способ корреляционного приёма сигналов с относительной фазовой модуляцией и устройство для его осуществления

Формула изобретения

1. Способ корреляционного приема сигналов с относительной фазовой модуляцией, заключающийся в формировании двух квадратурных опорных сигналов с частотой, равной средней частоте принимаемого сигнала, вычислении для сигнала двух корреляционных функций с использованием опорных сигналов, взятии отсчетов Y и Х корреляционных функций, принятии решения о переданном символе на основе обработки отсчетов, соответствующих концу элемента сигнала, выделении из сигнала синхроинформации на основе анализа изменений уровня отсчетов и учета принятого решения, генерации и фазировании местного колебания на основе использования выделенной синхроинформации и формировании из этого колебания управляющих импульсов, которые задают период вычисления и взятия отсчетов корреляционных функций, отличающийся тем, что формирование управляющих импульсов выполняют с периодом, равным половине длительности элемента сигнала, с помощью таких импульсов дважды на протяжении одного элемента сигнала получают по паре отсчетов Y и X, формируют из них одну пару отсчетов в конце элемента сигнала, которая необходима для принятия решения, и по паре отсчетов для каждой из двух половин элемента сигнала, которые необходимы для выделения синхроинформации, для этого отсчеты задерживают и обрабатывают, затем делят частоту следования управляющих импульсов на два, формируют управляющие импульсы с периодом, равным длительности элемента сигнала, и с их помощью коммутируют обработанные отсчеты.

2. Корреляционный приемник сигналов с относительной фазовой манипуляцией, содержащий две ветви, в каждой из которых последовательно включены коррелятор и блок стробирования, причем первые входы корреляторов соединены вместе и являются входом приемника, вторые их входы подключены соответственно к двум квадратурным выходам опорного генератора, а также блок тактовой синхронизации, состоящий из последовательно включенных блока вычисления уровня, входы которого являются входами блока тактовой синхронизации, первого элемента задержки, блока вычитания, перемножителя, фильтра, управляемого генератора и первого формирователя управляющих импульсов, к первому выходу которого присоединены соединенные вместе управляющие входы блоков стробирования, а к второму выходу присоединены соединенные вместе управляющие входы корреляторов, причем второй вход блока вычитания присоединен к выходу блока вычисления уровня, а второй вход перемножителя соединен с выходом решающего блока, который является также выходом приемника, отличающийся тем, что введен блок формирования отсчетов, содержащий две ветви, в каждой из которых последовательно включены элемент задержки, сумматор и ключ, а также последовательно соединенные делитель частоты импульсов на два и второй формирователь управляющих импульсов, причем вход элемента задержки и второй вход сумматора соединены вместе, являются соответствующим входом блока формирования отсчетов и присоединены к выходу соответствующего блока стробирования, к выходу элемента задержки, являющемуся также соответствующим выходом блока формирования отсчетов, подключен соответствующий вход блока вычисления уровня, выход ключа является соответствующим выходом блока формирования отсчетов и соединен с соответствующим входом решающего блока, а управляющие входы ключей соединены вместе и присоединены к выходу второго формирователя управляющих импульсов, вход делителя частоты импульсов является третьим входом блока формирования отсчетов и присоединен к первому выходу первого формирователя управляющих импульсов.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области приема дискретных сообщений, передаваемых методом относительной фазовой модуляции (ОФМ), и может быть использовано при построении аппаратуры синхронной передачи цифровой информации.

Известен способ корреляционного приема сигналов с относительной фазовой модуляцией [1, рис. 1.2 и 6.10] и [2] (способ-аналог), заключающийся в том, что формируют два квадратурных (синфазный и квадратурный) опорных сигнала с частотой, равной средней частоте демодулируемого сигнала, вычисляют на длительности элемента сигнала пару его корреляционных функций с упомянутыми опорными сигналами, берут отсчеты указанных корреляционных функций в моменты, которые приходятся на конец элемента сигнала, и на основе получаемых отсчетов принимают решение о переданном информационном символе (существует целый ряд известных способов обработки отсчетов для принятия решения: сравнение фаз, сравнение полярностей, квазикогерентный и другие). В блоке тактовой синхронизации приемника анализируют изменения уровня соседних отсчетов принимаемого сигнала, выделяют из них синхроинформацию, генерируют и фазируют местное колебание, формируют из него тактовые импульсы, посредством которых и задают интервал вычисления корреляционных функций, равный длительности элемента сигнала, и момент взятия отсчетов, соответствующий концу элемента сигнала.

Другой известный способ корреляционного приема сигналов ОФМ [3, рис. 11.28 и 14.5] выполняет аналогичные операции. Но при корреляционном приеме сигналов потенциальная форма сигнала в процессе обработки не возникает, поэтому для реализации способа [3] потребуются дополнительно специальный детектор для тракта выделения синхроинформации и вычисление корреляционных функций в двух каналах.

Известен корреляционный приемник сигналов с относительной фазовой модуляцией [2] (устройство-аналог), содержащий две ветви, в каждой из которых последовательно включены коррелятор и блок стробирования, причем первые входы корреляторов соединены вместе и являются входом приемника, вторые их входы подключены соответственно к двум квадратурным выходам генератора опорных колебаний, а выход каждого из блоков стробирования соединен с соответствующим входом решающего блока, выход которого является выходом приемника, а также содержащий блок тактовой синхронизации, состоящий из последовательно соединенных блока вычисления уровня, анализатора изменения приращений уровня, перемножителя, второй вход которого соединен с выходом формирователя корректирующих сигналов, вход которого присоединен к выходу решающего блока, фильтра, управляемого генератора и формирователя управляющих импульсов, у которого первый выход присоединен к соединенным вместе управляющим входам блоков стробирования, а второй выход присоединен к соединенным вместе входам сброса корреляторов. Анализатор изменения приращений уровня состоит из двух цепочек, состоящих каждая из последовательно включенных элемента задержки и блока вычитания, причем второй вход блока вычитания соединен с входом элемента задержки.

Известный корреляционный приемник ОФМ [2] работает следующим образом. Приходящий по каналу связи демодулируемый сигнал S(t) поступает на первые входы корреляторов двух ветвей; на вторые входы корреляторов подаются опорные сигналы - квадратурные (синфазный Cos(₀t) и квадратурный Sin(₀t) гармонические сигналы с угловой частотой ₀₌2f₀, соответствующей средней частоте демодулируемого сигнала. Они формируются в генераторе опорных колебаний и возникают на двух его выходах, соответственно. Корреляторы выполняют роль оптимального фильтра, ослабляющего действие помех.

В двух корреляторах на длительности Т элемента сигнала осуществляется вычисление двух корреляционных функций Y(t), X(t)

В момент окончания элемента сигнала, при t=nT, по управляющему сигналу с первого выхода формирователя управляющих импульсов через блоки стробирования отсчеты Yn и Xn корреляционных функций подают на входы решающего блока, соответственно. Сигналом со второго выхода формирователя управляющих импульсов осуществляют сброс корреляторов, и начинают вычисление значений Y(t), X(t) корреляционных функций на следующем (n+1)-м элементе демодулируемого сигнала. Блок тактовой синхронизации строят таким образом, чтобы моменты появления управляющих импульсов соответствовали границам элементов демодулируемого сигнала, причем импульсы на первом выходе незначительно опережают импульсы на втором выходе.

По отсчетам корреляционных функций Yn и Xn, поступившим в решающий блок, вычисляют оценки правдоподобия для ожидаемых состояний сигнала, и на основе сравнения оценок принимают решение о приеме того из состояний сигнала, для которого получена большая оценка, а также выполняют декодирование относительности, присутствующей в сигнале. В простейшем случае решение о переданном информационном символе может приниматься по знаку функционала правдоподобия. Принятый символ поступает на выход приемника.

В блоке тактовой синхронизации используют отсчеты Yn и Xn корреляционных функций с выходов блоков стробирования. В блоке вычисления уровня происходит переход к абсолютному значению уровня сигнала. При наличии рассинхронизации возникновение в сигнале перехода фазы вследствие манипуляции вызывает снижение отсчетов, накапливаемых в корреляторах, и, соответственно, снижение отсчета уровня сигнала. Для выделения синхроинформации из полученных отсчетов уровня сигнала служит анализатор изменения приращений уровня. В нем дважды вычисляется разность отсчетов уровня: очередного и предыдущего, задержанного на время тактового интервала. Полученный сигнал в перемножителе умножают на выходной сигнал формирователя корректирующих сигналов. На выходе перемножителя получают синхроимпульсы, величина и знак которых соответствуют величине и направлению рассинхронизации. Далее в фильтре (блоке усреднения) происходит ослабление действия помех, и синхроимпульсы используют для коррекции фазы тактового колебания, вырабатываемого управляемым генератором. Из тактового колебания в формирователе управляющих импульсов вырабатывают две последовательности тактовых импульсов, имеющих период, равный длительности элемента сигнала, одна из которых управляет работой блоков стробирования, а другая - сбросом корреляторов.

Приведенный выше способ [2] корреляционного приема использует для целей тактовой синхронизации те же отсчеты Yn, Xn корреляционных функций, которые уже получены и используются для принятия решения. Поскольку на реализацию корреляторов приходится наибольшая часть аппаратных или вычислительных затрат, то отсутствие специальных корреляторов для тракта выделения синхроинформации является большим достоинством. Однако в этом способе выделение синхроинформации происходит с участием двух пар соседних отсчетов, отстоящих на длительность элемента сигнала и вобравших в себя действие помех на протяжении двух элементов сигнала. Увеличенное действие помех на систему тактовой синхронизации повышает дисперсию отклонений фазы тактового колебания и, как следствие, ведет к ухудшению помехоустойчивости приема.

Целью предлагаемого изобретения является повышение помехоустойчивости корреляционного приема сигналов ОФМ путем укорочения вдвое интервала анализа при выделении синхроинформации из принимаемого сигнала. При этом вдвое сократится влияние помех через систему синхронизации. Качество слежения за принимаемым сигналом повысится также за счет уменьшения инерционности системы синхронизации. Оба фактора ведут к повышению помехоустойчивости приема.

Поставленная цель достигается тем, что в способе корреляционного приема сигналов ОФМ, заключающемся в формировании пары опорных сигналов, находящихся в квадратуре, с частотой f₀, равной средней частоте демодулируемого сигнала, в вычислении для входного сигнала двух корреляционных функций с использованием упомянутых опорных сигналов, получении отсчетов Y и X корреляционных функций, принятии решения о переданном символе на основе обработки отсчетов, соответствующих концу элемента сигнала, выделении из сигнала синхроинформации на основе вычисления уровня, анализа изменений уровня соседних отсчетов и учета принятого решения, генерации, фазировании местного колебания с использованием синхроинформации и формировании из получаемого колебания управляющих импульсов, формируют управляющие импульсы с периодом, равным половине длительности элемента сигнала, с помощью таких импульсов получают дважды на протяжении одного элемента сигнала по паре отсчетов Y и X, формируют из них одну пару отсчетов в конце элемента сигнала, которая необходима для принятия решения, и по паре отсчетов для каждой из двух половин элемента сигнала, которые необходимы для выделения синхроинформации, для этого получаемые отсчеты корреляционных функций задерживают и обрабатывают (например, суммируют), затем делят частоту следования управляющих импульсов на два, формируют управляющие импульсы с периодом, равным длительности элемента сигнала, и с их помощью коммутируют обработанные отсчеты.

Для этого в корреляционный приемник сигналов ОФМ, содержащий две ветви, в каждой из которых последовательно включены коррелятор и блок стробирования, причем первые входы корреляторов соединены вместе и являются входом приемника, вторые их входы подключены соответственно к двум квадратурным выходам опорного генератора, а также блок тактовой синхронизации, состоящий из последовательно включенных блока вычисления уровня, входы которого являются входами блока тактовой синхронизации, первого элемента задержки, блока вычитания, перемножителя, фильтра, управляемого генератора и формирователя управляющих импульсов, к первому выходу которого присоединены соединенные вместе управляющие входы блоков стробирования, а ко второму выходу присоединены соединенные вместе входы сброса корреляторов, причем второй вход блока вычитания присоединен к выходу блока вычисления уровня, а второй вход перемножителя соединен с выходом решающего блока, который является также выходом приемника, введен блок формирования отсчетов, содержащий две ветви, в каждой из которых последовательно включены элемент задержки, сумматор и ключ, а также последовательно соединенные делитель частоты импульсов на два и второй формирователь управляющих импульсов. Вход элемента задержки и второй вход сумматора соединены вместе, являются соответствующим входом блока формирования отсчетов и присоединены к выходу соответствующего блока стробирования, к выходу элемента задержки, являющемуся также соответствующим выходом блока формирования отсчетов, подключен соответствующий вход блока вычисления уровня, выход ключа является соответствующим выходом блока формирования отсчетов и соединен с соответствующим входом решающего блока. Управляющие входы ключей соединены вместе и присоединены к выходу второго формирователя управляющих импульсов, вход делителя частоты импульсов является третьим входом блока формирования отсчетов и присоединен к первому выходу первого формирователя управляющих импульсов.

Таким образом, автор претендует на следующие отличительные признаки.

1. Формируют управляющие импульсы с периодом, равным половине длительности элемента сигнала, с их помощью дважды на протяжении одного элемента сигнала получают по паре отсчетов Y и X, из полученных отсчетов формируют одну пару отсчетов в конце элемента сигнала, которая необходима для принятия решения, и по паре отсчетов для каждой из двух половин элемента сигнала, которые необходимы для выделения синхроинформации. Для этого отсчеты задерживают, обрабатывают и коммутируют.

Эти признаки позволят повысить помехоустойчивость приема сигналов ОФМ за счет укорочения вдвое интервала анализа сигнала при выделении синхроинформации из принимаемого сигнала. При этом вдвое сократится влияние помех через систему синхронизации. Качество слежения за принимаемым сигналом повысится также за счет уменьшения инерционности системы синхронизации. Оба фактора ведут к повышению помехоустойчивости приема.

2. В состав корреляционного приемника сигналов ОФМ введен блок формирования отсчетов, содержащий две ветви, в каждой из которых последовательно включены элемент задержки, сумматор и ключ, а также последовательно соединенные делитель частоты импульсов на два и второй формирователь управляющих импульсов, причем вход элемента задержки и второй вход сумматора соединены вместе, являются соответствующим входом блока формирования отсчетов и присоединены к выходу соответствующего блока стробирования, к выходу элемента задержки, являющемуся также соответствующим выходом блока формирования отсчетов, подключен соответствующий вход блока вычисления уровня, выход ключа является соответствующим выходом блока формирования отсчетов и соединен с соответствующим входом решающего блока. Управляющие входы ключей соединены вместе и присоединены к выходу второго формирователя управляющих импульсов, а вход делителя частоты импульсов является третьим входом блока формирования отсчетов и присоединен к первому выходу первого формирователя управляющих импульсов

Эти признаки позволят реализовать отличительные свойства способа и повысить помехоустойчивость корреляционного приемника сигналов ОФМ за счет укорочения вдвое интервала анализа сигнала при выделении синхроинформации из принимаемого сигнала. При этом вдвое сократится влияние помех на приемник через систему синхронизации. Качество слежения за принимаемым сигналом повысится также за счет уменьшения инерционности системы синхронизации. Оба этих фактора приведут к повышению помехоустойчивости приема. Одновременно эти признаки упрощают реализацию приемника, так как позволяют обойтись меньшим числом корреляторов в приемнике. Реализация корреляторов вызывает наибольшие аппаратные или вычислительные затраты, так как они работают на более высокой частоте, чем остальные блоки приемника.

Таким образом, анализ показывает, что заявляемое техническое решение создает положительный эффект и соответствует критерию "существенные отличия". Элементы в предлагаемой совокупности связаны между собой и образуют единую систему, направленную на достижение высокой помехоустойчивости. Единство изобретения соблюдено. Отличительные признаки относятся не только к тем частям объекта, которые могут быть самостоятельными объектами со своей функцией. Имеющийся в приемнике блок тактовой синхронизации не является самостоятельным устройством, так как необходимые для его работы и для достижения его высокой помехозащищенности условия создаются лишь при участии всех блоков, входящих в приемник.

По сравнению с прототипом предлагаемое устройство имеет и такие небольшие упрощения, которые не относятся к числу существенных отличий. Анализатор изменений уровня состоит из элемента задержки и блока вычитания, тогда как в прототипе было две таких цепочки. Имевшийся в прототипе формирователь корректирующих импульсов упрощается и для случая однократной ОФМ вырождается в соединительную линию.

Выявление аналогов проведено по патентным источникам классов Н 04 L 22, Н 04 L 07 и научно-технической литературе УДК 621.394.622.2, 621.316.729. Выполняемые при приеме операции или используемые в приемнике конструктивные признаки по отдельности известны и встречаются в известных демодуляторах и устройствах тактовой синхронизации. Однако в предлагаемой совокупности, обеспечивающей достижение высокой помехозащищенности тактовой синхронизации и высокой помехоустойчивости корреляционного приемника при минимальных аппаратных затратах, они не обнаружены.

Предлагаемое изобретение поясняется примером конкретного выполнения корреляционного приемника сигналов ОФМ. На структурной электрической схеме приемника, приведенной на фиг.1, цифрами обозначены: 1 - коррелятор, 2 - блок стробирования, 3 - опорный генератор, 4 - блок тактовой синхронизации, 5 - блок вычисления уровня, 6 - первый элемент задержки, 7 - блок вычитания, 8 - перемножитель, 9 - решающий блок, 10 - фильтр, 11 - управляемый генератор, 12 - первый формирователь управляющих импульсов, 13 - блок формирования отсчетов, 14 - элемент задержки, 15 - сумматор, 16 - ключ, 17 - делитель частоты импульсов, 18 - второй формирователь управляющих импульсов. На фиг.1а такая же схема снабжена ссылками на временные диаграммы фиг.2.

Корреляционный приемник синхронных сигналов с относительной фазовой модуляцией фиг.1 содержит две ветви, в каждой из которых последовательно включены коррелятор 1 и блок 2 стробирования, причем первые входы корреляторов соединены вместе и являются входом приемника, вторые их входы подключены соответственно к двум квадратурным выходам опорного генератора 3. Приемник содержит также блок 4 тактовой синхронизации, состоящий из последовательно включенных блока 5 вычисления уровня, два входа которого являются входами блока тактовой синхронизации, первого элемента 6 задержки, блока 7 вычитания, перемножителя 8, фильтра 10, управляемого генератора 11 и первого формирователя 12 управляющих импульсов, к первому выходу которого присоединены соединенные вместе управляющие входы блоков 2 стробирования, а ко второму выходу присоединены соединенные вместе входы сброса корреляторов 1, причем второй вход блока 7 вычитания присоединен к выходу блока 5 вычисления уровня, а второй вход перемножителя 8 соединен с выходом решающего блока 9, который является также выходом приемника.

Блок 13 формирования отсчетов содержит две ветви, в каждой из которых последовательно включены элемент 14 задержки, сумматор 15 и ключ 16, причем вход элемента 14 задержки и второй вход сумматора 15 соединены вместе, являются соответствующим входом блока 13 формирования отсчетов и присоединены к выходу соответствующего блока 2 стробирования, а к выходу элемента 14 задержки, являющемуся также соответствующим выходом блока 13 формирования отсчетов, подключен соответствующий вход блока 5 вычисления уровня, выход ключа 16 является соответствующим выходом блока 13 формирования отсчетов и соединен с соответствующим входом решающего блока 9, а управляющие входы ключей 16 соединены вместе и присоединены к выходу второго формирователя управляющих импульсов, вход которого соединен с выходом делителя 17 частоты импульсов, вход которого является третьим входом блока 13 формирования отсчетов и присоединен к первому выходу первого формирователя 12 управляющих импульсов.

На фиг.2 приведены временные диаграммы, поясняющие работу устройства. На фиг.2а изображена фаза входного сигнала, фиг.2б - импульсы стробирования, фиг.2в - импульсы сброса корреляторов, фиг.2г - импульсы управления ключами, фиг.2д - сигналы на выходах корреляторов, фиг.2е - сигналы на выходах блоков стробирования, фиг.2ж - сигналы на выходах элементов задержки, фиг.2з - сигналы на выходах ключей, фиг.2и - сигнал на выходе решающего блока, фиг.2к - сигнал на выходе блока вычисления уровня, фиг.2л - сигнал на выходе блока вычитания, фиг.2м - сигнал на выходе перемножителя.

Работа заявляемого устройства происходит следующим образом.

На вход устройства поступает дискретный синхронный сигнал с относительной фазовой модуляцией, несущий сообщение. При однократной ОФМ передаче символа "1" соответствует переход фазы на 180, а передаче символа "0" - отсутствие перехода фазы. На диаграмме фиг.2а показана фаза сигнала с относительной фазовой модуляцией при начальном значении 45. Это упрощает диаграммы, так как квадратурные составляющие получаются равными. Фазовый сдвиг на 180, соответствующий передаче символа "1", имеет место только в одном из значащих моментов.

Управляемый генератор 11 вырабатывает колебание удвоенной тактовой частоты, из которого в формирователе 12 управляющих импульсов получают две последовательности импульсов удвоенной тактовой частоты, поступающие на управляющие входы блоков 2 стробирования (фиг.2б) и корреляторов 1 (фиг.2в). Первая последовательность импульсов незначительно опережает вторую, и на диаграмме они изображены как одна. Два периода импульсов соответствуют длительности одного элемента сообщения. В левой половине фиг.2 изображен случай, когда управляющие импульсы (фиг.2б, в) опережают значащие моменты сигнала (фиг.2а), а справа - когда запаздывают.

Входной сигнал приемника подводится к корреляторам 1, исполняющим роль оптимального фильтра, ослабляющего действие помех. В корреляторах 1 происходит умножение входного сигнала на находящиеся в квадратуре выходные колебания опорного генератора 3, интегрирование результатов перемножения на протяжении половины тактового интервала и сброс результатов интегрирования в нуль в конце каждой половины тактового интервала управляющими импульсами (фиг.2в). Выходные сигналы корреляторов показаны на фиг.2д. В блоках 2 стробирования с помощью управляющих импульсов (фиг.2б) получают отсчеты выходных сигналов корреляторов 1 в моменты, предшествующие их сбросу. Отсчеты корреляционных функций Y и X, возникающие на выходах блоков 2 стробирования, показаны на фиг.2е. Они пропорциональны уровню сигнала на входе устройства и находятся в квадратуре.

В блоке 13 формирования отсчетов элементы 14 задержки задерживают полученные отсчеты корреляционных функций на время, равное периоду их следования, то есть, на половину тактового интервала. Задержанные отсчеты показаны на фиг.2ж. В сумматорах 15 задержанные отсчеты суммируются с не задержанными отсчетами. Те суммарные отсчеты, которые по времени соответствуют концу тактового интервала, пропускаются ключами 16. Для этого на их управляющие входы подаются импульсы (фиг.2г) с выхода второго формирователя 18 управляющих импульсов. Эти импульсы получают путем деления на две частоты импульсов (фиг.2б) в делителе 17 частоты импульсов. Суммарные отсчеты корреляционных функций, возникающие на выходах ключей 16, представлены на фиг.2з.

Находящиеся в квадратуре суммарные отсчеты корреляционных функций образуют вектор. В решающем блоке 9 на основе сравнения фаз текущего значения вектора и предыдущего его значения (или заменяющего его опорного колебания) принимается решение о переданном информационном символе, который поступает на выход устройства. Некоторые из вариантов построения решающего блока нуждаются в декодировании относительности. Полагаем, что такая операция тоже выполняется внутри решающего блока. При однократной ОФМ переход фазы на 180 во входном сигнале (фиг.2а) приводит к появлению символа "1" на выходе, а отсутствие перехода фазы вызывает "0". Сигналы импульсной формы, возникающие на выходе решающего блока 9, представлены на фиг.2и.

В блоке 4 выделения синхроинформации используются задержанные отсчеты Y и Х корреляционных функций (фиг.2ж) с выходов элементов 14 задержки. В блоке 5 вычисления уровня происходит переход к абсолютному значению уровня сигнала, например, по выражению

или по приближенному выражению. При наличии рассинхронизации переход фазы вызывает снижение уровня отсчетов, накапливаемых в корреляторах, и, соответственно, снижение уровня отсчетов сигнала на выходе блока 5 вычисления уровня (фиг.2и). Увеличение рассинхронизации, независимо от ее направления, вызывает большее снижение отсчета уровня сигнала, а направление рассинхронизации сказывается на взаимном расположении отсчета со сниженным уровнем и вызвавшего его перехода в сигнале (фиг.2а). Для выделения синхроинформации из полученных отсчетов уровня сигнала служит анализатор изменения уровня, состоящий из элемента 6 задержки и блока 7 вычитания. В нем вычисляется разность двух отсчетов уровня: очередного и предыдущего, задержанного на время, равное половине тактового интервала. Сигнал на выходе блока 7 вычитания представлен на фиг.2л. Можно видеть, что один переход фазы на фиг.2а приводит к возникновению двух смежных значений разности: первая - отрицательная, а вторая - положительная, и обе несут информацию о величине рассинхронизации. После умножения на выходные сигналы решающего блока 9 (фиг.2и) на выходе перемножителя 8 при каждом переходе фазы возникает один синхроимпульс, величина и знак которых точно соответствуют величине и направлению рассинхронизации (диаграмма фиг.2м). Изменения уровня, которые обусловлены только помехами, а не переходами фазы, появления синхроимпульсов не вызовут, так как будут отбракованы с помощью сигналов "0" решающего блока 9.

В фильтре 10 происходит ослабление действия помех и усреднение выделенной синхроинформации, после чего она используется в управляемом генераторе 11 для регулирования фазы вырабатываемого им колебания удвоенной тактовой частоты. В результате регулирования импульсы (фиг.2б, в) на выходе формирователя 12 управляющих импульсов смещаются во времени, уменьшая первоначальную рассинхронизацию. Таким образом, система тактовой синхронизации в таком приемнике обладает свойствами замкнутой следящей системы регулирования.

Возможно использование знакового режима работы перемножителя 8, что создаст релейный режим регулирования в системе синхронизации. В этом случае полоса синхронизации не будет зависеть от уровня сигнала на входе приемника.

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

1. Выполняют генерацию, фазирование и формирование управляющих импульсов для удвоенной тактовой частоты, с помощью полученных импульсов вычисляют две корреляционные функции на интервале, равном половине элемента сигнала и получают по паре отсчетов Yn и Xn дважды на протяжении одного элемента сигнала.

Данные операции, как указывалось выше, выполняются управляемым генератором 11, первым формирователем 12 управляющих импульсов, корреляторами 1, блоками стробирования 2 и опорным генератором 3.

2. Формируют из полученных отсчетов одну пару отсчетов в конце элемента сигнала, по которым принимают решение.

Данные операции выполняются с помощью блока 13 формирования отсчетов, состоящего из элементов 14 задержки, сумматоров 15, ключей 16, делителя 17 частоты импульсов и второго формирователя 18 управляющих импульсов, а также решающего блока 7.

3. Формируют из полученных отсчетов по паре отсчетов для каждой из двух половин элемента сигнала, по которым выделяют синхроинформацию, используемую для фазирования местного колебания.

Данные операции выполняются с участием элементов 14 задержки, блока 5 вычисления уровня, первого элемента 6 задержки, блока 7 вычитания, перемножителя 8, решающего блока 9 и фильтра 10.

С целью подтверждения получения положительного эффекта проведены сравнительные испытания заявляемых способа и устройства и соответствующих им прототипов. Испытания помехоустойчивости корреляционного приема сигналов ОФМ были проведены методом моделирования на ЭВМ в следующих условиях:

- период датчика сигналов ПСП - 511 тактов,

- вид модуляции - однократная ОФМ,

- вид помех - флуктуационный шум,

- решающий блок - по методу сравнения фаз,

- фильтр отсутствовал,

- регулирование релейное с шагом 5%.

Результаты испытаний представлены на фиг.3, где сплошная линия характеризует помехоустойчивость заявляемого объекта, прерывистая линия - помехоустойчивость прототипа [2]; пунктирная линия приведена для сопоставления. Она получена при шаге регулирования, равном нулю, что создавало условия идеальной тактовой синхронизации, эквивалентной синхронизации по отдельной цепи, не подверженной действию помех.

Результаты испытаний подтверждают получение положительного эффекта: заявляемый объект обеспечивает снижение влияния помех через тракт синхронизации в 3...3,5 раза по мощности по сравнению с прототипом. Двукратное снижение объясняется сокращением вдвое интервала анализа в процессе выделения синхроинформации, остальное можно отнести на счет уменьшения задержки в системе регулирования.

Задержка в замкнутой системе регулирования приводит к ее "раскачиванию". Путем увеличения шага регулирования получаемый положительный эффект может быть трансформирован в достижение меньшего времени вхождения в синхронизм и, соответственно, более быстрого установления связи.

Положительный эффект, состоящий в улучшении помехоустойчивости предлагаемого приемника, обеспечивается новыми свойствами предлагаемого способа: операции генерациии, фазирования и формирования управляющих импульсов выполняют для удвоенной тактовой частоты, что приводит к получению вдвое более частых отсчетов корреляционных функций; из них формируют отсчеты, необходимые как для принятия решения по оптимальному правилу, так и для анализа изменений уровня сигнала на вдвое более коротком интервале, что обеспечивает лучшую помехозащищенность в тракте выделения синхроинформации из принимаемого сигнала и, соответственно, приемника в целом. При этом в заявляемом способе сохраняются существовавшие и в прототипе такие преимущества, как обработка синхронных сигналов с участием блока тактовой синхронизации, оптимальная фильтрация сигнала от помех в корреляторах, возможность применения оптимального по помехоустойчивости правила в блоке принятия решения, использование узлов тракта приема (корреляторов и блока принятия решения) по второму назначению в целях улучшения выделения синхроинформации, отбраковка ложной синхроинформации, обусловленной влиянием помех в отсутствие модуляции. Изобретение направлено не только на достижение высокой помехоустойчивости системы тактовой синхронизации и, соответственно, помехоустойчивости приемника в целом, но и одновременно на упрощение его конструкции. Все узлы приемника, кроме корреляторов, работают на низкой (тактовой) частоте, что упрощает их реализацию. Количество корреляторов минимизировано. Предлагаемый способ обеспечит такую же помехоустойчивость как способ [3], который сложнее в реализации, так как использует большее число корреляторов и нуждается в использовании дополнительного детектирования сигнала в тракте выделения синхроинформации.

Реализация такого приемника может иметь ряд вариантов в зависимости от применяемой формы представления сигналов (импульсной, потенциальной или цифровой) и от выбранной элементной базы (аналоговой, дискретной, цифровой или их комбинации). Примеры выполнения узлов приемника можно найти в [4] и [5]. Используемые в блоке 4 выделения синхроинформации узлы применялись ранее в устройствах [2] и [6]. Блок 5 вычисления уровня для упрощения можно сделать, как в [1, рис. 6.10], вычисляющим Х²+Y², т.е. квадрат уровня, при условии применения знакового режима на входе перемножителя 8. В случае использования прямоугольных сигналов в корреляторах 1, как это сделано в [7], блок 5 вычисления уровня следует построить по выражению |X|+|Y|, обеспечивающему инвариантность к фазе, используя для этого два блока вычисления модуля, описанных в [6], и сумматор. Знаковый режим перемножителя 8 можно получить, применив в качестве блока 7 вычитания компаратор. Управляемый генератор 11 выполняют по традиционной схеме, содержащей, например, генератор импульсов повышенной частоты и делитель частоты импульсов. Управление фазой вырабатываемого колебания осуществляется посредством добавления или исключения импульсов на входе делителя частоты. Делитель 17 частоты импульсов на два и второй формирователь 18 управляющих импульсов можно выполнить вместе как последовательно соединенные счетный триггер и логический элемент И, второй вход которого присоединен к входу триггера.

Подобное выполнение заявляемых способа и устройства позволяет повысить помехоустойчивость корреляционного приема сигналов ОФМ за счет укорочения интервала анализа сигналов в процессе выделения синхроинформации из сигнала и упростить реализацию приемника.

Источники информации

1. Заездный А.М. и др. Фазоразностная модуляция. - М.: Связь, 1967.

2. Патент РФ №2099893, кл. Н 04 L 27/22,1995.

3. Спилкер Дж. Цифровая спутниковая связь. Пер. с англ./Под ред. В.В.Маркова. - М.: Связь, 1979.

4. Аппаратура передачи дискретной информации МС-5./Под ред. А.М.Заездного и Ю.Б.Окунева. - М.: Связь, 1970.

5. Титце У., Шенк К. Полупроводниковая схемотехника: Справочное руководство. / Пер. с нем. - М.: Мир, 1982.

6. Патент РФ №1753610, кл. Н 04 L 7/02, 1992.

7. Патент РФ №2099892, кл. Н 04 L 27/22, 1995.