СПОСОБ ТАКТОВОЙ СИНХРОНИЗАЦИИ ДЛЯ ДЕМОДУЛЯТОРОВ СИГНАЛОВ С КВАДРАТУРНОЙ АМПЛИТУДНОЙ МАНИПУЛЯЦИЕЙ

Целью исследования является разработка способа восстановления тактовой синхронизации для демодуляторов сигналов с квадратурной амплитудной манипуляцией.

Методы исследования опираются на основы квазиоптимального приёма многопозиционных сигналов, теорию построения радиоприёмных систем цифровых линий связи, методы математического моделирования сигналов, теорию вероятности и математическую статистику. Использованы известные алгоритмы оценки фазы тактового колебания при наличии манипуляционной помехи, обусловленной многоуровневой модуляцией сигнала. Допущено предположение, что канал удовлетворяет условиям Найквиста, а искажающая сигнал помеха является аддитивным белым гауссовским шумом.

Результаты. Осуществлена разработка способа восстановления тактовой синхронизации, заключающегося в использовании решений и приведении каждой пары смежных символов к бинарному сигналу путем их центрирования относительно нулевой точки и весового взвешивания по уровню. Представлены аналитические зависимости оценки фазы для устройства тактовой синхронизации, а также структурно-функциональные схемы реализации различных вариантов построения данного устройства в составе демодуляторов многопозиционных сигналов с квадратурной-амплитудной манипуляцией. Полученные графики составляющих флуктуационной характеристики дискриминатора устройства тактовой синхронизации свидетельствуют о том, что разработанный алгоритм позволяет разрешить противоречие между снижением манипуляционной составляющей и ростом шумовой составляющей флуктуационной характеристики.

Заключение. С точки зрения помехоустойчивости оптимальной является когерентная демодуляция сигналов, однако при этом необходима тактовая (фазовая) синхронизация опорного генератора демодулятора с принимаемым сигналом, а именно обеспечение совпадения во времени тактовых импульсов в решающем устройстве с моментами окончания информационных символов. Применение разработанного способа, как показали результаты теоретических и экспериментальных исследований, позволило примерно от 0,5 до 0,7 дБ повысить помехоустойчивость демодулятора радиоприемных систем цифровых линий связи.

1. Раннев, Н. Ю. Варианты реализации устройств восстановления тактовых сигналов и данных в составе КМОП высокоскоростных приемопередатчиков последовательных каналов. Обзор / Н. Ю. Раннев, С. В. Кондратенко, В. Д. Байков и др. // Изв. вузов. Электроника. 2024. Т. 29. № 3. С. 346–361. https://doi.org/ 10.24151/1561-5405-2024-29-3-346-361.

2. Филимонов, В. А. Алгоритмы получения символьной синхронизации при использовании цифровой обработки сигналов / В. А. Филимонов, Н. А. Усов, О. А. Остроумов // I-methods. – 2023. – Т. 15, № 3.

3. Довбня, В.Г. Помехоустойчивость радиоприемных систем цифровых линий связи: монография / В.Г. Довбня, В.Е. Азиатцев, С.Н. Михайлов. – Юго-Зап. гос. ун-т. – Курск, 2017. – 175 с.

4. Система алгоритмов цифровой обработки сигнала для когерентной оптической связи / Т. О. Базаров, М. А. Сенько, Л. А. Самоделкин [и др.] // Журнал технической физики. – 2024. – Т. 94, № 6. – С. 894-912. – DOI 10.61011/JTF.2024.06.58131.3-24.

5. Рысин, А. В. Оптимизация частотной и символьной синхронизации в режиме когерентного накопления по псевдослучайным кодам с целью улучшения помехозащищённости и получением максимальной чувствительности по принимаемому сигналу для управления беспилотными летательными аппаратами (БПЛА) / А. В. Рысин, В. Н. Бойкачев, Я. Б. Островский // Актуальные исследования. – 2023. – № 33(163). – С. 17-35.

6. Лобатый, А. А. Особенности построения алгоритмов оценивания параметров многомерных случайных процессов / А. А. Лобатый, А. Ю. Бумай // Системный анализ и прикладная информатика. – 2020. – № 1. – С. 24-32. – DOI 10.21122/2309-4923-2020-1-24-32.

7. Довбня, В. Г. Способы восстановления несущего колебания для демодуляторов сигналов с квадратурной амплитудной манипуляцией / В. Г. Довбня, Д. С. Коптев // Телекоммуникации. – 2020. – № 8. – С. 2-7.

8. Покровский, П. С. Фазовый дискриминатор для радиосигналов с управляемой связью между синфазной и квадратурной составляющими / П. С. Покровский, С. Н. Кириллов // Вестник Рязанского государственного радиотехнического университета. – 2018. – № 65. – С. 3-11. – DOI 10.21667/1995-4565-2018-65-3-3-11.

9. Межетов, М. А. Выделение сигналов тактовой синхронизации в системах передачи информации режима VDL-2 / М. А. Межетов, С. В. Туринцев // Crede Experto: транспорт, общество, образование, язык. – 2017. – № 2. – С. 191-200.

10. Кириллов С. Н., Покровский П. С. Двухкритериальный синтез шестнадцатипозиционных радиосигналов с управляемой связью между синфазной и квадратурной составляющими // Успехи современной радиоэлектроники. № 6. 2014. С. 18-25.

11. Прокофьев, И. А. Особенности формирования имитирующих помех на основе комплексной многоканальной модуляции / И. А. Прокофьев, Р. А. Османов // Аллея науки. – 2020. – Т. 1, № 7(46). – С. 285-292.

12. Зеленевский, В. В. Метод оценки помехоустойчивости цифровых систем передачи с кодовым уплотнением данных при воздействии стационарных помех / В. В. Зеленевский, М. С. Черноусов, А. В. Зеленевский, Ю. В. Зеленевский // Известия Института инженерной физики. – 2020. – № 4(58). – С. 31-36.

13. Довбня, В. Г. Влияние качества функционирования гетеродинов на помехоустойчивость приема сигналов с квадратурной амплитудной модуляцией / В. Г. Довбня, Д. С. Коптев // Радиотехника. – 2020. – Т. 84, № 9(17). – С. 40-48. – DOI 10.18127/j00338486-202009(17)-03.

14. Фомин В.И. Об операторных функциях операторного переменного // Вестник российских университетов. Математика. 2023. Т. 28. № 141. С. 68–89. DOI 10.20310/2686-9667-2023-28-141-68-89.

15. Рябов, И. В. Сравнительный анализ цифровых и цифроаналоговых синтезаторов частот и сигналов / И. В. Рябов, Е. С. Клюжев, И. В. Стрельников, П. М. Юрьев // Вестник Казанского государственного технического университета им. А.Н. Туполева. – 2019. – Т. 75, № 1. – С. 96-103.

16. Баранов, И. А. Алгоритм обеспечения целостности, согласованности и непротиворечивости данных, описывающих родственные отношения / И. А. Баранов, А. В. Скурнович // Телекоммуникации. – 2018. – № 3. – С. 2-9.

17. Дражников Б. Н., Козлов К. В., Кузнецов П. А., Соляков В. Н. Анализ эффективности пространственной фильтрации сигналов на выходе фотоприёмного устройства с режимом временной задержки и накопления // Успехи прикладной физики. 2015. 3, № 6. С. 566 – 572.

18. Довбня, В. Г. Оценка потенциальной помехоустойчивости приёма цифровых сигналов, используемых в современных и перспективных системах радиорелейной и спутниковой связи / В. Г. Довбня, Д. С. Коптев, И. Г. Бабанин // Известия Юго-Западного государственного университета. Серия: Управление, вычислительная техника, информатика. Медицинское приборостроение. – 2020. – Т. 10, № 1. – С. 21-35.