Устройство для компенсации дрожания фазы сигнала в системах передачи данных

 

Изобретение относится к электросвязи . Цель изобретения - повышение точности компенсации. Устройство со держит дискретный фазорасщепитель 1, демодулятор 2, корректор 3, два фазовращателя 4 и 9, решающий-блок 5, генератор 6 ошибки, два местных генератора 7 и 8, блоки памяти (БП) 10, 12 и 14, перемножители (п)11, 13 и 17, сумматоры 15, линии .задержки (ЛЗ) 16 и многовходовый сумматор 18. Цель достигается введением фазовращателя 9, БП 10, 12 и 14, nil, 13 и 17, сумматоров 15 и 18 и ЛЗ 16, с помощью которых формируются синфазный и квадратурный сигналы, необходимые для коррекции синфазного и квадратурного сигналов оценки дрожания фазы несущей частоты в кандле связи. 1 ил. о $ W ISD 4: СС СО ел

С0103 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН @y Н 04 В 1/10

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHGMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ. В»

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3840337/24-09 (22) 09.01.85 (46) 07.07.86. Бюл. Р 25 (7l) Одесский электротехнический институт связи им. А.С.Попова (72) В.В.Пантелеев, И.В.Шевченко и П.Я.Нудельман (53) 621.394.642.3(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 698151 кл. Н 04 В 1/10, 1978.

Патент США 11 3878468, кл. 325-320, 1975. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОМПЕНСАЦИИ ДРО

>АЛАНИЯ ФАЗЫ СИГНАЛА В СИСТЕМАХ ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ (57) Изобретение относится к электросвязи. Цель изобретения - повышение

„„SU„„3 243135 А1 точности компенсации. Устройство со» держит дискретный фазорасщепитель 1, демодулятор 2, корректор 3, два фазо» вращателя 4 и 9, решающий. блок 5 re нератор 6 ошибки, два местных гене ратора 7 и 8, блоки памяти (БП) 10, 12 и 14, перемножители (П)11, 13 и

17, сумматоры 15, линии .задержки (ЛЗ) 16 и многовходовый сумматор 18 °

Цель достигается введением фазовращателя 9, БП 10, 12 и 14, П 11, 13 и 17, сумматоров 15 и 18 и ЛЗ 16, с помощью которых формируются синфазный и квадратурный сигналы, необходи мые для коррекции синфазного и квадратурного сигналов оценки дрожания фазы несущей частоты в канале связи.

1 ил.

1243135 где

- частоты несущего колебания, - длительность тактовoro интервала;

- целая часть от t/T;

Т, К с = а +JgQ у а4иЪ

- передаваемые символы, кодируемые в соответствии с правилами

АФМ g = 1 М;

- число сигнальных точек созвездия АФМ сигнала;

r(t)

q(t) =

= 1(t}

- комплексный импульсный отклик НЧ эквивалента полосового канала связи;

Изобретение относится к электросвязи и может быть использовано в системах передачи данных.

Целью изобретения является повышение точности компенсации.

На фиг. изображена структурная электрическая схема предлагаемого устройства.

Устройство для компенсации дрожания фазы сигнала в системах передачи данных содержит дискретный фазорасщепитель 1, демодулятор 2, корректор 3, первый фазовращатель 4, решающий блок 5, генератор 6 ошибки, первый и второй местные генераторы 7 и 8,, (второй фаэовращатель 9, первый блок

10 памяти, первый перемножитель 11, вторые блоки 12 памяти, вторые пере-" 4ножители 13, третий блок 14 памяти, сумматоры 15,литани 1Ь задержки, третьи перемножители 17, многовходовой сумматор 18, Устройство работает следующим об™ разом.

Принимаемый сигнал амплитудно» фаэовой модуляции (АМФ)х(1) поступает на вход дискретного фазорасщепителя i (неизвестной считается непрерывная фаза »1!о (t) и дрожание 9II (t) фазы колебания несущей частоты на выходе полосно-ограниченного канала связи), аналитическая форма записи которого представляется в виде:

x(t) Не I x(t Д = Pe Pe! Ио()+ф Д (+))» кои »

=- (t) =

= .(t) +

+ 3A)t) - комплексный НЧ эквивалент аддитивного шума;

Ми - относительная длительность межсимвольной интерференции.

На двух выходах дискретного фазо. расщепителя 1 формируются сигналы, сдвинутые на фазе друг относительно друга на 90 и равные синфаэной хсзр (реальной) и квадратурной х к,(» (мниll5 мой) составляющим входного (комплекс1 ного х ) АМФ сигнала, взятых в такто вые моменты времени и!Н и с1,(. r и-i++,— „!е" плм и(» — .(!) 0 17

c (.r!,, (+ )е

Полученные синфазный xcð и квадратурный х к,и АФМ сигналы параллельно поступают на первый и второй входы демоцулятора 2. На третий и четвертый входы демодулятора 2 с двух выходов первого местного генератора

7 поцаются синфазный q ) и квадра(л (w) .С!и турный q < сигналы восстановленного

I колебания несущей частоты с учетом оценки непрерывной фазы

35 (л) лл.

= соз(.)пТ + f o, ), q ") = sin(,nT + ) о ), ф .ки о (л), 50

Р,„я я изид. <л) тюбе " и"! ° с ь„,!Б 1 -и-ми/г

55 где 1о„= (ь„» о((— фаэовая ошибка и восстановленного несущего колеба ния;

Таким образом, на выходах демдду40 лятора 2 получаются синфаэный Рд,(л и квадратурный Рк,п сигналы путем предварительной демодуляции входного ,x(t ) АФМ сигнала на несущее колебар, ние в тактовые моменты времени

Рсп = х,и а» хки о к (-л) (g ) ! ! ки (!(лор лу " » .

» и-Фф

l243l35

4 (/)

2с и 1 и

/ (р „+ 1fq) ц в)

С., Il о/ и — bgq Sin (g n +

) (q)

= 5,„+

+ ° «) с,и а4 соэ

+ 1,и) +, (z.) K V1

x(t) аддитивный шум на выходах демодулятора 2.

Результирующие демодулированные синфазный Рс,и и квадратурный Рк>и сигналы поступают на первый и второй входы корректора 3, на третий вход которого с первого выхода генератора

6 ошибки подается управляющий сигнал для настройки коэффициентов в отводах корректора 3 ° Корректор 3 выполняют в вице нерекурсивного цифрового фильтра, коэффициенты отводов которого С» и D настраиваются по критерию минимума среднеквадратичной ошибки (по градиентному методу).При оптимальной коррекции получаем т т

2ои шш C Рс„+ D Pê и

Бе (е (9о/ 1 ф,и) с ) и + .

l ахи сов(фо,и +Ф и ) — Ья/и sx»/ + !

+ g)и ) +2/ т т

Z« = С Рк и - D Pc.n (Ю

ILe М Fq " - оииа

= Ь),И cos(go÷ + фо,и ) +- а 4и э пУо,и+

+(и ) Ф 5 ) (к) 2., к) где и — Цси + .„- аддитивный

/ «,и шум на выхо. дах корректора 3.

Откорректированные синфазный Ес,и 4О и квадратурный К «,и сигналы одновременно поступают на первый и второй

1 входы фазовращателя 4 и на первый и второй входы генератора 6 ошибки. На третий и четвертый входы фазовращате-45 ля 4 с выходов фазовращателя 9 подаются синфаз ныи q c и к в адр ат урн ый (>) сигналы оценки дрожания фазы (г)

1 1 несущей частоты в канале связи

,и

50 (z)

)f

pep = COS

Фазовращатель 4 осуществляет окончательную демодуляцию АФМ сигнала (г) (г, Уки = //ки с!„.и — ьг и я, И

= Ь )и cos (4ои+ f,è ) + а1ив1п(joi + в)

+ 1!/,и) + 5 К,» т. гша g>" = 1б,и Vq,e - ошибка фааоаого дрожания восстановленного несу щего колебания; — - аддитивныи шум

Съ), <, "5с и -! -5 на выходах фазовращателя 4.

Оценка фазового, дрожания „ мо/ / жет быть представлена в виде суммы

«быстро т I,, и медленно изменяющейся составляющей,,». К медленно изменяющейся составляющей ри относят те параметры фазового дрожания, которые не превосходят зчаченич частпты

200 Гц и амплитуды 7,5 . Медленно изменяющаяся составляющая фазового

Ф дрожания: м,, может быть компенси1 рована при использовании более быстродействующей цепи обратной связи устройства синхронизации, аналогич™ ной цепи оценки непрерывной фазы не сущей частоты в канале связи. Быстро изменяющуюся составляющую фазового

r дрожания (представляем канонио

"ческим разл жением вида к ак Ф ф" „= е;„oos I! „ nT + f>„sin 4I)i пТ . г--!

I где, фиксированное количество ожидаемых частот фазового дрожания;

Ф, х е q u f i n — оценочные значения неиэ-! 1 вестных коэффициентов разложения.

Синфаэный Ус,ц и квадратурный

YK q сигналы с выходов фазовращателя

4 одновременно поступают на первый и второй входы решающего блока 5 и на третий и четвертый входы генератора 6 ошибки.

Реализация решающего блока 5 определяется видом применяемого сигнального созвездия АФМ сигнала, а также решающим правилом, и может представлять собой ряд пороговых устройств, выносящих решение о син- фаэной и квадратурной составляющих

1243135 входного АФМ сигнала в результате минимизации квадратической ошибки синфазного Yc,п и квадратурного

УУ, демодулированных сигналов от

,,и проекции эталонных сигнальных точеК а ) „ и g „ i =- 1, М на основании

/ / операции а.1 Ь)и <= min ((,и -a,n) +

1и1 1 и „) (10

+ („„— Ь4, ) ж

Сигналы с первого а- / и и второго /

Ь-) и выходов решающего блока 5, ха) рактеризующие манипуляцию по фазе и амплитуде переданного несущего колебания в точение одного тактового интервала времени, поступают на первый и второй входы генератора 6 ошибки. Генератор 6 ошибки — это многофункциональное устройство, на втором щ выходе которого получается управляющий сигнал для настройки коэффициентов в отводах корректора 3, kIa первом выходе генератора 6 ошибки получается сигнал, учитывающий скорость изменения фазы несущей частоты в канале связи

3;= „„(К.. +)Z„.)(аахти+,)Ь и) /

:30 с х Zcè b)/n — Ек Y) a

Ф

/(а.))(Y + Ь,)() а;)/и+ b )) и

Полученный сигнал Сп управляет первым местным генератором 7, фаза син(»1 (n1 фазного q,и и квадратурного q к v( сигналов на выходах которого изменяется согласно итерационной процедуре

/10

Zc,YYÜ1 и -Z)(Y)ad и а» »о» = а / с» а ( а /и+ b и где ) «.оператор первой разности;

Kà. коэффициент усиления в це)о /15 пи обратной связи первого местного генератора 7.

На третьем выходе генератора 6 ошибки получается сигнал 3, учить вающий скорость изменения дрожания

Г0 фазы несущей частоты в канале связи

Р,=3 ((Ycn + )/,а)(Аа

)Ü 1,n)) /(à /,n+ A»o») .аф„+ Ь ),, а.

Полученный сигнал (/т управляет вто- рым местным генератором 8, коэффициент усиления К 4/)((1в цепи обратной

/ связи которого K l(м ) Kqа 1 что поз воляет компенсировать медленно изменяющуюся составляющую фазового дрожания. На выходах второго местного генератора 8 получаются синфазный () с )

q" „и квадратурный q „„сигналы

/ ( сь) с)и

coз 1 )к

) ((I/Y(/

q = sinÕ (ь) ки * wgY)> фаза которых изменяется согласно итерациснной процедуре ( х „ь),.-/»Й

1 ир= К ((,((= К {)„, а -) и + Ь;) и, При поступлении управляющего сигнала К на вход первого перемножителя 11 посредством последующей обработки сигнала компенсируется быстро изменяющаяся составляющая фазового дрожания. Для этого оцениваются не извес.тные коэффициенты f и f

У ( )И согла.сно итерационному а)»горитму

/ » а", а = К,(Р, ) „((Y. +; Y»,,,„) (») n .

+ )Y»»)n1) сса,) cnf/(а ) с + b)и) а)„+Ь) и

= К44 о, соя.) „ пТ; а, f =" Kyclck(Y.,» + )Y,n)(а)а+ ./ (. г /а

+ )Ь1:)) )) sindn,) nT/(à ) и + Ь"-),w ) -К - зind. пТ

,(а"-)и+ о" 1 и

K 4 8q f/ Y s: n +f) c nT ) где ЕЮа - коэффициент усиления. с)

После чего определяется сигнал оценки быстро изменяющейся состав ляющей дрожания фазы, 4у, В с оответствии с полученными алгоритмными оценками дрожания фазы результирующий сигнал с третьего выхода генератора 6 ошибки поступает на вход первого неремножителя Il, на второй вход которого подается постоянный сигнал, равный коэффициенту

К „ хр, 14 памяти.

1243135 изобретения

Устройство для компенсации дрожа ния фазы сигнала в системах передачи данных, содержащее дискретный фазо» !

0 вращатель, первый и второй выходы которого соединены соответственно с первым и вторым входами демодулятора, первый и второй выходы которого под ключены соответственно к первому и !

5 второму входам корректора, первый и второй выходы которого соединены со ответственно с первым и вторым входа ми генератора ошибки и соответственно с первым и вторым входами первого

20 фазовращателя, первый и второй выхо ды которого подключены соответствен но к третьему и четвертому входам генератора ошибки и соответственно к первому и второму входам решающего ,блока, первый и второй выходы которо ! го соединены соответственно с пятым и шестым входами генератора ошибки, первый выход которого соединен с входом первого местного генератора, пер вый и второй выходы которого подключены соответственно к третьему и чет вертому входам демодулятора, при этом третий вход корректора подключен к второму выходу генератора ошибки, третий вход которого соединен с вхо дом второго местного генератора, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности компенса ции, введены блоки памяти, перемно жители, сумматоры, линии задержки, многовходовой сумматор и второй фа зовращатель, первый и второй входы которого подключены соответственно к первому и второму выходам второго

45 подключен к первому входу первого перемножителя, выход которого соеди

50 входами соответствующих линий эадерж ки, выходы которых подключены к вторым входам соответствующих сумматоров и к первым входам соответствующих третьих перемножителей, выходы которых соединены с входами многовходового сумматора, выход которого подСигнал с выхода перемножителя ll по- жания восстановленного несущего ко ступает на параллельно соединенные лебания. первые входы перемножителей 13, На вторые входы одних перемножителей 13 5 Ф о р м у л а подаются сигналы, равные функции синуса частот дрожания @aabr sindoi nT )1 .с соответствующих выходов блоков .12 памяти (синусов дискретных значений частот фазового дрожания), а на вторые входы других перемножителей 13 сигналы, равные функции косинуса частот дрожания фазы cos MoinT с соответ ) ствующих выходов блока 12 памяти (ко синусов дискретных значений частот фазового дрожания).

В блоках 12 памяти (синусов и косинусов) дискретных значений частот фазового дрожания сигналы с выходов вторых перемножителей 13 через сумматоры 15 и линии 16 задержки диграторы) поступают на первые входы тре

1 тьих перемножителей 17. Сумматоры 15 и линии задержки (на один тактовый интервал времени) осуществляют итерационную процедуру для получения сигналов, равных оценке неизвестных коэффициентов е „ии f н фазового и

,и -,н дрожания.

На входы первых третьих перемно- >0 жителей 17 подаются сигналы с соответствующих выходов блока 12 памяти.

Сигналы с выходов третьих перемножи телей 17 объединяются с помощью многовходового сумматора 20. Полученный З5 суммарный сигнал; равный оценке бы стро изменяющейся составляющей фазо вого дрожания $P,!,поступает на блок

1Яф>

10 памяти (синусов и косинусов), где ему-ставится в соответствие сигнал, 40 равный функции косинуса на первом выходе q+) и синуса на втором q >

= cos / 8ó

С,И

= sing

- (q) . М местного генератора, вход которого к,и Ъ

Полученные синфазный ц 1,„и квадратурный 1 "1 сигналы поступают на тре- нен с пеРвыми входами втоРых перемно»

«,и тий и четв ертый вход фазовращателя жителей, выходы котоРых соединены с

9, на первый и второй входы которого первыми входами соответствующих сумпоступают синфазный q и квадратур- маторов, выходы которых соединены с

b) (ь)

) ный q« сигналы с двух выходов вто.рого местного генератора 8, Фазовра щатель 9 - устройство, осуществляющее сложение фаз сигналов, поступающих на его входы по синфазной q z и ()

/ квадратурной о составляющиМ, необходимые для коррекции фазового дро- .

1243135

Составитель О. Геллер

Редактор И, Шулла ТехредИ.Верес Корректор N. Максимишинец

Тираж б24 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 3718/57

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4 ключен к входу первого блока памяти, первый и второй выходы которого соединены соответственно с третьим и четвертым входами второго фазовращателя, первый и второй выходы которого соединены соответственно с третьим и четвертым входами первого фазовращателя,, при этом вторые входы соответствующих вторых и третьих еремножителей объединены и подключены к соответствующим выходам вторых бло ков памяти, а выход третьего блока памяти соединен с вторым входом первого перемножителя °