Устройство поиска шумоподобных сигналов

Устройство поиска шумоподобных сигналов

Реферат

 

Изобретение относится к области радиосвязи и может найти применение в системах связи с широкополосными сигналами. Технический результат - сокращение времени поиска. Для достижения технического результата в синхроканал введен коммутатор преобразователей опорных сигналов. 2 ил.

Предлагаемое изобретение относится к области радиосвязи и может найти применение в системах связи с широкополосными сигналами.

Известны устройства поиска шумоподобных сигналов двухэтапные, в которых производится накопление сегмента последовательности с помощью согласованного фильтра и сравнение о порогом. При превышении порога осуществляется накопление всей последовательности. Такое устройство описано в книге "Шумоподобные сигналы в системах передачи информации" под ред. В.Б.Пестрякова, М.: Сов. радио, 1973 г.

Недостатком такого устройства является низкая помехоустойчивость, обусловленная малым временем накопления на первом этапе поиска.

Известны устройства поиска шумоподобного сигнала по авт. св. 293304, 464981, обеспечивающие высокую помехозащищенность поиска, но имеющие большое время поиска.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство, в котором время поиска при высокой помехозащищенности уменьшается за счет использования составной псевдослучайной последовательности в канале синхронизации.

Структурная схема устройства-прототипа представлена на фиг.1, где обозначено:

1 - блок корреляторов,

2 - ГПСП1,

3 - ГПСП2,

4 - коррелятор,

5 - решающая схема,

6 - устройство управления,

7 - схема сравнения,

8 - формирователь порога,

9 - коммутатор,

10 - АЦП,

11 - ОЗУ,

12 - перемножитель,

13 - цифровой фильтр,

14 - ГПСП3.

Устройство поиска содержит последовательно соединенные блок корреляторов 1, коммутатор 9, АЦП 10, перемножитель 12, цифровой фильтр 13, решающую схему 5, устройство управления 6, ГПСП1 2, выходы которого соединены со входами блока корреляторов 1. Вход устройства соединен со входом блока корреляторов 1, с объединенными входами коррелятора 4 и формирователя порога 8, выходы которых через схему сравнения 7 соединены со входом устройства управления 6, третий вход которого соединен с выходом коммутатора 9, а выходы соединены через ГПСП3 14 с перемножителем 12 и через ГПСП2 3 с коррелятором 4.

Работает устройство следующим образом.

На передающей стороне системы излучаются два сигнала: информационный, где в качестве несущей используется псевдослучайная последовательность ПСП2 с большой базой Б₂, и пилот-сигнал ПСП1 с базой Б₁=Б₂/K, где К>1, манипулированный сигналом ПСП3, база которого Б₃=К. Тактовые частоты последовательностей ПСП1 и ПСП2 равны, f₁=f₂ , а тактовая частота ПСП3 f₃=f₁/Б₁ . Таким образом, длительность элементарного символа ПСП3 ₃ равна периоду ПСП1 (₃=Т₁). В результате манипуляции ПСП1 последовательностью ПСП3 пилот-сигнал, излучаемый с передающего конца системы, представляет собой составную ПСПс, в которой в качестве несущей ПСП используется ПСП1, а модулирующей ПСП3 (см. "Шумоподобные сигналы в системах передачи информации" под ред. Пестрякова В.Б., М.: Сов. радио, 1973 г).

Период ПСПс равен

где ₁ - длительность элементарного символа ПСП1.

Таким образом, период ПСПс равен периоду ПСП2, следовательно, для того чтобы осуществить синхронизацию по информации, достаточно войти в синхронизацию по пилот-сигналу.

Для передачи информационного и пилот-сигналов используется четырехфазная фазовая манипуляция. При этом в синфазном канале передается информационный сигнал, а в квадратурном - пилот-сигнал.

На приемной стороне устройства в блоке корреляторов 1 происходит перемножение принятого сигнала с копиями пилот-сигнала с ГПСП1 2, вычисляется корреляционная функция. Полученная корреляционная функция входного и опорного сигналов через коммутатор 9 попадает в АЦП 10, где квантуется по времени и по уровню и с выхода АЦП 10 в цифровой форме записывается побитно в ячейки ОЗУ 11. Для вхождения в синхронизм по пилот-сигналу ПСП3 снимается корреляционным способом, поэтому для ускорения поиска содержимое ячеек ОЗУ 11 считывается и перемножается в перемножителе 12 в сжатом масштабе времени со всеми циклическими сдвигами ПСП3. Генератор 14 вырабатывает копии ПСП3 в сжатом масштабе времени так, что за время длительности входной реализации (период ПСП1) Т₁ вырабатываются все циклические сдвиги ПСП3. С выхода перемножителя 12 преобразованный сигнал поступает в цифровой фильтр 13, где интегрируется. С выхода цифрового фильтра 13 корреляционные функции, вычисленные цифровым методом, поступают на вход решающей схемы 5, где происходит выбор максимальной функции и сравнение ее с порогом. В случае превышения порога решающая схема 5 вырабатывает сигнал на устройство управления 6, по которому генератор 14 переводится в реальный масштаб времени и прекращается изменение задержки генерируемых псевдослучайных последовательностей ПСП1 и ПСП3. Это означает, что произошел захват и установление синхронизации в синхроканале, но так как период пилот-сигнала равен периоду информационной ПСП2, то произошел захват и установление синхронизма и в информационном канале (ПСПс и ПСП2 жестко привязаны друг к другу во временной области).

Для определения в составном сигнале несущей последовательности при одном корреляционном канале требуется время (см. монографию под ред. Пестрякова В.Б. "Шумоподобные сигналы в системах передачи информации", М.: Сов. радио, 1973 г.).

При наличии n корреляционных каналов

Для вхождения в синхронизм по модулирующей последовательности время поиска не превышает T_1n, так как каждая реализация входного сигнала после обработки в блоке корреляторов 1 и записи в ОЗУ 11 перемножается со всеми копиями ПСП3 за период ПСП1. Таким образом, максимальное время поиска составной последовательности равно

Недостатком прототипа является большое время поиска.

Цель предлагаемого изобретения - уменьшение времени поиска.

Для достижения поставленной цели в схему введены регистр, n преобразователей опорного сигнала, коммутатор.

Блок-схема предлагаемого устройства поиска представлена на фиг.2, где обозначено:

1-14 - то же, что и в прототипе,

15 - преобразователь опорного сигнала,

16 - регистр,

17 - коммутатор.

Связи между блоками в заявляемом устройстве те же, что и в прототипе за исключением следующего: выход генератора 2 подсоединен к входу регистра 16, выходы регистра 16 соединены со входами преобразователей опорного сигнала 15. Первые n выходов регистра 16 соединены с коммутатором 17, один из входов которого соединен с блоком управления 6, а выходы - со входами блока корреляторов 1.

Работает заявляемое устройство аналогично прототипу. Отличие заключается в том, что сигнал ПСП1 с выхода генератора 2 записывается в n² - разрядный регистр 16. С регистра 16 группы из n сигналов поступают на n преобразователей сигналов 15, представляющих собой, например, последовательно соединенные линейный сумматор и жесткий ограничитель. Таким образом, на блок корреляторов 1 через коммутатор 17 поступает n опорных групповых сигналов (по числу корреляционных каналов).

Каждый групповой сигнал представляет собой сумму n копий опорных ПСП1, сдвинутых между собой на ₁. В блоке корреляторов 1 вычисляется корреляционная функция между входным сигналом и групповыми сигналами. При нахождении максимальной корреляционной функции блок управления 6 вырабатывает сигнал управления, по которому генератор ПСП1 2 устанавливается в состояние, соответствующее генерированию ПСП1, находящихся в групповом сигнале, коррелированных с входным, а коммутатор 17 переключается на передачу на коррелятор первых n разрядов с регистра 16.

Далее поиск и вхождение в синхронизм по синхропоследовательности и информационной последовательности происходит по алгоритму прототипа.

Докажем достижение поставленной цели. Как было показано выше, для устройства-прототипа максимальное время поиска определяется выражением

где Б₁ - база несущей последовательности,

Т_н - время накопления на каждом шаге поиска,

n - число корреляторов.

В заявляемом устройстве реализуется двухэтапная процедура поиска.

На первом этапе ищется опорный групповой сигнал, состоящий из n сдвинутых между собой на ₁ несущих ПСП (ПСП1), который содержит опорную ПСПс, синхронную с ПСПс входного сигнала.

В связи с тем, что в заявляемом устройстве вычисляется корреляционная функция входного сигнала с n² опорными сигналами, сдвинутыми на ₁ (n корреляторов, и в каждом корреляторе по n опорных сигналов), время поиска на первом этапе определяется как

На втором этапе за время с помощью n корреляторов из выделенного группового сигнала определяется ПСПс, синхронная с входным сигналом. Таким образом, время поиска ПСПс после двух этапов поиска составляет

При Б₁>1 для заявляемого

Следовательно, в заявляемом устройстве время поиска ПСПс в n раз меньше, чем в прототипе при одинаковом значении времени накопления.

Остановимся на аппаратурной реализации вновь введенных блоков. Возможность аппаратурной реализации коммутатора 17 и регистра 16 не вызывают сомнения. Преобразователь опорного сигнала 15 может быть выполнен, например, как последовательно соединенные линейный сумматор n копий ПСП1 и жесткий ограничитель. При дополнительном поиске, проведенном авторами в соответствии с п.52 ЭЗ-1-74, не обнаружены объекты со сходными признаками отличительной части. Учитывая это, авторы считают, что предлагаемое решение отвечает критерию "существенные отличия".

Формула изобретения

Устройство поиска шумоподобных сигналов, содержащее последовательно соединенные блок корреляторов, коммутатор, аналого-цифровой преобразователь, оперативный запоминающий блок, перемножитель, цифровой фильтр, решающий блок, блок управления, первый генератор псевдослучайных последовательность (ПСП), последовательно соединенные второй генератор ПСП, коррелятор, узел сравнения, выход которого подключен ко второму входу блока управления, третий вход которого соединен с выходом коммутатора, а также третий генератор ПСП, выход которого соединен со вторым входом перемножителя, и формирователь порога, выход которого подключен ко второму входу узла сравнения, при этом вход устройства соединен со входом формирователя порога, вторым входом коррелятора и первым входом блока корреляторов, второй выход блока управления соединен со входом второго генератора ПСП, третий выход блока управления подключен к входу третьего генератора ПСП, отличающееся тем, что, с целью сокращения времени поиска, введены регистр, вход которого соединен с выходом первого генератора ПСП, n преобразователей опорного сигнала, соответствующие входы которых соединены с соответствующими выходами регистра, и коммутатор, выходы которого соединены с соответствующими входами блока корреляторов, при этом управляющий вход коммутатора соединен с первым выходом блока управления, n соответствующих входов коммутатора соединены с соответствующими первыми выходами регистра, n вторых входов коммутатора подключены к соответствующим выходам преобразователей опорных сигналов.

РИСУНКИ