mirtrМир транспортаWorld of Transport and Transportation1992-3252Russian University of Transport (RUT)10.30932/1992-3252-2020-18-72-83mirtr-1905Research ArticleНАУКА И ТЕХНИКАSCIENCE AND ENGINEERINGПовышение частотной эффективности сигналов с абсолютной фазовой манипуляцией на 180оImproving Frequency Efficiency of Signals with Absolute Phase Shift Keying by 180оВолковА. А.VolkovA. A.

Волков Анатолий Алексеевич – доктор технических наук, профессор

Москва

Volkov, Anatoly A. – D.Sc. (Eng), Professor of Russian University of Transport

Moscow

aavolkov2009@rambler.ruМорозовМ. С.MorozovM. S.

Морозов Максим Сергеевич – инженер отдела автоматики, телемеханики и связи

Москва

Morozov, Maksim S. – Engineer of the Department of Automation, Telemechanics and Communication

Moscow

КузюковВ. А.KuzyukovV. A.

Кузюков Василий Александрович – кандидат технических наук, доцент

Москва

Kuzyukov, Vasily A. – Ph.D. (Eng), Associate Professor

Moscow

raconteurs.mm@gmail.comРоссийский университет транспортаРоссияRussian University of TransportRussian FederationАО «Метрогипротранс»РоссияJSC MetrogiprotransRussian Federation2020280620201837283Copyright © Волков А.А., Морозов М.С., Кузюков В.А., 20202020Волков А.А., Морозов М.С., Кузюков В.А.Volkov A.A., Morozov M.S., Kuzyukov V.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://mirtr.elpub.ru/jour/article/view/1905

Связь с подвижными объектами на железнодорожном транспорте осуществляется только по радио, поэтому представляет интерес вопрос максимизации её частотной эффективности и помехоустойчивости. Этого можно добиться, используя двукратную абсолютную ФМн (ДФМн) на 180˚, однако на практике она до сих пор не используется из-за обратной работы обоих когерентных детекторов её сигналов.

Целью данной статьи является разработка когерентного детектора без обратной работы, что позволяет использовать его на практике без снижения помехоустойчивости, также предложен фильтро-фазовый метод формирования одной боковой полосы частот с фазовой манипуляцией на 180˚ (ОБП ФМн), эквивалентный ДФМн по частотной эффективности.

Предложенный когерентный детектор сигналов ДФМн включает в себя формирователь опорного колебания (ФОК) из входного сигнала, два когерентных детектора и введённые последетекторные блоки, устраняющие обратную работу этих когерентных детекторов. Однополосная ФМн формируется по клиппированному речевому сигналу и его квадратуре.

Communication with mobile objects in railway transport is carried out only by radio, therefore, it is of interest to maximize frequency efficiency and noise immunity of radio communication. This can be achieved using a double absolute phase-shift keying (DPSK) at 180о, but in practice it is still not used due to reverse operation of both coherent detectors of its signals.

The objective of this article is to develop a coherent detector without reverse operation, which allows to use it in practice without reducing its noise immunity. A filter-phase method of forming single-sideband with phase shift keying at 180о (SSB PSK) is proposed, which is equivalent to DPSK in frequency efficiency.

The proposed coherent detector of DPSK signals includes a reference waveform shaper (RWS) shaping the waveform from the input signal, two coherent detectors and introduced post-detector units that eliminate reverse operation of these coherent detectors. Singlelane PSK is formed using clipped speech signal and its quadrature.

транспортсвязькогерентный детекторформирователь опорного колебаниярегенератор импульсовчастотный детектортриггерпомехоустойчивостьэффективность радиосвязиtransportcommunicationcoherent detectorreference waveform shaperpulse regeneratorfrequency detectortriggernoise immunityradio communication efficiencyReferencesПетрович Н. Т. Передача дискретной информации в каналах с фазовой манипуляцией. – М.: Связь, 1965. – 423 с.Petrovich, N. T. Transmission of discrete information through channels with phase-shift keying [Peredacha diskretnoi informatsii v kanalakh s fazovoi manipulyatsiei]. Moscow, Svyaz publ., 1965, 423 p.Волков А. А., Кузюков В. А., Журавлёв О. Е. Способ восстановления огибающей у клиппированного речевого сигнала // Проектирование и технология электронных средств. – 2013. – № 4. – С. 51–54. [Электронный ресурс]: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=22025462. Доступ 05.03.2020.Volkov, A. A., Kuzyukov, V. A., Zhuravlev, O. E. Method of restoring the envelope of a clipped speech signal [Sposob vosstanovleniya ogibayushchei u klippirovannogo rechevogo signala]. Proektirovanie i tekhnologiya elektronnykh sredstv, 2013, Iss. 4, pp. 51–54. [Electronic resource]: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=22025462. Last accessed 05.03.2020.Rappoport, Th. S. Wireless Communications (Principles and Practice). New York: IEEE Press, 1996, 641 p.Rappoport, Th. S. Wireless Communications (Principles and Practice). New York, IEEE Press, 1996, 641 p.Прокис Дж. Цифровая связь / Пер с англ. под ред. Д. Д. Кловского. – М.: Радио и связь, 2000. – 797 с.Prokis, J. Digital communication. Trans. from English. Ed. by D. D. Klovsky. Moscow, Radio i svyaz publ., 2000, 797 p.Зюко А. Г., Коробов Ю. Ф. Теория передачи сигналов – М.: Радио и Связь, 1972. – 360 с. 6. Волков А. А. Радиопередающие устройства. – М.: Маршрут, 2002. – 352 с.Zyuko, A. G., Korobov, Yu. F. The theory of signal transmission [Teoriya peredachi signalov]. Moscow, Radio i svyaz publ., 1972, 360 p.Верзунов М. В. Однополосная модуляция в радиосвязи. – М.: Воениздат, 1972. – 295 с.Volkov, A. A. Radio transmitting devices [Radioperedayushchie ustroistva]. Moscow, Marshrut publ., 2002, 352 p.Скляр Б. Цифровая связь. Теоретические основы и практическое применение. – М.: Изд. дом Вильямс, 2007. – 1098 с.Verzunov, M. V. Single-band modulation in radio communications [Odnopolosnaya modulyatsiya v radiosvyazi]. Moscow, Voenizdat publ., 1972, 295 p.Патент РФ на ПМ № 163281 Детектор сигналов с абсолютной ФМн на 180˚ // А. А. Волков, М. С. Морозов. Приоритет от 18.04.2016 г. Опубл. 10.07.2016 г. в БИ № 19 за 2016 г. [Электронный ресурс] : https://yandex.ru/patents/doc/RU163281U1_20160710. Доступ 05.03.2020.Sklyar, B. Digital communication. Theoretical foundations and practical application [Tsifrovaya svyaz. Teoreticheskie osnovy i prakticheskoe primenenie]. Moscow, Williams publ., 2007, 1098 p.Волков А. А., Морозов М. С. Способ реализации абсолютной ФМн на 180˚ // Электросвязь. – 2017. – № 2. – С. 72–74. [Электронный ресурс]: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=28370759. Доступ 05.03.2020.Russian utility model patent No. 163281 Signal detector with absolute PSK at 180˚ [Patent RF na PM No. 163281 Detektor signalov s absolyutnoi FMn na 180˚]. A. A. Volkov, M. S. Morozov. Priority dated 18.04.2016. Publ. 10.07.2016 in BI No. 19 for 2016 [Electronic resourc e ] : h t tps: //yandex.ru/pat e n t s/doc/RU163281U1_20160710. Last accessed 05.03.2020.Патент РФ на изобретение. Когерентный детектор сигналов с двукратной абсолютной фазовой манипуляцией на 180˚ / А. А. Волков, М. С. Морозов. Приоритет от 26.12.2018 г. Опубл. 13.02.2020 г. Бюл. № 5. [Электронный ресурс]: https://patents.s3.yandex.net/RU2714222C1_20200213.pdf. Доступ 05.03.2020.Volkov, A. A., Morozov, M. S. A method for implementing an absolute PSK at 180˚ [Sposob realizatsii absolyutnoi FMn na 180˚]. Elektrosvyaz, 2017, Iss. 2, pp. 72–74. [Electronic resource]: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=28370759. Last accessed 05.03.2020.Петрович Н. Т., Козленко Н. И. Передача клиппированных речевых сигналов с помощью фазовой телеграфии // Радиотехника. – 1964. – № 11. – С. 21–24.Russian invention patent. Coherent signal detector with two-fold absolute phase-shift keying at 180˚ [Patent RF na izobretenie. Kogerentniy detector signalov s dvukratnoi absolyutnoi fazovoi manipulyatsiei na 180˚]. A. A. Volkov, M. S. Morozov. Priority dated 26.12.2018. Publ. 13.02.2020 Bul. No. 5. [Electronic resource]: https://patents.s3.yandex.net/RU2714222C1_20200213.pdf. Last accessed 05.03.2020.Шевлюгин М. В., Данг В. Ф. Гармонические помехи тягового тока в системе электроснабжения метрополитена // Мир транспорта. – 2015. – Т. 13. – № 6. – С. 88–101. [Электронный ресурс]: https://mirtr.elpub.ru/jour/article/view/553/882. Доступ 05.03.2020.Petrovich, N. T., Kozlenko, N. I. Transfer of clipped speech signals using phase telegraphy [Peredacha klippirovannykh rechevykh signalov s pomoschyu fazovoi telegrafii]. Radiotekhnika, 1964, Iss. 11, pp. 21–24.Волков А. А., Волкова И. А. Когерентный детектор радиосигналов с фазовой манипуляцией на 180° Патент на изобретение RU2439830 C1, 10.01.2012 г. Заявка № 2010115998/08 от 23.04.2010 г. [Электронный ресурс] : https://yandex.ru/patents/doc/RU2439830C1_20120110. Доступ 05.03.2020.Shevlyugin, M. V., Dang, V. P. Harmonic Interference of Traction Current in Metro Power Supply System. World of Transport and Transportation, 2015, Vol. 13, Iss. 6, pp. 88–101. [Electronic resource]: https://mirtr.elpub.ru/jour/article/view/553/882. Last accessed 05.03.2020.АС СССР № 1522376. Устройство восстановления несущей частоты из однополосного модулирующего сигнала / А. А. Волков. Приоритет от 11.08.87 г. Опубл. 13.11.89 г. в БИ № 42. [Электронный ресурс] : https://yandex.ru/patents/doc/SU1522376A1_19891115. Доступ 05.03.2020.Volkov, A. A., Volkova, I. A. Coherent detector of radio signals with phase shift keying at 180 ° Patent for invention RU2439830 C1, 10.01.2012, Application No. 2010115998/08 dated 23.04.2010 [Kogerentniy detector radiosignalov s fazovoi manipulyatsiei na 180° Patent na izobretenie RU2439830 C1, 10.01.2012. Zayavka № 2010115998/08 ot 23.04.2010]. [Electronic resource]: https://yandex.ru/patents/doc/RU2439830C1_20120110. Last accessed 05.03.2020.Зюко А. Г., Кловский Д. Д., Коржик В. И., Назаров М. В. Теория электрической связи. – М.: Радио и связь, 1988. – 433 с.Academy of Sciences of USSR No. 1522376. Device for recovering the carrier frequency from a single-band baseband signal [Ustroistvo vosstanovleniya nesuschei chastity iz odnopolosnogo moduliruyushchego signala]. A. A. Volkov. Priority dated 11.08.87, Publ. 13.11.89, in BI No. 42. [Electronic resource]: https://yandex.ru/patents/doc/SU1522376A1_19891115. Last accessed 05.03.2020.Патент РФ на ПМ № 135464. Формирователь однополосного клиппированного сигнала с ФМн на 180˚ / А. А. Волков, В. А. Кузюков, К. Г. Храмов. Приоритет от 24.05.2013 г. Опубл. 10.12.2013 г. в БИ № 34. [Электронный ресурс]: https://yandex.ru/patents/doc/RU135464U1_20131210. Доступ 05.03.2020.Zyuko, A. G., Klovsky, D. D., Korzhik, V. I., Nazarov, M. V. Theory of electrical communication [Teoriya elektricheskoi svyazi]. Moscow, Radio i svyaz, 1988, 433 p.Волков А. А., Кузюков В. А. Повышение качества клиппированных речевых сигналов // Мир транс- порта. – 2013. – Т. 11. – № 5. – С. 38–43. [Электронный ресурс]: https://mirtr.elpub.ru/jour/article/view/446/703. Доступ 05.03.2020.Russian utility model patent No. 135464. Singleband clipped signal generator with PSK at 180˚ [Formirovatel’ odnopolosnogo klippirovannogo signala s FMn na 180˚]. A. A. Volkov, V. A. Kuzyukov, K. G. Khramov. Priority dated 24.05. 2013 Publ. 10.12.2013 in BI No. 34]. [Electronic resource]: https://yandex.ru/patents/doc/RU135464U1_20131210. Last accessed 05.03.2020.Авторское свидетельство СССР № 100138. Приём фазовой телеграфии без синхронного гетеродина / Л. И. Ярославский и др. Приоритет от 1951 г.Volkov, A. A., Kuzukov, V. A. Improving of clipped speech signals. World of Transport and Transportation, 2013, Vol. 11, Iss. 5, pp. 38–43. [Electronic resource]: https://mirtr.elpub.ru/jour/article/view/446/703. Last accessed 05.03.2020.USSR author’s certificate No. 100138. Reception of phase telegraphy without a synchronous heterodyne [Priem fazovoi telegrafii bez sinkhronnogo geterodina]. L. I. Yaroslavsky [et al]. Priority dated 1951.USSR author’s certificate No. 100138. Reception of phase telegraphy without a synchronous heterodyne [Priem fazovoi telegrafii bez sinkhronnogo geterodina]. L. I. Yaroslavsky [et al]. Priority dated 1951.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.