Демодулятор сигналов шестнадцатипозиционной квадратурной амплитудной манипуляции
Сущность изобретения: демодулятор содержит два фазовых детектора, два фильтра нижних частот, десять компараторов, два элемента И, фазовращатель на 90°, блок восстановления несущей, пять элементов ИЛИ, три счетчика. 3 ил.
Изобретение относится к радиотехнике.
Цель изобретения - обеспечение измерения вероятности ошибки на выходе демодулятора. На фиг.1 изображена схема демодулятора; на фиг.2 и 3 - схемы, поясняющие работу. Демодулятор содержит первый, второй фазовые детекторы 1, 2, первый, второй фильтры 3, 4 нижних частот, первый - десятый компараторы 5-14, первый, второй элементы И 15, 16, фазовращатель 17 на 90о, блок 18 восстановления несущей, первый - пятый элементы ИЛИ 19-23, первый, второй, третий счетчики 24-26. Демодулятор работает следующим образом. На вход демодулятора поступает сигнал КАМ-16 в виде: Sвх= A+ cosot+B+ sinot, , (1) где A, B, C, D - выбираемые из множества /-1; +1/ информационные символы; o - несущая частота сигнала. Представление сигнала КАМ-16 в виде (1) хорошо согласуется с суперпозиционным принципом формирования ансамбля КАМ-16. Между передаваемыми информационными символами /-1; +1/ в каждом разряде квадруплета ABCD и битами тетрады битов при каждой сигнальной точке ансамбля КАМ-16 существует простое соответствие: символ -1 соответствует биту 0, а символ +1 соответствует биту 1. Исходя из этого, можно сказать, что в тетраде битов, приписанных каждой сигнальной точке ансамбля КАМ-16 на фиг.2, первый бит соответствует символу A, второй - B, третий - С и четвертый - D. Так, тетрада 0101 означает передачу следующих символов: A = -1, B = +1, C = -1, D = +1. Обозначим напряжение на выходе фильтра 3 как U3, напряжение на выходе фильтра 4 как U4 (фиг.2). Из сопоставления расположения сигнальных точек ансамбля КАМ-16 и зон принятия решения на фиг.2 следует то, что на выходе компаратора 6 формируется символ A, на выходе компаратора 9 - символ B. Образование символа С происходит по правилу: C = E + F, (2) где E и F - двоичные данные на выходе компараторов 5 и 7 соответственно; + - символ булевской операции сложения (ИЛИ). Образование символа D происходит по аналогичному правилу. При этом блоки 15, 22 и 16, 23 формируют уравнение вида (2) для определения символов С и D соответственно. Рассмотрим, каким образом происходит восстановление данных при демодуляции, например, сигнальной точки S8 (см. фиг.3). При приеме сигнальной точки S8 на выходах ФНЧЗ и ФНЧЗ 4 напряжения будут таковы, что срабатывают компараторы 6 и 9 с нулевыми порогами и на первом выходе демодулятора появится бит 1 (A = + 1), на втором выходе появится бит 1 (B = +1). Поскольку компаратор 5 также сработает (ибо напряжение U3превышает пороговую для компаратора 5 величину +1), то через элемент ИЛИ 22 на третьем выходе демодулятора появится бит N (С = +1). Компаратор 6 не срабатывает, ибо U4 не превышает пороговой для компаратора величины 1. Компаратор 8 срабатывает, так как порог составляет -1, но элемент И16 будет закрыт по инверсному входу сигналом с выхода компаратора 9 и в итоге на выходе ИЛИ 23 будет сформирован бит 0 (D = -1). Данный набор битов 1110 полностью соответствует коду на фиг.2 для точки S8 (фиг. 3). При передаче любой сигнальной точки S1-S16 логика работы компараторов 5-15, элементов И15, 16 и элементов ИЛИ 22, 23 такова, что всегда на первом выходе демодулятора будет формироваться символ A, на втором выходе - символ B, на третьем - символ С, на четвертом - символ D (см. фиг.1) в соответствии с выбранным манипуляционным кодом (см. фиг.2). Рассмотрим, каким образом происходит измерение вероятности ошибки на выходе демодулятора. Поскольку предлагаемый демодулятор принимает решения по критерию идеального наблюдателя, то ошибки при приеме символов ансамбля КАМ-16 происходят в демодуляторе только тогда, когда передаваемая сигнальная точка под воздействием шума попадает на сигнальной плоскости в зону принятия решения, соответствующей другой сигнальной точке. Так, при приеме символа S4' (см. фиг. 3) демодулятор выносит решение в пользу ближайшей разрешенной сигнальной точки S4, и ошибки не происходит. Если же под воздействием шума передаваемая точка занимает место S4'' (т.е. попадает в зону решения другой сигнальной точки), то решение выносится в пользу точки S3 (см. фиг.3) и на выходе демодулятора возникает ошибка в символе. Такие ошибки при приеме полностью случайного информационного сигнала (не имеющего корреляционной связи между символами) никаким образом не могут быть обнаружены. Однако, если положить, что вероятностью пересечения вектором шума более чем одной границы на решающей сети (фиг.3) можно пренебречь (что всегда выполняется на практике), то в этом случае, наблюдая за попаданием точек в дополнительные зоны, можно измерять вероятность ошибок. Действительно, пребывание точки S4''' в заштрихованной зоне не приводит к возникновению ошибки (поскольку решение выносится в пользу истинной точки S,4, однако при этом можно составить представление о действующем на входе векторе шума , который при передаче любой из точек S1-S3, S5-S7, S9-S11, S13-S15 привел бы к возникновению ошибки. Перейдем к строгому доказательству возможности измерения вероятности ошибки в заявляемом устройстве. Вероятность PGU пребывания точки в левой полуплоскости, ограниченной прямой (GU), определяется по формуле PGU = PS1 . Pш + PS5 . Pш + PSg . Pш + + PS13 .Pш, (3) где PS1 = PS5 = PS9 = PS13 - априорные вероятности передачи сигнальных точек S1, S5, S9, S13; Pш - вероятность того, что шум уведет передаваемую точку влево за границу GU. Поскольку все сигнальные точки ансамбля КАМ-16 передаются с одинаковой вероятностью, равной 1/16, то формулу 3 можно преобразовать к виду: PGU= Pш (4) Поскольку шум "уводит" сигнальные точки от их истинного положения в соединение зоны принятия решения с одинаковой вероятностью (канал симметричен), тоPш= Pош,, (5) где Poш - вероятность ошибки на выходе демодулятора. Подставляя выражение (5) в выражение (4), имеем:
PGU= Pош (6) Аналогично этому, вероятность пребывания точки в правой полуплоскости, ограниченной прямой KQ, есть
PKQ= Pош.. (7)
Поскольку события, заключающиеся в нахождении сигнальной точки слева от прямой GU или справа от прямой KQ, несовместимы, то вероятность того, что произойдет любое из этих событий, есть сумма вероятностей, определяемых формулами (4) и (7)
P19= Pош+ Pош= Pош.. (8)
Факт появления сигнальной точки слева от прямой GU определяется по срабатыванию компаратора 12 с порогом срабатывания -2. Факт появления сигнальной точки справа от прямой KQ определятся по срабатыванию компаратора 11 с порогом срабатывания +2. Прямые GU и KQ пересекают ось абсцисс на фиг. 2 именно в точках -2 и +2. Значит, объединяя по ИЛИ 19 выходы компараторов 11 и 12, можно измерять вероятность ошибки в символе по данному квадратурному каналу (по оси U3 на фиг.2). Поток импульсов с выхода элемента ИЛИ 19 поступает на счетчик 24. Умножая на коэффициент, равным 8, показания счетчика 24 (в соответствии с формулой (8)), можно определить вероятность ошибки в символах A и C на выходе демодулятора. Аналогично этому, вероятность ошибки в символах B и D можно определить по показаниям счетчика 26 (также через коэффициент, равный 8). Итоговую вероятность (по всем символам A,B,C,D) ошибки можно определить по показаниям счетчика 25, умножая их на 4. При этом вероятность ошибки определяется так:
Pош= ,, (9) где Рош - вероятность ошибки на выходе демодулятора;
N25 - показания счетчика 25;
N - длительность интервала наблюдения в тактах.
Формула изобретения
РИСУНКИ
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3
Похожие патенты:
Демодулятор фазоманипулированных сигналов // 2013875
Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться в аппаратуре систем связи с фазовой манипуляцией
Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в аппаратуре систем связи с сигналами шестнадцатипозиционной квадратурной амплитудной манипуляции (КАМ-16)
Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано при поэлементном приеме дискретных сообщений
Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано для повышения помехоустойчивости цифровых средств радиосвязи
Изобретение относится к технике передачи информации по каналам связи с использованием широкополосных сигналов
Изобретение относится к передатчикам, способам передачи и приемникам и касается в основном способа передачи модулированных волн с использованием импульсов большой длительности на множестве частот (31, 32, 33....3N) Преимущественно две соседние частоты отделены друг от друга на 1/T, где T - длительность полезных интервалов передачи
Изобретение относится к способу и устройству для определения качества сигнала, в частности для определения информации о надежности бита для фазомодулированных сигналов
Изобретение относится к области приема радиосигналов с абсолютной фазой манипуляцией /ФМн/ на 180o и может быть использовано в спутниковых, радиорелейных цифровых системах связи, передаче дискретной информации по проводным каналам и др
Изобретение относится к радиотехнике и может найти применение в устройствах контроля и анализа шумоподобных ФМН-сигналов, служит для повышения помехоустойчивости при воздействии узкополосных помех
Фазовый детектор такта // 2115252
Изобретение относится к фазовому детектору такта для синхронной передачи данных в приемнике системы связи, в которой для получения фазового критерия такта из принимаемого сигнала образуют два соседних главных значения отсчета на длительность символа Т, а также дополнительное, лежащее посредине между этими двумя значениями промежуточное значение отсчета
Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в линиях цифровой радиосвязи
Изобретение относится к системам цифровой связи, использующим прямое исправление ошибок, в частности, к способу и устройству для декодирования принимаемых когерентных сигналов, модулированных методом многоуровневой фазовой манипуляции (МФМ) с дифференциальным кодированием символов, с помощью метрики мягкого решения