Способ и устройство синхронизации м-последовательности с повышенной сложностью

Способ и устройство синхронизации м-последовательности с повышенной сложностью

Реферат

 

Изобретение относится к радиотехнике, а именно к области синхронизации сложных сигналов, в частности М-последовательностей с повышенной сложностью. Технический результат - обеспечение уменьшения времени вхождения в синхронизацию при увеличении сложности М-последовательности. Сущность заключается в том, что предусмотрено получение откорректированных значений принимаемого сигнала путем аналоговой обработки дискретизированных отсчетов информационного сигнала с учетом предсказанных значений сигнала, полученных на основе рекуррентного преобразования ранее принятых и откорректированных значений. 2 с. и 10 з.п.ф-лы, 31 ил.

Предлагаемые технические решения объединены единым изобретательским замыслом и относятся к области радиотехники, а именно к области синхронизации сложных сигналов, в частности M-последовательностей с повышенной сложностью. M-последовательностью с повышенной сложностью принято считать последовательность, сформированную путем усложнения структуры М-последовательности нелинейным узлом усложнения.

Известны способы синхронизации М-последовательности, описанные, например: - в статье Уорд Р. "Различение псевдошумовых сигналов методом последовательной оценки". - Зарубежная радиоэлектроника, 1966, N 8, с. 20 - 37, как способ RASE (Rapid Acqusition by Sequental Estimation) быстрого распознавания путем последовательной оценки; - в книге В.И. Журавлев "Поиск и синхронизация в широкополосных системах". - М.: Радио и связь. 1986, с.86-102, как способы последовательной оценки символов псевдослучайной последовательности с одной ступенью проверки с.86, последовательной оценки с двумя ступенями проверки с.92, а также модифицированные способы последовательной оценки, такие как способ последовательной оценки символов и формирование метрик ненадежности с.95, по А.с. 315298 (СССР) (Способ вхождения в синхронизм / Авт. Изобр. В.И. Кириченко, Я.Д. Хацкелевич. - Опубл. В Б.И., 1971, N 28) и способ последовательной мажоритарной оценки символов ПСП с.97.

Каждый из перечисленных способов синхронизации заключается в разделении принятого информационного сигнала на две ветви обработки, временной задержке информационного сигнала в первой ветви, формировании оценочного сигнала и его задерживании во второй ветви, вычислении коэффициента корреляции между задержанной частью информационного сигнала первой ветви и оценочным значением информационного сигнала во второй ветви, формировании управляющего сигнала и генерировании M-последовательности, синхронной с принимаемой последовательностью.

Недостатками перечисленных способов синхронизации являются относительно высокое время синхронизации и низкая помехозащищенность в условиях воздействия преднамеренных помех, что обусловливается: - предварительным квантованием принимаемого сигнала на два или более уровней и проведением оценки сигнала в дискретном виде, приводящих к потере некоторой части информации; - необоснованным отказом от учета рекуррентных свойств М-последовательности по предсказанию очередного символа на основе ранее принятых сигналов и использованием задержки сигнала, приводящих к увеличению времени вхождения в синхронизацию; - детерминированностью структуры используемых M-последовательностей, не обеспечивающей высокой структурной скрытности синхропоследовательностей и помехозащищенности в условиях воздействия преднамеренных помех.

Наиболее близким по своей сущности к заявленному способу синхронизации M-последовательности с повышенной сложностью является "Способ синхронизации систем передачи дискретной информации с широкополосными сигналами" по А.с. SU 1363507 A1 / Авт. Изобр. Ю.В. Арзуманян и А.Х. Райхлин - Опубл. в Бюл. N 48, 30.12.87. Способ-прототип синхронизации М-последовательности заключается в приеме псевдослучайной последовательности (ПСП), запоминании принимаемого сигнала длительностью T_с, многократном считывании его k раз, формировании опорной кодовой последовательности (ОКП) в дискретном виде, многократном перемножении принимаемого сигнала длительностью T_с и ОКП, интегрировании результатов перемножения, определении максимума дискретной взаимокорреляционной функции, сравнении его с порогом, установлении соответствия между принимаемой ПСП и системой отсчета на приемной стороне, формировании управляющего воздействия.

Недостатками способа-прототипа синхронизации являются относительно высокое время синхронизации и низкая помехозащищенность в условиях воздействия преднамеренных помех, что обусловливается: - предварительным квантованием принимаемого сигнала на два или более уровней и проведением оценки сигнала в дискретном виде, приводящих к потере некоторой части информации; - необоснованным отказом от учета рекуррентных свойств M-последовательности по предсказанию очередного символа на основе ранее принятых сигналов, использованием задержки сигнала и проведением последующего перерасчета к реальному времени, приводящих к увеличению времени вхождения в синхронизацию; - детерминированностью структуры используемых M-последовательностей, не обеспечивающей высокой структурной скрытности синхропоследовательностей и помехозащищенности в условиях воздействия преднамеренных помех.

Известны устройства, реализующие указанные выше способы синхронизации M-последовательности, описанные, например: - в статье Уорд Р. "Различение псевдошумовых сигналов методом последовательной оценки". - Зарубежная радиоэлектроника, 1966, N 8, с. 23, рис.2; - в книге В.И. Журавлев "Поиск и синхронизация в широкополосных системах". -М. : Радио и связь. 1986, с.86-102, где устройство, реализующее способ последовательной оценки с одной ступенью проверки, изображено на рис.3.1, а устройство, реализующее способ последовательной оценки с двумя ступенями проверки, изображено на с.98; - по А. с. SU 1626426 A1 / Авт. Изобр. В.П. Ефимов, В.В. Епишев, С.Б. Матлашевский. - Опубл. в Бюл. N 5, 07.02.91, реализующему модификацию способа последовательной мажоритарной оценки символов ПСП как устройство поиска псевдошумового сигнала по задержке.

Каждое из перечисленных устройств включает в себя блок формирования оценочного сигнала, каскадно соединенные по информационным входам линию задержки, коррелятор и устройство управления, выход которого подключен к первому управляющему входу регистра сдвига с обратными связями, выход которого является выходом устройства синхронизации.

Недостатками перечисленных устройств синхронизации являются относительно высокое время синхронизации и низкая помехозащищенность в условиях воздействия преднамеренных помех, что обусловливается: - предварительным квантованием принимаемого сигнала на два или более уровней и проведением оценки сигнала в дискретном виде, приводящих к потере некоторой части информации; - необоснованным отказом от учета рекуррентных свойств M-последовательности по предсказанию очередного символа на основе ранее принятых сигналов и использованием задержки сигнала, приводящих к увеличению времени вхождения в синхронизацию; - детерминированностью структуры используемых M-последовательностей, не обеспечивающей высокой структурной скрытности синхропоследовательностей и помехозащищенности в условиях воздействия преднамеренных помех.

Наиболее близким по своей сущности к заявленному устройству синхронизации M-последовательности является устройство, представленное в описании к авторскому свидетельству "Способа синхронизации систем передачи дискретной информации с широкополосными сигналами" по А.с. SU 1363507 A1 / Авт. Изобр. Ю. В. Арзуманян и А. Х. Райхлин - Опубл. в Бюл. N 48, 30.12.87. Известное устройство-прототип включает коммутатор, каскадно соединенные по информационным входам регистр сдвига, перемножитель, генератор опорных кодовых последовательностей, интегратор, пороговый блок, параллельный регистр, генератор опорного сигнала и блок управления, выход которого подключен к управляющему входу генератора опорного сигнала, выход которого является выходом устройства синхронизации.

Недостатками устройства-прототипа синхронизации являются относительно высокое время синхронизации и низкая помехозащищенность в условиях воздействия преднамеренных помех, что обусловливается: - предварительным квантованием принимаемого сигнала на два или более уровней и проведением оценки сигнала в дискретном виде, приводящих к потере некоторой части информации; - необоснованным отказом от учета рекуррентных свойств M-последовательности по предсказанию очередного символа на основе ранее принятых сигналов, использованием задержки сигнала и проведением последующего перерасчета к реальному времени, приводящих к увеличению времени вхождения в синхронизацию; - детерминированностью структуры используемых M-последовательностей, не обеспечивающей высокой структурной скрытности синхропоследовательностей и помехозащищенности в условиях воздействия преднамеренных помех.

Целью изобретения заявленных технических решений является разработка способа синхронизации M-последовательности с повышенной сложностью и устройства, его реализующего, обеспечивающих уменьшение времени вхождения в синхронизацию при увеличении сложности M-последовательности.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе, заключающемся в приеме псевдослучайной последовательности, формировании опорной кодовой псевдослучайной последовательности, считывании ее значений, формировании управляющего воздействия и генерировании псевдослучайной последовательности, синхронной с принимаемой, принимают псевдослучайную последовательность повышенной сложности (ПСП ПС). ОКП формируют из псевдослучайной последовательности на основе характеристического полинома n-го порядка, где n3, путем нелинейного преобразования по заданной дискретной функции. Дискретизируют ее элементы с частотой, в k раз превышающей тактовую частоту принимаемой псевдослучайной последовательности повышенной сложности, где k2. При этом опорную кодовую псевдослучайную последовательность формируют в аналоговом виде, а считывают значения только предварительно заданных элементов опорной кодовой псевдослучайной последовательности. После этого их квантуют по уровням 0 и 1 и задерживают на время длительности одного элемента псевдослучайной последовательности повышенной сложности. Затем корректируют считанные значения каждого из заданных элементов опорной кодовой псевдослучайной последовательности с учетом первого дискретизированного отсчета (ДО) принятого элемента псевдослучайной последовательности повышенной сложности. Откорректированные значения заданных элементов опорной кодовой псевдослучайной последовательности задерживают на время длительности одного дискретизированного отсчета принятого элемента псевдослучайной последовательности повышенной сложности, а затем их повторно корректируют с учетом значения последующего дискретизированного отсчета принятого элемента псевдослучайной последовательности повышенной сложности. Причем корректировку и задержку откорректированных значений повторяют k раз. Откорректированные k раз значения квантуют по уровням 0 и 1 и запоминают на n тактов и, кроме того, из них повторно формируют опорную кодовую псевдослучайную последовательность, значения предварительно заданных элементов которой корректируют на следующем такте принимаемой псевдослучайной последовательности повышенной сложности.

Опорную кодовую псевдослучайную последовательность формируют по рекуррентному правилу формирования M-последовательности на основе заданного характеристического полинома n-го порядка, где n3, в которой используют ненулевые аналоговые значения ее элементов, а операцию суммирования по модулю 2 двух переменных x и y заменяют на операцию x+y-2xy.

Для коррекции считанных значений предварительно заданных элементов опорной кодовой псевдослучайной последовательности их считывают за время длительности одного дискретизированного отсчета принятого элемента псевдослучайной последовательности повышенной сложности и нелинейно преобразуют по заданной аналоговой функции. Вычисляют производные заданной функции нелинейного преобразования по значениям предварительно заданных элементов опорной кодовой псевдослучайной последовательности, считанным за время длительности одного дискретизированного отсчета принимаемого элемента псевдослучайной последовательности повышенной сложности. После этого из значения текущего дискретизированного отсчета псевдослучайной последовательности повышенной сложности вычитают значение сформированного дискретизированного отсчета опорной кодовой псевдослучайной последовательности повышенной сложности и умножают на заданный весовой коэффициент. Затем параллельно умножают на значения производных по каждому значению предварительно заданных элементов опорной кодовой псевдослучайной последовательности, полученных ранее, и суммируют с соответствующими значениями предварительно заданных элементов опорной кодовой псевдослучайной последовательности.

Аналоговые значения предварительно заданных элементов опорной кодовой псевдослучайной последовательности и откорректированные значения заданных элементов опорной кодовой псевдослучайной последовательности, полученные на k-м дискретизированном отсчете принятого элемента псевдослучайной последовательности повышенной сложности квантуют по правилу 1, если x>0.5 0, если x0.5 Элементы псевдослучайной последовательности повышенной сложности, синхронной с принимаемой, генерируют путем нелинейного преобразования по заданной дискретной функции заданных дискретных значений элементов псевдослучайной последовательности, сформированной на основе характеристического полиномом n-го порядка, где n3, из квантованных откорректированных значений заданных элементов опорной кодовой псевдослучайной последовательности.

Управляющее воздействие формируют, если на длительности 2n тактов все квантованные значения заданных элементов опорной кодовой псевдослучайной последовательности равны соответствующим им откорректированным квантованным значениям заданных элементов опорной кодовой псевдослучайной последовательности.

Указанная новая совокупность выполняемых действий заявленного способа синхронизации M-последовательности с повышенной сложностью за счет применения псевдослучайных последовательностей повышенной сложности, корректировки значений предварительно заданных элементов сигнала без предварительного квантования в аналоговом виде, использования рекуррентных свойств M-последовательности по предсказанию очередного элемента сигнала на основе ранее принятых элементов сигнала позволяет сократить время синхронизации, повысить вероятность правильного приема сложных сигналов, а также повышает структурную скрытность синхропоследовательности и помехозащищенность в условиях воздействия преднамеренных помех.

Поставленная цель в заявленном устройстве достигается тем, что в устройство синхронизации, содержащее первый коммутатор, генератор опорных кодовых последовательностей, блок управления, генератор опорного сигнала, дополнительно введены дискретизатор, выделитель тактовой частоты, корректор, блок квантователей, второй коммутатор, блок аналоговых и блок цифровых линий задержек, цифровой нелинейный узел усложнения. Приемный информационный вход дискретизатора соединен со входом выделителя тактовой частоты и является входом устройства. Первый управляющий выход выделителя тактовой частоты соединен с управляющими входами первого коммутатора, блока цифровых линий задержек, блока управления, генератора опорных кодовых последовательностей, генератора опорного сигнала. Второй управляющий выход выделителя тактовой частоты соединен с управляющими входами дискретизатора и блока аналоговых линий задержек. Выход дискретизатора подключен к приемному информационному входу корректора. Первый, второй и третий информационные входы корректора подключены соответственно к первому, второму и третьему информационным выходам первого коммутатора. Первый, второй и третий информационные выходы корректора подключены соответственно к первому, второму и третьему информационным входам блока аналоговых линий задержек, выходы которого соединены соответственно с четвертым, пятым и шестым информационными входами первого коммутатора. Первый, второй и третий выходы генератора опорных кодовых последовательностей подключены соответственно к первому, второму и третьему информационным входам первого коммутатора и к первому, второму и третьему входам блока квантователей. Четвертый, пятый и шестой информационные выходы первого коммутатора подключены соответственно к четвертому, пятому и шестому входам блока квантователей. Первый, второй и третий выходы блока квантователей соединены соответственно с первым, вторым и третьим входами блока цифровых линий задержек, выходы которого подключены соответственно к первому, второму и третьему информационным входам блока управления. Управляющий выход блока управления соединен с управляющим входом второго коммутатора. Четвертый, пятый и шестой выходы блока квантователей соединены соответственно с четвертым, пятым и шестым информационными входами блока управления и соответственно с первым, вторым и третьим входами второго коммутатора. Первый, второй и третий выходы генератора опорного сигнала подключены соответственно к четвертому, пятому и шестому входам второго коммутатора. Первый, второй и третий выходы второго коммутатора соединены соответственно с первым, вторым и третьим информационными входами генератора опорного сигнала и соединены соответственно с первым, вторым и третьим входами цифрового нелинейного узла усложнения, выход которого является выходом устройства.

Корректор состоит из аналогового нелинейного узла усложнения, первого, второго, третьего и четвертого аналоговых сумматоров, умножителя на постоянный множитель, первого, второго и третьего аналоговых перемножителей и первого, второго и третьего блоков вычисления производных. Выход аналогового нелинейного узла усложнения подключен ко второму информационному входу четвертого аналогового сумматора. Выход четвертого аналогового сумматора соединен со входом умножителя на постоянный множитель, выход которого подключен к первым входам соответственно первого, второго и третьего аналоговых перемножителей. Вторые входы первого, второго и третьего аналоговых перемножителей соединены с выходами соответственно первого, второго и третьего блоков вычисления производных. Выходы первого, второго и третьего аналоговых перемножителей соединены соответственно с первыми входами первого, второго и третьего аналоговых сумматоров, выходы которых являются соответственно первым, вторым и третьим информационными выходами корректора. Первый вход аналогового нелинейного узла усложнения, соединенный с первым входом третьего блока вычисления производных, соединенный со вторым входом первого аналогового сумматора, является первым информационным входом корректора. Второй информационный вход аналогового нелинейного узла усложнения, соединенный со вторым входом третьего блока вычисления производных и вторым входом второго аналогового сумматоpa, является вторым информационным входом корректора. Третий вход аналогового нелинейного узла усложнения, соединенный со входом второго блока вычисления производных, соединенный со входом первого блока вычисления производных, соединенный со вторым входом третьего аналогового сумматора, является третьим информационным входом корректора. Причем третий и второй блоки вычисления производных дополнительно снабжены входами опорного напряжения от источника опорного напряжения положительной полярности, структурная схема которого в устройстве не приведена.

Генератор опорных кодовых последовательностей состоит из n аналоговых линий задержек, n+1 умножителей на постоянный множитель и n-1 вычислителей функции обратной связи. Управляющий вход генератора опорных кодовых последовательностей соединен с управляющими входами n аналоговых линий задержек. Выходы всех n аналоговых линий задержек соединены со входами i-тых умножителей на постоянный множитель, где i=2...(n+1), и j-тыми входами аналоговых линий задержек, где j=2...n. Выходы j-тых умножителей на постоянный множитель подключены ко вторым входам соответствующих вычислителей функции обратной связи. Выход (n+1)-го умножителя на постоянный множитель подключен к первому входу (n-1)-го вычислителя функции обратной связи. Выходы, начиная с (n-1)-го вычислителя функции обратной связи и до первого, соединены последовательно с первыми входами соответствующих вычислителей функции обратной связи. Выход первого вычислителя функции обратной связи подключен ко входу первого умножителя на постоянный множитель, выход которого соединен со входом первой аналоговой линии задержки. Причем выходы предварительно заданных аналоговых линий задержек подключены к соответствующим умножителям на постоянный множитель и являются соответственно первым, вторым и третьим информационными выходами генератора опорных кодовых последовательностей. Входы последующих за предварительно заданными аналоговыми линиями задержек являются соответственно первым, вторым и третьим информационными входами генератора опорных кодовых последовательностей.

Блок управления состоит из первого, второго и третьего сумматоров по модулю 2, трехвходового элемента ИЛИ-НЕ, последовательного регистра, дешифратора. Выходы первого, второго и третьего сумматоров по модулю 2 соединены соответственно с первым вторым и третьим входами трехвходового элемента ИЛИ-НЕ, выход которого подключен к информационному входу последовательного регистра. Выходы последовательного регистра от первого до 2n-го соединены с соответствующими входами дешифратора. Выход дешифратора является управляющим выходом блока управления. Управляющий вход последовательного регистра является управляющим входом блока управления. Первые входы первого, второго и третьего сумматоров по модулю 2 являются соответственно первым, вторым и третьим информационными входами блока управления. Вторые входы первого, второго и третьего сумматоров по модулю 2 являются соответственно четвертым, пятым и шестым информационными входами блока управления.

Первый коммутатор состоит из первого, второго и третьего выключателей "запрета" и первого, второго, третьего, четвертого, пятого и шестого выключателей "разрешения". Управляющие входы первого, второго и третьего выключателей "запрета" и первого, второго, третьего, четвертого, пятого и шестого выключателей "разрешения" соединены с управляющим входом первого коммутатора. Первый информационный вход первого коммутатора соединен со входом первого выключателя "разрешения", выход которого соединен с первым информационным выходом первого коммутатора. Второй информационный вход первого коммутатора соединен со входом третьего выключателя "разрешения", выход которого соединен со вторым информационным выходом первого коммутатора. Третий информационный вход первого коммутатора соединен со входом пятого выключателя "разрешения", выход которого соединен с третьим информационным выходом первого коммутатора. Четвертый информационный вход первого коммутатора соединен со входом первого выключателя "запрета", выход которого подключен к первому информационному выходу первого коммутатора и соединен со входом второго выключателя "разрешения", выход которого подключен к четвертому информационному выходу первого коммутатора. Пятый информационный вход первого коммутатора соединен со входом второго выключателя "запрета", выход которого подключен ко второму информационному выходу первого коммутатора и соединен со входом четвертого выключателя "разрешения", выход которого подключен к пятому информационному выходу первого коммутатора. Шестой информационный вход первого коммутатора соединен со входом третьего выключателя "запрета", выход которого подключен к третьему информационному выходу первого коммутатора и соединен со входом шестого выключателя "разрешения", выход которого подключен к шестому информационному выходу первого коммутатора.

Второй коммутатор состоит из первого, второго и третьего выключателей "запрета" и первого, второго и третьего выключателей "разрешения". Управляющие входы первого, второго и третьего выключателей "запрета" и первого, второго и третьего выключателей "разрешения" соединены с управляющим входом второго коммутатора. Первый информационный вход второго коммутатора соединен со входом первого выключателя "запрета", выход которого соединен с первым информационным выходом второго коммутатора. Второй информационный вход второго коммутатора соединен со входом второго выключателя "запрета", выход которого соединен со вторым информационным выходом второго коммутатора. Третий информационный вход второго коммутатора соединен со входом третьего выключателя "запрета", выход которого соединен с третьим информационным выходом второго коммутатора. Четвертый информационный вход второго коммутатора соединен со входом первого выключателя "разрешения", выход которого соединен с первым информационным выходом второго коммутатора. Пятый информационный вход второго коммутатора соединен со входом второго выключателя "разрешения", выход которого соединен со вторым информационным выходом второго коммутатора. Шестой информационный вход второго коммутатора соединен со входом третьего выключателя "разрешения", выход которого соединен с третьим информационным выходом второго коммутатора.

Указанная новая совокупность признаков заявленного устройства синхронизации M-последовательности с повышенной сложностью за счет применения псевдослучайных последовательностей повышенной сложности, корректировки значений предварительно заданных элементов сигнала без предварительного квантования в аналоговом виде, использования рекуррентных свойств М-последовательности по предсказанию очередного элемента сигнала на основе ранее принятых элементов сигнала позволяет уменьшить время синхронизации, повысить вероятность правильного приема сложных сигналов, а также повышает структурную скрытность синхропоследовательности и помехозащищенности в условиях воздействия преднамеренных помех.

Проведенный заявителем анализ уровня техники позволил установить, что аналоги, характеризующиеся совокупностями признаков, тождественными всем признакам заявленных способа и устройства синхронизации, отсутствуют, что указывает на соответствие заявленных изобретений условию патентоспособности "новизна".

Результаты поиска известных решений в данной и смежных областях техники с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипов признаками каждого заявленного изобретения, показали, что они не следуют явным образом из уровня техники. Из определенного заявителем уровня техники не выявлена известность влияния предусматриваемых существенными признаками каждого из заявленных изобретений на достижение указанного технического результата. Следовательно, каждое из заявленных изобретений соответствует условию патентоспособности "изобретательский уровень".

Заявленные объекты изобретения поясняются чертежами, на которых показаны: - фиг.1 - структура генератора ПСП ПС; - фиг.2 - нелинейная функция преобразования для дискретных и аналоговых величин; - фиг. 3 - таблицы истинности сумматора по модулю 2 и замещающей аналоговой функции; - фиг.4 - таблицы истинности дискретной и аналоговой нелинейных функций; - фиг. 5 - вариант использования заданных значений для формирования ПСП ПС; - фиг. 6 - процесс формирования ПСП ПС на передающей стороне; - фиг.7 - осциллограммы, поясняющие суть предлагаемого способа; - фиг. 8 - дискриминационные характеристики; - фиг. 9 - осциллограммы, поясняющие суть предлагаемого способа; - фиг. 10 - график зависимости количества ошибок при определении значений элементов ПСП от такта обработки; - фиг. 11 - структурная схема устройства синхронизации М-последовательности с повышенной сложностью; - фиг. 12 - схема выделителя тактовой частоты; - фиг. 13 - схема корректора; - фиг. 14 - схема аналогового нелинейного узла усложнения; - фиг. 15 - схемы первого, второго и третьего блоков вычисления производных; - фиг. 16 - схема первого коммутатора; - фиг. 17 - схемы выключателей "запрета" и "разрешения"; - фиг. 18 - схема второго коммутатора; - фиг. 19 - схемы выключателей "запрета" и "разрешения"; - фиг. 20 - схема блока аналоговых линий задержек; - фиг. 21 - схема аналоговой линии задержки; - фиг. 22 - схема блока квантователей; - фиг. 23 - схема блока цифровых линий задержек; - фиг. 24 - схема блока управления; - фиг. 25 - схема трехвходового элемента ИЛИ-НЕ; - фиг. 26 - схема последовательного регистра; - фиг. 27 - схема дешифратора; - фиг. 28 - схема генератора опорных кодовых последовательностей; - фиг. 29 - схема вычислителя функции обратной связи; - фиг. 30 - схема генератора опорного сигнала; - фиг. 31 - схема цифрового нелинейного узла усложнения.

Реализация заявленного способа синхронизации M-последовательности с повышенной сложностью заключается в следующем. При использовании сложных сигналов большое значение имеет частотно-временное согласование параметров. Процесс синхронизации может занимать достаточно большое время в зависимости от периода используемых ПСП и их корреляционных свойств. Для формирования сложных сигналов широко применяют M-последовательности (последовательности Хаффмана, двоичные линейные рекуррентные последовательности максимальной длины), являющиеся по своей сути псевдослучайными последовательностями. Рекуррентное правило формирования M-последовательности можно представить в виде рекуррентной формулы: где d_j - j-тый элемент М-последовательности, образуемый сложением по модулю 2 некоторого числа предшествующих элементов, хранящихся в регистре, а именно тех из них, коэффициенты (a_i) при которых равны 1.

Однако период М-последовательности, равный L=2ⁿ-1, где n - порядок порождающего полинома, может оказаться по времени больше, чем время сеанса связи, что значительно осложняет процесс установления синхронизации и соответственно значительно увеличивает время установления синхронизации M-последовательности, кроме того, структуру любой ПСП легко вскрыть по 2n смежным элементам ПСП по алгоритму Берлекэмпа-Месси, описанного в статье: J.L. Massey "Shift register syntheses and BCH decoding. IEEE Trans. Inform. Theory, pp. 122-127, 1969, Vol 15, N1. Следовательно, во избежание вскрытия структуры М-последовательности и постановки оптимизированных помех сигналам синхронизации, необходимо использовать псевдослучайные последовательности повышенной сложности, например, образованные путем нелинейного усложнения структуры M-последовательности нелинейным узлом усложнения (НУУ). Структура генератора ПСП ПС представлена на фиг. 1.

Линейный рекуррентный регистр (ЛРР) представляет собой цифровой регистр сдвига с обратными связями. Подобные регистры оперируют нулями и единицами, а в качестве преобразователя сигнала в регистре сдвига с обратными связями используют сумматоры по модулю 2.

В качестве НУУ целесообразно применять те из них, которые не ухудшают баланс выходной последовательности, например узел выборки с инверсией.

Чтобы избежать дополнительных искажений, ПСП ПС формируют в аналоговом виде, для чего операцию суммирования по модулю 2 двух переменных x и y заменяют выражением x+y-2xy, а дискретную функцию нелинейного преобразования заменяют соответствующей аналоговой функцией нелинейного преобразования, например, как показано на фиг.2, где значения x_i, x_j и x_k считываются с заданных ячеек генератора ПСП. Таблица истинности операции суммирования по модулю 2 и соответствующего аналогового выражения представлена на фиг.3, а таблица истинности дискретного и соответствующего ей аналогового нелинейного преобразования представлена на фиг.4.

Для формирования аналоговой ПСП в качестве ее элементов могут использоваться любые ненулевые значения x и y в пределах от 0 до 1. В этом случае таблицы истинности дискретных и аналоговых значений совпадают.

Схема варианта структуры генератора ПСП ПС, представленная на фиг.1, позволяет достичь высокой структурной и эквивалентной линейной сложности, обеспечивающей непереборность и большую вычислительную сложность определения состояния ЛРР.

В качестве заданных значений используют ненулевые значения, считанные из произвольных, не повторяющихся ячеек ЛРР. Пример использования заданных значений для формирования ПСП ПС показан на фиг.5.

Применение данной схемы позволяет достичь роста эквивалентной линейной сложности согласно формуле n₃=n(n-1). Так, например, при n=31 n₃=930, а 2n₃= 1860.

Процесс формирования ПСП ПС на передающей стороне представлен на фиг.6. Здесь выходная ПСП в виде M-последовательности регистра, построенного на основе примитивного тринома 31-й степени (n=31), усложнена НУУ в виде узла выборки с инверсией. При этом функция нелинейного преобразования для дискретных значений заменяется соответствующей ей аналоговой, как представлено на фиг.2.

Отрезок ПСП ПС на передающей стороне имеет вид, представленный на фиг. 7(а). В процессе передачи сигналы искажаются под воздействием шумов и помех. На приемной стороне искаженный сигнал имеет вид, например, как показано на фиг.7(б).

Из принимаемой смеси сигнала и шума с помощью известных способов выделяют тактовую частоту (F_t). Известные способы выделения тактовой частоты описаны, например, в книге: Е.М. Мартынов "Синхронизация в системах передачи дискретных сообщений". -М.: Связь. 1972, стр. 107. Стробирующие импульсы с тактовой частотой информационных сигналов показаны на фиг.7(в). Период следования импульсов с тактовой частотой равен T=1/F_t.

Используя известные способы деления частоты, получают частоту, в k раз превышающую тактовую f_d=kF_t, где k - количество дискретизированных отсчетов на длительности одного информационного элемента сигнала. Значение k выбирают в пределах от 2 до 10, так как при k=1 получают вырожденный случай и эффекта улучшения оценивания не наблюдается, при k>10 значительно увеличивается время корректировки сигнала, а точность оценивания практически не увеличивается. Известные способы деления частоты описаны, например, в книге: М.Л.Лейнов, В.С.Качалуба, А.В.Рыжков "Цифровые делители частоты на логических элементах". -М. : Энергия. 1975, стр.93. Стробирующие импульсы с частотой, в k раз превышающей тактовую, показаны на фиг.7(г). Период следования импульсов с частотой, в k раз превышающей тактовую, равен = 1/f_d. С целью избежания внесения дополнительных искажений принимаемый сигнал на входе демодулятора не квантуют на два уровня, а дискретизируют с частотой f_d. Известные способы дискретизации сигналов описаны, например, в книге: Ж. Маркюс. Дискретизация и квантование". - М.: Энергия. 1969, стр.45. Аналоговые дискретизированные отсчеты принятого сигнала показаны на фиг.7(д). После дискретизации каждый дискретизированный отсчет ПСП ПС поступает на информационный вход корректора, где вырабатываются корректирующие сигналы для каждого значения заданного элемента опорной кодовой последовательности.

О возможности осуществления корректировки значений заданных элементов ОКП, хранящихся в ячейках ЛРР в аналоговом виде, по принимаемому ДО ПСП ПС свидетельствует наличие дискриминационной характеристики, представленной на фиг.8(а) и фиг.8(б), представляющей собой зависимость корректирующего напряжения D() от расстройки () значения заданного элемента ОКП от истинного значения элемента принимаемой ПСП ПС. Если дискриминационная характеристика равна нулю для любых значений расстройки, то осуществить корректировку сигнала невозможно