RU2485671C1 - METHOD FOR COHERENT DETECTION OF SIGNALS WITH ABSOLUTE PHASE-SHIFT KEYING BY 180º AND DEVICE FOR ITS REALISATION - Google Patents
METHOD FOR COHERENT DETECTION OF SIGNALS WITH ABSOLUTE PHASE-SHIFT KEYING BY 180º AND DEVICE FOR ITS REALISATION Download PDFInfo
- Publication number
- RU2485671C1 RU2485671C1 RU2012105203/08A RU2012105203A RU2485671C1 RU 2485671 C1 RU2485671 C1 RU 2485671C1 RU 2012105203/08 A RU2012105203/08 A RU 2012105203/08A RU 2012105203 A RU2012105203 A RU 2012105203A RU 2485671 C1 RU2485671 C1 RU 2485671C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- signal
- frequency
- shift keying
- input
- phase
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Digital Transmission Methods That Use Modulated Carrier Waves (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области приема радиосигналов.The invention relates to the field of reception of radio signals.
Известны способы и устройства приема сигналов с абсолютной фазовой манипуляцией (ФМн) на 180°, описанные в различных источниках, например в:Known methods and devices for receiving signals with absolute phase shift keying (PSK) at 180 °, described in various sources, for example in:
1. Петрович Н.Т. Передача дискретной информации в каналах с фазовой манипуляцией. - М.: Сов. Радио, 1965.1. Petrovich N.T. Discrete information transmission in channels with phase shift keying. - M .: Owls. Radio, 1965.
2. Окунев Ю.Б. Цифровая передача информации фазоманипулированными сигналами. - М.: Радио и связь, 1991.2. Okunev Yu.B. Digital transmission of information by phase-shifted signals. - M .: Radio and communications, 1991.
3. Горелов Г.В., Волков А.А., Шелухин В.И. Каналообразующие устройства железнодорожной телемеханики и связи. - М.: ГОУ. 2007.3. Gorelov G.V., Volkov A.A., Shelukhin V.I. Channel-forming devices of railway telemechanics and communications. - M .: GOU. 2007.
По технической сущности наиболее близким к изобретению являются способ и устройство, описанные в первом источнике, который по этой причине и принимается за его прототип. В остальных источниках описаны аналоги изобретения.By technical nature, the closest to the invention are the method and device described in the first source, which for this reason is taken as its prototype. Other sources describe analogues of the invention.
Прототип-способ когерентного детектирования сигнала с абсолютной ФМН на 180° состоит в том, что из этого сигнала вначале формируется когерентное опорное немодулированное колебание - колебание несущей частоты, которое затем перемножается с входным ФМн на 180° сигналом, после чего результат перемножения фильтруется по низкой частоте (н.ч.) для получения переданного цифрового сигнала (ЦС).The prototype method of coherent detection of a signal with an absolute FMN of 180 ° is that of this signal, a coherent reference unmodulated oscillation is first formed - a carrier frequency oscillation, which is then multiplied with the input FMN by a 180 ° signal, after which the result of multiplication is filtered at a low frequency (n.o.) to receive a transmitted digital signal (DS).
Прототип-устройство состоит из перемножителя сигналов, формирователя опорного колебания (ФОК), фильтра нижних частот (ФНЧ), причем ФНЧ подключен к выходу перемножителя, входы которого соединены между собой через ФОК.The prototype device consists of a signal multiplier, a reference oscillator (FOK), a low-pass filter (low-pass filter), and a low-pass filter is connected to the output of the multiplier, the inputs of which are interconnected via the FOK.
Сформированное опорное колебание из входного ФМн на 180° сигнала имеет случайные во времени скачки фазы на 180°, при которых ЦС на выходе ФНЧ принимается наоборот: единицы - нулями, а нули - единицами. Это явление получило название обратной работы когерентного детектора сигналов с абсолютной ФМн на 180°, которая полностью нарушает связь и поэтому данный вид модуляции на практике не используется. Вместо абсолютной на практике используют относительную ФМн (ОФМн) на 180°, которая не полностью устраняет обратную работу, обеспечивает вероятность ошибки приема сигналов в 2 раза большую, чем абсолютная ФМн на 180° при отсутствии обратной работы.The generated reference oscillation from the input QPSK to the 180 ° signal has 180 ° phase jumps in time, at which the CS at the output of the low-pass filter is accepted on the contrary: units are zeros and zeros are units. This phenomenon is called the reverse operation of a coherent signal detector with an absolute QPS of 180 °, which completely breaks the connection and therefore this type of modulation is not used in practice. Instead of absolute, in practice they use a relative QPSK (OFMn) of 180 °, which does not completely eliminate the reverse operation, provides a probability of
Основным недостатком прототипа является наличие обратной работы когерентного детектора сигналов с абсолютной ФМн на 180°, не позволяющая использовать ее на практике для получения максимальной возможной помехоустойчивости приема данных сигналов. Используемая на практике ОФМн обеспечивает в 2 раза большую вероятность ошибки приема сигналов по сравнению с абсолютной ФМн и не полностью устраняет обратную работу когерентного детектора.The main disadvantage of the prototype is the presence of reverse operation of a coherent signal detector with an absolute PSK of 180 °, which does not allow its use in practice to obtain the maximum possible noise immunity of receiving these signals. The OFMn used in practice provides a 2-fold higher probability of signal reception error compared to the absolute FMN and does not completely eliminate the reverse operation of the coherent detector.
Техническим результатом изобретения является реализация максимально возможной помехоустойчивости приема сигналов за счет исключения обратной работы когерентного детектора сигналов с абсолютной ФМн на 180°, что позволяет использовать ее на практике.The technical result of the invention is the implementation of the maximum possible noise immunity of signal reception due to the exclusion of the reverse operation of a coherent signal detector with an absolute QPS of 180 °, which allows its use in practice.
Сущность изобретения состоит в том, что в способ когерентного детектирования сигналов с абсолютной фазовой манипуляцией (ФМн) на 180°, осуществляемый путем перемножения сигнала и опорного колебания несущей частоты, полученным из этого сигнала и последующей низкочастотной (н.ч.) фильтрацией переданного цифрового сигнала (ЦС), в нем после н.ч. фильтрации осуществляют последовательно регенерацию полученного ЦС, фазовую манипуляцию на 180° опорного колебания цифровым сигналом, частотное детектирование этого модулированного колебания для получения фронта и среза импульсов неискаженного переданного ЦС и далее - восстановление по ним неискаженного ЦС (с помощью RS-триггера).The essence of the invention lies in the fact that in the method of coherent detection of signals with absolute phase shift keying (QPSK) by 180 °, carried out by multiplying the signal and the reference oscillation of the carrier frequency obtained from this signal and the subsequent low-frequency (low frequency) filtering of the transmitted digital signal (CA), in it after n.a. Filtration is carried out sequentially regeneration of the obtained DS, phase shift by 180 ° of the reference oscillation by a digital signal, frequency detection of this modulated oscillation to obtain the front and cut-off pulses of the undistorted transmitted DS and then restoration of the undistorted DS by them (using the RS-trigger).
В устройстве же для осуществления способа, состоящем из перемножителя входного сигнала с абсолютной фазовой манипуляцией (ФМн) на 180°, фильтра нижних частот (ФНЧ), подключенного к его выходу, формирователя опорного колебания (ФОК), соединяющего между собой оба входа перемножителя, в него дополнительно введены последовательно подключенные к выходу ФНЧ регенератор ЦС, фазовый манипулятор на 180°, стандартный частотный детектор, RS-триггер, S-вход которого соединен с его R-входом через аналоговый фазоинвертор, а высокочастотный вход фазового манипулятора на 180° соединен с опорным входом перемножителя сигналов непосредственно.In the device for implementing the method, consisting of a multiplier of the input signal with absolute phase shift keying (QPSK) by 180 °, a low-pass filter (low-pass filter) connected to its output, a reference oscillator (FSK) connecting both inputs of the multiplier, it is additionally introduced a central regenerator TsS, a phase shifter 180 °, a standard frequency detector, an RS-trigger, the S-input of which is connected to its R-input through an analog phase inverter, and a high-frequency input of a phase maneuver, connected in series to the output of the low-pass filter. 180 ° pulser is directly connected to the reference input of the signal multiplier.
Существенным отличием изобретения являются введенные дополнительные операции и реализующие их элементы, так как только они позволяют полностью исключить обратную работу когерентного детектора сигналов с абсолютной ФМн на 180° и достичь указанного технического эффекта - обеспечения максимально возможной помехоустойчивости приема сигналов. Объекты изобретения иллюстрируются чертежами фигур 1, 2, 3.A significant difference of the invention is the additional operations introduced and the elements realizing them, since only they can completely eliminate the reverse operation of the coherent signal detector with an absolute QPS at 180 ° and achieve the indicated technical effect - ensuring the maximum possible noise immunity of signal reception. The objects of the invention are illustrated by drawings of figures 1, 2, 3.
На фиг.1 представлены временные диаграммы, поясняющие предложенный способ исключения обратной работы когерентного детектора сигналов с абсолютной ФМн на 180°, где обозначено:Figure 1 presents the timing diagrams explaining the proposed method of eliminating the reverse operation of a coherent signal detector with an absolute QPS at 180 °, where it is indicated:
1а - неискаженный передаваемый ЦС;1a - undistorted transmitted CA;
1б - колебание несущей частоты, промодулированное по фазе на 180° и являющееся входным сигналом детектора;1b - carrier frequency fluctuation, 180 ° phase modulated and being the detector input signal;
1в - опорное колебание, восстановленное из входного ФМн на 180° сигнала, которое имеет скачок фазы на 180° в точке х;1c is a reference oscillation reconstructed from the input PSK by 180 ° of the signal, which has a phase jump of 180 ° at point x;
1г - продетектированный сигнал, полученный в результате перемножения входного сигнала 16 и опорного колебания 1в с последующей н.ч. фильтрацией результата перемножения;1d is the detected signal obtained as a result of multiplying the input signal 16 and the reference oscillation 1c, followed by the night time. filtering the result of multiplication;
1д - продетектированный по частоте полученный входной сигнал 1б.1e - frequency-detected received input signal 1b.
Сигнал 1г отличается от переданного ЦС на фиг.1а после точки х своей полярностью, указывающей на наличие обратной работы когерентного детектора. Сигнал 1г не имеет помех и искажений, чего можно добиться путем регенерации реального сигнала, как это делается в известных цифровых системах, например в ИКМ-30. При перемножении данного знакопеременного сигнала 1г и опорного колебания 1в получается идеальный ФМн на 180° сигнал без скачка фазы на 180° в точке х, так как оба перемножаемых колебания имеют одинаковый знак в этой точке и справа за ней. Теперь такой практически идеальный ФМн на 180° сигнал без помех можно детектировать некогерентно, не снижая помехоусточивости когерентного детектирования. В частности, его можно детектировать по частоте для получения однозначных фронтов и срезов (фиг.1д) передаваемого ЦС (фиг.1а), а по ним восстанавливать и сам неискаженный переданный ЦС с помощью RS-триггера.The signal 1d differs from the transmitted DS in FIG. 1a after point x in its polarity, indicating the presence of reverse operation of the coherent detector. The 1g signal has no interference or distortion, which can be achieved by regenerating a real signal, as is done in well-known digital systems, for example, PCM-30. When this alternating signal 1g and the reference oscillation 1c are multiplied, the ideal PSK by 180 ° is obtained without a phase jump of 180 ° at point x, since both multiplied oscillations have the same sign at this point and to the right of it. Now such an almost ideal QPSK at 180 ° signal without interference can be detected incoherently, without reducing the noise immunity of coherent detection. In particular, it can be detected by frequency in order to obtain unambiguous fronts and slices (fig. 1d) of the transmitted DS (fig. 1a), and from them to restore the undistorted transmitted DS using the RS-trigger.
На фиг.2 представлена структурная схема устройства, реализующего данный способ, а на фиг.3 - временные диаграммы, поясняющие его работу.Figure 2 presents a structural diagram of a device that implements this method, and figure 3 is a timing diagram explaining its operation.
На фиг.1 обозначено:In figure 1 is indicated:
1 - перемножитель сигналов;1 - signal multiplier;
2 - формирователь опорного колебания (ФОК);2 - shaper reference oscillations (FOK);
3 - фильтр нижних частот (ФНЧ);3 - low-pass filter (low-pass filter);
4 - регенератор сигнала;4 - signal regenerator;
5 - фазовый манипулятор опорного колебания на 180°;5 - phase manipulator of the reference oscillation 180 °;
6 - частотный детектор;6 - frequency detector;
7 - RS-триггер;7 - RS-trigger;
8 - фазоинвертор.8 - phase inverter.
Введенные элементы обведены пунктирной линией.Entered elements are outlined with a dashed line.
Работа схемы происходит следующим образом.The operation of the circuit is as follows.
Входной сигнал uвх(t) с абсолютной ФМн на 180°, показанный на фиг.1б, поступает на информационный вход перемножителя сигналов 1 непосредственно и параллельно на опорный его вход через ФОК 2 в виде колебания несущей частоты
. В развернутом виде uвх(t)=Usin(ωt+γ(t)∆φ-∆φ). Так как γ(t)=±1 - знак модулирующего сигнала, то изменение фазы колебания несущей частоты с 0 на 180° задается выражением γ(t)∆φ-∆φ, где ∆φ=90°. На выходе перемножителя 1 имеет место колебание u1(t)=uвх(t)u2(t)=Usin(ωt+γ(t)∆φ-∆φ)U2sinωt=0,5UU2cos(γ(t)∆φ-∆φ)-0,5UU2cos(2ώt+γ(t)∆φ-∆φ).The input signal u in (t) with an absolute FMN of 180 °, shown in Fig.1b, is fed to the information input of the signal multiplier 1 directly and in parallel to its reference input through the
ФНЧ 3 пропускает на свой выход только первое слагаемое, отчего на выходе фазового детектора, состоящего из блоков 1, 2, 3, будет н.ч. ЦСLow-
u3=U3cos(γ1(t)∆φ-∆φ)=γ1(t)U3, где U3=0,5UU2.u 3 = U 3 cos (γ 1 (t) ∆φ-∆φ) = γ 1 (t) U 3 , where U 3 = 0.5UU 2 .
Из-за спонтанных скачков на 180º опорного колебания u2(t) закономерность γ(t) нарушается, что отмечено нижним индексом 1 у γ(t). Кроме того, продетектированный ЦС u3(t) искажен помехами и условиями передачи, как показано на фиг.3а. Поэтому в регенераторе 4 ЦС u3(t) освобождается от помех и искажений (фиг.3б) и затем поступает на информационный вход фазового манипулятора 5 на 180°, на высокочастотный вход которого подается опорное колебание с выхода блока 2. Фазовый манипулятор на 180º 5 выполнен в виде перемножителя знакопеременного ЦС u4(t) и опорного колебания u2(t), поэтому на его выходе сигнал u5(t)=u4(t)u2(t)=U4γ1(t)U2sinωt=U5sin(ωt+γ(t)∆φ-∆φ), что совпадает с входным сигналом uвх(t). Здесь U5=U4U2.Due to spontaneous jumps at 180º of the reference oscillation u 2 (t), the regularity γ (t) is violated, which is indicated by the
Случайные скачки фазы на 180º опорного колебания u2(t) вызывают такие же скачки фазы н.ч. сигнала u3(t) и u4(t). Поэтому в блоке 5 перемножаются между собой сигналы u4(t) и u2(t) одного знака, вызванного случайным скачком фазы на 180° опорного колебания u2(t), что исключает эти скачки в сигнале u5(t).Random phase jumps at 180 ° of the reference oscillation u 2 (t) cause the same phase jumps of the low frequency signal u 3 (t) and u 4 (t). Therefore, in
Такой идеальный ФМн на 180° сигнал u5(t) поступает на стандартный частотный детектор (СЧД) типа дробный детектор 6, который диференцирует по времени фазу этого сигнала. Поэтому на выходе блока 6 имеют место короткие импульсы соответствующей полярности, представляющие собой фронт и срез переданного ЦС, как показано на фиг.1д. С блока 6 эти короткие импульсы поступают на S- вход RS-триггера 7 непосредственно и параллельно на его R-вход - через аналоговый фазоинвертор 8. На выходе блока 7 имеет место неискаженный переданный ЦС, как показано на фиг.1а.Such an ideal QPSK at 180 ° signal u 5 (t) is fed to a standard frequency detector (RDS) such as
Отметим, что помехоустойчивость приема сигналов определяется первым когерентным детектором, выполненным на блоках 1, 2, 3 фиг.2. Введенные элементы, обведенные пунктирной линией, только устраняют его обратную работу. Детектировать ФМн сигнал непосредственно частотным детектором с RS-триггером практически невозможно, так как от помех манипуляция фазы на 180° размыта (фиг.3) и поэтому импульсы на выходе частотного детектора (фиг 1д) могут даже пропадать.Note that the noise immunity of signal reception is determined by the first coherent detector made on
Отметим также, что в качестве блока ФОК 2 может быть любой известный формирователь по способам Пистолькорса, Сифорова, Агеева, Костаса и др. Технико-экономическим эффектом изобретения является обеспечение максимально возможной помехоустойчивости приема сигналов за счет использования предложенного способа и устройства устранения обратной работы когерентного детектора сигналов с абсолютной ФМн на 180°. По сравнению с относительной ФМн (ОФМн) на 180°, которая является наиболее помехоустойчивой из всех используемых на практике, выигрыш составляет 2 дБ.We also note that any known shaper using the methods of Pistolkors, Siforov, Ageev, Kostas, etc. can be used as a
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012105203/08A RU2485671C1 (en) | 2012-02-16 | 2012-02-16 | METHOD FOR COHERENT DETECTION OF SIGNALS WITH ABSOLUTE PHASE-SHIFT KEYING BY 180º AND DEVICE FOR ITS REALISATION |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012105203/08A RU2485671C1 (en) | 2012-02-16 | 2012-02-16 | METHOD FOR COHERENT DETECTION OF SIGNALS WITH ABSOLUTE PHASE-SHIFT KEYING BY 180º AND DEVICE FOR ITS REALISATION |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2485671C1 true RU2485671C1 (en) | 2013-06-20 |
Family
ID=48786537
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2012105203/08A RU2485671C1 (en) | 2012-02-16 | 2012-02-16 | METHOD FOR COHERENT DETECTION OF SIGNALS WITH ABSOLUTE PHASE-SHIFT KEYING BY 180º AND DEVICE FOR ITS REALISATION |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2485671C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2714222C1 (en) * | 2018-12-26 | 2020-02-13 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Российский университет транспорта (МИИТ)" РУТ (МИИТ) | Coherent signal detector with double absolute phase manipulation by 180 °c |
RU2745852C1 (en) * | 2020-10-23 | 2021-04-02 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Российский университет транспорта" (ФГАОУ ВО РУТ (МИИТ), РУТ (МИИТ) | Signal detector with 180 ° absolute phase manipulation |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU758538A1 (en) * | 1978-04-05 | 1980-08-23 | Войсковая Часть 25871 | Coherent phase-manipulated signal demodulator |
RU2113062C1 (en) * | 1994-09-28 | 1998-06-10 | Московский государственный университет путей сообщения | Reference-wave shaper for detecting phase-keyed signals |
RU2371783C2 (en) * | 2007-05-25 | 2009-10-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный университет путей сообщения" (МИИТ) | Method of transmitting speech signals and device to this end |
EP2498466A1 (en) * | 2009-11-05 | 2012-09-12 | Nec Corporation | Carrier wave reproduction circuit and demodulation circuit of semi-synchronous detection system |
-
2012
- 2012-02-16 RU RU2012105203/08A patent/RU2485671C1/en active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU758538A1 (en) * | 1978-04-05 | 1980-08-23 | Войсковая Часть 25871 | Coherent phase-manipulated signal demodulator |
RU2113062C1 (en) * | 1994-09-28 | 1998-06-10 | Московский государственный университет путей сообщения | Reference-wave shaper for detecting phase-keyed signals |
RU2371783C2 (en) * | 2007-05-25 | 2009-10-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный университет путей сообщения" (МИИТ) | Method of transmitting speech signals and device to this end |
EP2498466A1 (en) * | 2009-11-05 | 2012-09-12 | Nec Corporation | Carrier wave reproduction circuit and demodulation circuit of semi-synchronous detection system |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2714222C1 (en) * | 2018-12-26 | 2020-02-13 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Российский университет транспорта (МИИТ)" РУТ (МИИТ) | Coherent signal detector with double absolute phase manipulation by 180 °c |
RU2745852C1 (en) * | 2020-10-23 | 2021-04-02 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Российский университет транспорта" (ФГАОУ ВО РУТ (МИИТ), РУТ (МИИТ) | Signal detector with 180 ° absolute phase manipulation |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4253189A (en) | Circuit for recovering the carrier of an amplitude modulated synchronous digital signal | |
CN105229984A (en) | Transposition modulating system, method and apparatus | |
US3675131A (en) | Coherent single sideband phase locking technique | |
US3600700A (en) | Circuit for phase locking an oscillator to a signal modulated in n-phases | |
US3743775A (en) | Data demodulator apparatus | |
RU2485671C1 (en) | METHOD FOR COHERENT DETECTION OF SIGNALS WITH ABSOLUTE PHASE-SHIFT KEYING BY 180º AND DEVICE FOR ITS REALISATION | |
RU2431919C1 (en) | Correlation receiver of noise-like signals | |
KR101414289B1 (en) | Low power non-coherent high speed binary phase shift keying(bpsk) demodulation method and circuit using separation usb and lsb with shift | |
KR101414342B1 (en) | Analog deglitched low power non-coherent high speed binary phase shift keying(bpsk) demodulator using separation usb and lsb with shift | |
US3517338A (en) | Duo-binary frequency modulators | |
RU2248097C2 (en) | Method for transmitting information | |
KR101316966B1 (en) | Low power noncoherent phase-shift keying(psk) demodulator using analog deglitch circuit | |
RU124461U1 (en) | Coherent Signal Detector with 180 ° Phase Manipulation | |
RU2714222C1 (en) | Coherent signal detector with double absolute phase manipulation by 180 °c | |
RU2307474C1 (en) | Method for receipt of noise-like signals with minimal frequency manipulation | |
RU163281U1 (en) | 180 ° SIGNAL DETECTOR WITH ABSOLUTE PHASE MANIPULATION | |
JP6157984B2 (en) | Train control system | |
RU2439830C1 (en) | Coherent detector of radio signals with phase manipulation by 180° | |
RU2358401C1 (en) | Device for transmitting and receiving discrete messages using signals with direct spreading and autocorrelation compression of spectrum | |
RU2613923C1 (en) | Method for forming interference resistance signals | |
RU2510145C1 (en) | Method for restoring carrier frequency of phase-shift keyed signal and monitoring thereof | |
RU2431917C1 (en) | Digital phase automatic frequency control system | |
RU135464U1 (en) | 180 ° SINGLE-BAND CLIPPED SHAPER FORMER WITH PHASE MANIPULATION AT 180 ° | |
RU115986U1 (en) | 180 ° Coherent Signal Detector with Absolute Phase Manipulation | |
RU2247474C1 (en) | Device for quadrature reception of frequency-keyed signals |