Устройство оценки вероятности ошибки на бит для сигналов с четырехпозиционной фазовой модуляцией по двухпозиционным сигналам

Полезная модель относится к области электрорадиотехники, а именно к технике радиосвязи, и может быть использована в системах передачи данных, использующих сигналы с относительной фазовой модуляцией, при работе в заданной полосе частот без введения избыточности, для оценки вероятности ошибки на бит для режима повышенной кратности. Устройство содержит аналогово-цифровой преобразователь, первый блок накопления, демодулятор, блок определения разности фаз, блок определения символов, первый сумматор, второй блок накопления, второй сумматор, делитель, блок проверки условия, блок вычисления оценки вероятности ошибки на бит, блок хранения решения. Техническим результатом является возможность оценивать вероятность ошибки на бит для сигналов с четырехпозиционной фазовой модуляцией по сигналам с двухпозиционной фазовой модуляцией вне зависимости от того используется ли кодирование, а также в повышении точности оценки вне зависимости от количества ошибок в принимаемом сигнале с двухпозиционной фазовой модуляцией.

Полезная модель относится к области электрорадиотехники, а именно к технике радиосвязи, и может быть использована в системах передачи данных, использующих сигналы с относительной фазовой модуляцией, при работе в заданной полосе частот без введения избыточности, для оценки вероятности ошибки на бит для режима повышенной кратности, а именно для режима использования сигналов с четырехпозиционной относительной фазовой модуляцией, находясь в режиме использования сигналов с двухпозиционной относительной фазовой модуляцией.

В процессе функционирования адаптивных систем передачи данных возникает задача выбора режима работы для обеспечения максимально возможной скорости передачи данных. Для этого необходимо производить оценку качества канала связи для всех возможных режимов. Часто для этого используются различные тестовые или служебные сигналы. Однако, для обеспечения максимальной эффективности работы систем, необходимо применять подходы, которые позволяют сформировать оценку и принять решение по информационному сигналу без использования какой-либо избыточности. Известно, что одним из самых помехоустойчивых режимов передачи является двухпозиционная фазовая модуляция. Именно такой вид модуляции часто используется в начале сеанса связи. Тогда возникает задача оценить вероятность ошибки на бит по сигналам с двухпозиционной фазовой модуляцией для сигналов с четырехпозиционной фазовой модуляцией.

Наиболее близким к заявленному техническому решению является патент РФ на изобретение 2434334 «Способ оценки достоверности приема сигналов с многопозиционной относительной фазовой модуляцией», который принят за прототип. Способ содержит демодулятор, блок определения разности фаз, блок определения символов и блок определения вероятности ошибки на бит. Предложенный способ не позволяет оценить вероятность ошибки на бит для сигналов с четырехпозиционной фазовой модуляцией, если при передачи данных не используется кодирование, или в принятом кодовом блоке обнаружено количество ошибок больше заданного порога.

Целью полезной модели является получение оценки вероятности ошибки на бит по информационным сигналам с двухпозиционной фазовой модуляцией для сигналов с четырехпозиционной фазовой модуляцией.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство оценки вероятности ошибки на бит, содержащее демодулятор, блок определения разности фаз, блок определения символов, блок вычисления оценки вероятности ошибки на бит введены: аналогово-цифровой преобразователь, соединенный с блоком накопления, подключенные к блоку определения разности фаз, находящемся внутри демодулятора, соединенного с блоком определения символов, при этом выход блока определения символов подключен к сумматору, соединенному с блоком накопления, выход которого подключен к сумматору, при этом выход сумматора соединен с делителем, соединенным с блоком проверки условия, первый выход которого соединен с первым входом блока хранения решения, а второй выход соединен с блоком вычисления оценки вероятности ошибки на бит, подключенным ко второму входу блока хранения решения.

Структурная схема предлагаемого устройства изображена на фиг.

Устройство оценки вероятности ошибки на бит содержит аналогово-цифровой преобразователь 1, подключенный к блоку накопления 2, к выходу которого подключен демодулятор 3, внутри которого находится блок определения разности фаз 3.1, соединенный блоком определения символов 3.2. Выход демодулятора 3 подключен ко входу, сумматора 4. При этом выход сумматора 4 подключен ко входу блока накопления 5, соединенного с сумматором 6. При этом выход сумматора 6 является входом делителя 7, соединенного с блоком проверки условия 8, выходы которого подключены к блоку хранения решения 10 и блок вычисления оценки вероятности ошибки на бит 9, выход которого также соединен с блоком хранения решения 10.

Предлагаемое устройство может быть использовано для систем связи, использующих сигналы с фазовой модуляцией. Отличительной особенностью описанного устройства является возможность оценивать вероятность ошибки на бит по информационным сигналам с двухпозиционной фазовой модуляцией для сигналов с четырехпозиционной фазовой модуляцией, без введения дополнительной избыточности. Наличие такого устройства позволяет отказаться от применения тестовых сигналов для оценки качества канала связи в режиме с четырехпозиционной фазовой модуляцией, если в данный момент используется двухпозиционная фазовая модуляция. При этом выделенную полосу частот и время передачи можно использовать полностью для передачи данных, что приводит к повышению скорости передачи данных.

Структура предлагаемого устройства оценки вероятности ошибки на бит получена из следующих предположений.

Предположим, что по каналу связи необходимо передать следующий набор бит:

Тогда, при использовании двухпозиционной фазовой модуляции на модуляторе этому набору бит ставится в соответствие следующий набор начальных фаз сигнала соответствующих элементарных посылок (или разностей фаз в зависимости от используемой модуляции):

После прохождения канала связи в результате наличия шумов и замираний, заданные на передающей стороне фазы могут искажаться. Допустим, что на приемной стороне были вычислены значения фаз.

В этом случае для определения возможности использования четырехпозиционной фазовой модуляции в текущей сигнально-помеховой обстановке необходимо провести демодуляцию в предположении, что используется именно четырехпозиционная фазовая модуляция. Для этого необходимо определить, каким секторам принадлежат вычисленные фазы.

Предположим, что вычисленному набору фаз соответствует следующий набор бит:

Между тем можно утверждать, что, если бы канал связи не искажал сигнал, то после демодуляции был бы принят следующий набор бит:

Если разбить весь набор бит по следующим друг за другом парам, то обязательно в каждой паре оба бита должны быть одинаковы. Таким образом, видно, что в последней паре произошла ошибка.

Наличие такой строгой закономерности позволяет утверждать, что вероятность ошибки на бит в режиме четырехпозиционной модуляции явно связано с вероятностью события несовпадения бит в выделенных парах:

,

где P_разл - вероятность такого события, что в паре оказались различные биты (т.е. два варианта: 10 или 01), p - вероятность ошибки на бит для четырехпозиционной модуляции. Таким образом, получается следующее квадратное уравнение:

.

В качестве оценки величины P_разл можно использовать соответствующую частость:

,

где k - количество несовпадений, N - общее количество рассматриваемых пар бит. Однако, при такой замене, следует учитывать, что решением нового уравнения будет уже не истинная, а оценка вероятности ошибки на бит .

С учетов введенных обозначений получается уравнение вида:

.

Решение этого уравнения, которое соответствует вероятности ошибки на бит, имеет следующий вид:

.

Работа устройства осуществляется следующим образом.

Принимаемый сигнал подают на аналогово-цифровой преобразователь 1, в котором получают отсчеты сигнала, которые затем поступают в блок накопления 2, в котором производят накопление принятых отсчетов сигнала на длительности двух символов. Далее накопленный массив отсчетов передают в демодулятор 3, где в блоке определения разности фаз 3.1 из аналогового сигнала производится вычисление разностей фаз между соседними элементарными посылками на всех используемых частотах, затем в блоке определения символов 3.2 по каждой разности фаз определяют два бита принятой информации в соответствии с правилом демодуляции четырехпозиционной фазовой модуляции. Далее, два бита принятой информации подают на сумматор 4, в котором производят суммирование двух бит по модулю два. Затем, результат суммирования передают в блок накопления 5, в котором накапливают полученные значения на длительности интервала анализа. Далее накопленный массив передают в сумматор 6, в котором суммируют полученные значения. Далее результат суммирования передают в делитель 7, в котором производят деление полученной величины на длительность интервала анализа. Результат деления передают в блок проверки условия 8, в котором проверяют, полученная величина больше 0,5 или меньше. Если полученная величина больше 0,5, то передают значение 0,5 в блок хранения решения 10. Если полученная величина меньше 0,5, то передают полученную величину в блок вычисления оценки вероятности ошибки на бит 9, в котором вычисляют оценку вероятности ошибки на бит по формуле: , где - величина, полученная из блок проверки условия 8. Далее вычисленную оценку передают в блок хранения решения 10, получая, таким образом, искомую вероятность ошибки на бит для четырехпозиционной фазовой модуляции.

Предлагаемое устройство по сравнению с прототипом обладает следующими преимуществами:

- обеспечивает оценку вероятности ошибки на бит для сигналов с четырехпозиционной фазовой модуляцией вне зависимости от того используется или нет при передачи данных кодирование;

- обеспечивает оценку вероятности ошибки на бит для сигналов с четырехпозиционной фазовой модуляцией вне зависимости от количества ошибок в принимаемом сигнале с двухпозиционной фазовой модуляцией.

Устройство оценки вероятности ошибки на бит по информационным сигналам с двухпозиционной фазовой модуляцией для сигналов с четырехпозиционной фазовой модуляцией, содержащее демодулятор, блок определения разности фаз, блок определения символов, блок вычисления оценки вероятности ошибки на бит, отличающееся тем, что аналогово-цифровой преобразователь, соединенный с блоком накопления, подключен к блоку определения разности фаз, находящемуся внутри демодулятора, соединенного с блоком определения символов, выход которого подключен к сумматору, соединенному с блоком накопления, выход которого подключен к сумматору, соединенному с делителем, выход которого подключен к блоку проверки условия, первый выход которого соединен с первым входом блока хранения решения, а второй выход соединен с блоком вычисления оценки вероятности ошибки на бит, подключенным ко второму входу блока хранения решения.