулятор сигналов шестнадцатипозиционной квадратурной   амплитудной манипуляции, патент № 2019055cosдемодулятор сигналов шестнадцатипозиционной квадратурной   амплитудной манипуляции, патент № 2019055-демодулятор сигналов шестнадцатипозиционной квадратурной   амплитудной манипуляции, патент № 2019055B+ демодулятор сигналов шестнадцатипозиционной квадратурной   амплитудной манипуляции, патент № 2019055 -Bcosдемодулятор сигналов шестнадцатипозиционной квадратурной   амплитудной манипуляции, патент № 2019055+Asinдемодулятор сигналов шестнадцатипозиционной квадратурной   амплитудной манипуляции, патент № 2019055sinдемодулятор сигналов шестнадцатипозиционной квадратурной   амплитудной манипуляции, патент № 2019055, (7) а на выходе фильтра 17 - колебание вида

S17=демодулятор сигналов шестнадцатипозиционной квадратурной   амплитудной манипуляции, патент № 2019055A+ демодулятор сигналов шестнадцатипозиционной квадратурной   амплитудной манипуляции, патент № 2019055 -Acosдемодулятор сигналов шестнадцатипозиционной квадратурной   амплитудной манипуляции, патент № 2019055-Bsinдемодулятор сигналов шестнадцатипозиционной квадратурной   амплитудной манипуляции, патент № 2019055sinдемодулятор сигналов шестнадцатипозиционной квадратурной   амплитудной манипуляции, патент № 2019055+демодулятор сигналов шестнадцатипозиционной квадратурной   амплитудной манипуляции, патент № 2019055B+ демодулятор сигналов шестнадцатипозиционной квадратурной   амплитудной манипуляции, патент № 2019055 -Bcosдемодулятор сигналов шестнадцатипозиционной квадратурной   амплитудной манипуляции, патент № 2019055+Asinдемодулятор сигналов шестнадцатипозиционной квадратурной   амплитудной манипуляции, патент № 2019055cosдемодулятор сигналов шестнадцатипозиционной квадратурной   амплитудной манипуляции, патент № 2019055 (8)

Раскрывая скобки в выражениях (7) и (8), получим

S16=демодулятор сигналов шестнадцатипозиционной квадратурной   амплитудной манипуляции, патент № 2019055A+ демодулятор сигналов шестнадцатипозиционной квадратурной   амплитудной манипуляции, патент № 2019055cosдемодулятор сигналов шестнадцатипозиционной квадратурной   амплитудной манипуляции, патент № 2019055-демодулятор сигналов шестнадцатипозиционной квадратурной   амплитудной манипуляции, патент № 2019055B+ демодулятор сигналов шестнадцатипозиционной квадратурной   амплитудной манипуляции, патент № 2019055sinдемодулятор сигналов шестнадцатипозиционной квадратурной   амплитудной манипуляции, патент № 2019055-A (9)

S17=демодулятор сигналов шестнадцатипозиционной квадратурной   амплитудной манипуляции, патент № 2019055A+ демодулятор сигналов шестнадцатипозиционной квадратурной   амплитудной манипуляции, патент № 2019055sinдемодулятор сигналов шестнадцатипозиционной квадратурной   амплитудной манипуляции, патент № 2019055+демодулятор сигналов шестнадцатипозиционной квадратурной   амплитудной манипуляции, патент № 2019055B+ демодулятор сигналов шестнадцатипозиционной квадратурной   амплитудной манипуляции, патент № 2019055cosдемодулятор сигналов шестнадцатипозиционной квадратурной   амплитудной манипуляции, патент № 2019055-B (10)

В таком случае после несложных тригонометрических преобразований получим, что на выходе вычитателя 23, т.е. на выходе блока 9 формирования управляющего напряжения будет сформировано колебание, определяемое выражением

S9=демодулятор сигналов шестнадцатипозиционной квадратурной   амплитудной манипуляции, патент № 2019055 + демодулятор сигналов шестнадцатипозиционной квадратурной   амплитудной манипуляции, патент № 2019055 + демодулятор сигналов шестнадцатипозиционной квадратурной   амплитудной манипуляции, патент № 2019055sinдемодулятор сигналов шестнадцатипозиционной квадратурной   амплитудной манипуляции, патент № 2019055+демодулятор сигналов шестнадцатипозиционной квадратурной   амплитудной манипуляции, патент № 2019055 - демодулятор сигналов шестнадцатипозиционной квадратурной   амплитудной манипуляции, патент № 2019055(1-cosдемодулятор сигналов шестнадцатипозиционной квадратурной   амплитудной манипуляции, патент № 2019055)

(11)

В выражении (11) присутствует компонента, не связанная с манипуляцией, а именно демодулятор сигналов шестнадцатипозиционной квадратурной   амплитудной манипуляции, патент № 2019055 sinдемодулятор сигналов шестнадцатипозиционной квадратурной   амплитудной манипуляции, патент № 2019055 . . Именно в силу этого обстоятельства напряжение S9 может быть использовано как управляющее напряжение для петли фазовой автоподстройки частоты. Колебание S9 поступает на первый вход сумматора 11, имеющего коэффициент передачи по данному входу V1.

Анализируя аналогично выражения (3)-(12), можно показать, что на выходе блока 10 формирования управляющего напряжения формируется колебание вида

S10=демодулятор сигналов шестнадцатипозиционной квадратурной   амплитудной манипуляции, патент № 20190552+ демодулятор сигналов шестнадцатипозиционной квадратурной   амплитудной манипуляции, патент № 2019055 + демодулятор сигналов шестнадцатипозиционной квадратурной   амплитудной манипуляции, патент № 2019055sinдемодулятор сигналов шестнадцатипозиционной квадратурной   амплитудной манипуляции, патент № 2019055+демодулятор сигналов шестнадцатипозиционной квадратурной   амплитудной манипуляции, патент № 2019055 - демодулятор сигналов шестнадцатипозиционной квадратурной   амплитудной манипуляции, патент № 2019055(cosдемодулятор сигналов шестнадцатипозиционной квадратурной   амплитудной манипуляции, патент № 2019055-1)

(12) В данном сигнале также имеется компонента, не связанная с манипуляцией, а именно 2Sin демодулятор сигналов шестнадцатипозиционной квадратурной   амплитудной манипуляции, патент № 2019055 , в силу чего напряжение S10 также может быть использовано как управляющее напряжение в цепи фазовой автоподстройки частоты. Колебание S10 поступает на второй вход сумматора 11, имеющего коэффициент передачи по данному входу V2.

Анализ выражений (11) и (12) показывает, что шумовые процессы в них определяются одинаковыми модулирующими сигналами:

демодулятор сигналов шестнадцатипозиционной квадратурной   амплитудной манипуляции, патент № 2019055 + демодулятор сигналов шестнадцатипозиционной квадратурной   амплитудной манипуляции, патент № 2019055 и демодулятор сигналов шестнадцатипозиционной квадратурной   амплитудной манипуляции, патент № 2019055 - демодулятор сигналов шестнадцатипозиционной квадратурной   амплитудной манипуляции, патент № 2019055

В этом случае имеется принципиальная возможность скомпенсировать фазовые шумы, вызываемые манипуляционной компонентой выражения (11) за счет манипуляционной компоненты выражения (12).

Для этих целей в предложенном демодуляторе используется сумматор 11, имеющий по своему первому входу коэффициент передачи V1, а по второму входу - коэффициент передачи V2.

Рассмотрим результирующую дискриминационную характеристику демодулятора, т.е. зависимость

S12 = f (демодулятор сигналов шестнадцатипозиционной квадратурной   амплитудной манипуляции, патент № 2019055) , где S12 = V1. S9 + V2 . S10.

При этом следует учесть, что вывод формул (11) и (12) был проведен для малых значений демодулятор сигналов шестнадцатипозиционной квадратурной   амплитудной манипуляции, патент № 2019055->> 0.

После когерентной демодуляции сигнала КАМ-16 в фазовых детекторах 1 и 2 на выходах блоков 3 и 4 получают оценки A,B,C,D передаваемых символов A,B, C, D. В общем случае оценки могут отличаться от истинных значений передаваемых символов вследствие действия шума, а также ввиду того, что опорное колебание, используемое при демодуляции, имеет некоторый фазовый сдвиг демодулятор сигналов шестнадцатипозиционной квадратурной   амплитудной манипуляции, патент № 2019055 , который при больших значениях демодулятор сигналов шестнадцатипозиционной квадратурной   амплитудной манипуляции, патент № 2019055 (для ансамбля КАМ-16 при демодулятор сигналов шестнадцатипозиционной квадратурной   амплитудной манипуляции, патент № 2019055 > 16о) приводит к ошибочным решениям компараторов, входящих в блок регенерации.

Поскольку работа компараторов 19 и 21 и компараторов блока регенерации записывается неаналитической разрывной функцией Sig n(x), т.е. знаковой функцией

sign(x)= демодулятор сигналов шестнадцатипозиционной квадратурной   амплитудной манипуляции, патент № 2019055 демодулятор сигналов шестнадцатипозиционной квадратурной   амплитудной манипуляции, патент № 2019055 то получить в аналитическом виде дискриминационную характеристику для любых значений демодулятор сигналов шестнадцатипозиционной квадратурной   амплитудной манипуляции, патент № 2019055 не представляется возможным.

Моделированием на ЭВМ установлен набор коэффициентов V1 и V2, позволяющий минимизировать дисперсию результирующей дискриминационной характеристики: V1 = -0,5; V2 = 1.

Класс H04L27/34 системы с амплитудно- и фазомодулированной несущей, например системы с квадратурно-амплитудно-модулированной несущей

многокодовый сигнал с уменьшенным отношением пикового значения к среднеквадратическому значению -  патент 2490812 (20.08.2013)
многомерный сигнал с уменьшенным отношением пиковой к среднеквадратической амплитуде -  патент 2488229 (20.07.2013)
оптимальная структурная схема dvb-t модулятора -  патент 2456760 (20.07.2012)
способ и устройство демодуляции с использованием мягкого решения для квадратурной амплитудной модуляции -  патент 2380847 (27.01.2010)
обнаружение данных для передачи иерархически кодированных данных -  патент 2360373 (27.06.2009)
приемник сигналов шестнадцатипозиционной квадратурной амплитудной манипуляции -  патент 2287225 (10.11.2006)
способ передачи и приема сигналов квадратурной амплитудной модуляции, система для его осуществления, машиночитаемый носитель и применение способа для синхронизации приема сигналов квадратурной амплитудной модуляции -  патент 2286025 (20.10.2006)
устройство для восстановления несущей частоты сигналов с амплитудно-фазовой манипуляцией -  патент 2276838 (20.05.2006)
устройство и способ демодуляции в системе связи, использующей 16-ричную квадратурную амплитудную модуляцию -  патент 2257011 (20.07.2005)
частотный модулятор с разделением спектра -  патент 2255415 (27.06.2005)
Наверх