СИСТЕМА СВЯЗИ НА ОСНОВЕ ШУМОПОДОБНЫХ СИГНАЛОВ Российский патент 2000 года по МПК H04B1/10 

Изобретение относится к радиотехнике, в частности к системам радиосвязи, использующим широкополосные сигналы.

Известна система связи с широкополосными фазоманипулированными сигналами, в которой отсутствуют специальные меры подавления преднамеренных и непреднамеренных помех (Патент РФ N 2113762, МПК H 04 B 1/10, 1995).

Известна система связи на основе широкополосных сигналов, в которой обеспечивается повышение помехоустойчивости к узкополосным помехам (УП), частоты которых занимают определенное положение по отношению к центральной частоте широкополосного сигнала (Патент РФ N 2001528, МПК H 04 B 1/10, 1992).

Наиболее близким по технической сущности решением предлагаемому изобретению является система связи с широкополосными сигналами (Патент РФ N 2115236, МПК H 04 B 1/10, 1995), содержащая передающую и приемную части. На передающей стороне расположен генератор несущей и тактовой частот, один выход которого соединен с входом формирователя ортогональной псевдослучайной последовательности (ПСП) и с входом генератора ПСП, вторые входы формирователя ортогональной ПСП и генератора ПСП соединены с выходами устройства фазирования. Выход формирователя ортогональной ПСП соединен с первым входом первого умножителя, выход которого подключен к первому входу сумматора. Выход генератора ПСП соединен с первым входом второго умножителя, выход которого подключен ко второму входу сумматора. Второй выход генератора несущей и тактовой частот через фазовращатель на 90^o соединен со вторым входом первого умножителя, а через фазовый манипулятор - со вторым входом второго умножителя. На приемной стороне расположены усилитель высокой частоты (УВЧ), выход которого через элемент задержки и блок компенсации помех подключен соответственно к первому и второму входам коммутатора, выход которого соединен с первым входом тракта промежуточной частоты. Выход синтезатора частот соединен со вторым входом тракта промежуточной частоты, содержащим смеситель и усилитель промежуточной частоты. Другой выход синтезатора частот соединен через формирователь опорного сигнала с входом блока компенсации помех. Выходы устройства фазирования соединены с входом формирователя ортогональной ПСП и с входом генератора опорной ПСП. Выход тракта промежуточной частоты соединен с входом устройства синхронизации и с первыми входами первого и второго умножителей соответственно. Вторые входы умножителей подключены к выходам формирователя ортогональной ПСП и генератора опорной ПСП соответственно. Выход первого умножителя через первый полосовой фильтр соединен с первым входом фазового детектора, выход второго умножителя через второй полосовой фильтр - со вторым входом фазового детектора. Выход устройства синхронизации соединен с входом формирователя ортогональной ПСП, с входом генератора опорной ПСП и с третьим входом коммутатора. Выход генератора опорной ПСП также соединен через элемент задержки с входом формирователя опорного сигнала. Формирователь опорного сигнала состоит из двух умножителей, входы одного из них подключены соответственно к синтезатору частот и через элемент задержки к формирователю ортогональной ПСП, другого - к синтезатору частот и через элемент задержки к генератору опорной ПСП, и сумматора, первый и второй входы которого подключены соответственно к выходам умножителей формирователя опорного сигнала. В блоке компенсации помех выход УВЧ подключен через первый элемент задержки блока к первому входу вычитающего устройства (вычитателя), выход которого соединен с входом коммутатора, и к первому входу умножителя блока, второй вход которого соединен с выходом формирователя опорного сигнала, а выход соединен через режекторный фильтр с первым входом другого умножителя блока, второй вход которого соединен через второй элемент задержки с выходом формирователя опорного сигнала, а выход через аттенюатор - со вторым входом вычитающего устройства.

Недостатками данной системы связи с широкополосными сигналами являются:
- малые функциональные возможности вследствие ограничений, накладываемых корреляционной обработкой на промежуточной частоте на величину базы шумоподобного сигнала (ШПС);
- низкая устойчивость к узкополосным помехам из-за отсутствия компенсации широкополосной составляющей, возникающей в результате прохождения фазоманипулированной помехи через режекторный фильтр.

Техническим результатом предлагаемой системы связи на основе шумоподобных сигналов является устранение недостатков, присущих известным системам, за счет снятия ограничений на увеличение базы ШПС и максимальной компенсации узкополосных помех, что способствует повышению скрытности систем связи и повышению помехоустойчивости.

Данный технический результат достигается тем, что на передающей стороне введен синтезатор частот, первый выход которого соединен с первым входом формирователя ортогональной ПСП и с первым входом генератора ПСП, второй выход - со вторым входом первого умножителя, третий выход - с первым входом фазоманипулятора, а на приемной стороне введены полосовой фильтр, выход которого подключен к входу усилителя высокой частоты, второй тракт промежуточной частоты, причем выход усилителя высокой частоты соединен в блоке компенсации помех с входами первого и второго элементов задержки и с первым входом первого умножителя блока компенсации помех, первый элемент задержки блока компенсации помех подключен к первому входу первого вычитающего устройства, выход которого соединен с первыми входами первого и второго умножителей приемной стороны, второй элемент задержки блока компенсации помех подключен к первому входу второго вычитающего устройства, выход которого соединен через третий элемент задержки с первым входом третьего вычитающего устройства, выход которого подключен через первый регулируемый фазовращатель, первый усилитель с регулируемым коэффициентом усиления ко второму входу первого вычитающего устройства, выход второго вычитающего устройства также соединен через первый полосовой фильтр и второй регулируемый фазовращатель с первым входом второго умножителя блока компенсации помех, выход которого через второй усилитель с регулируемым коэффициентом усиления подключен ко второму входу третьего вычитающего устройства, первый умножитель блока компенсации помех соединен через второй полосовой фильтр с первым входом третьего умножителя блока компенсации помех, выход которого через третий регулируемый фазовращатель и третий усилитель с регулируемым усилителем подключен ко второму входу второго вычитающего устройства, выход первого умножителя приемной стороны соединен с первым входом смесителя первого тракта промежуточной частоты, выход второго умножителя приемной стороны - с первым входом смесителя второго тракта промежуточной частоты, а выходы усилителей промежуточной частоты первого и второго тракта - соответственно с первыми и вторыми входами устройства синхронизации и фазового детектора, выход устройства синхронизации подключен к входу синтезатора частот, первый выход которого соединен с вторым входом смесителя первого тракта промежуточной частоты, второй выход - с вторым входом смесителя второго тракта промежуточной частоты, третий выход - с вторыми входами формирователя ортогональной ПСП и генератора опорной ПСП, второй выход генератора опорной ПСП подключен ко второму входу блока компенсации помех, в котором соединен со вторым входом первого умножителя, с входом четвертого элемента задержки блока компенсации помех, выход которого подключен к третьему умножителю, и с входом пятого элемента задержки, выход которого подключен ко второму умножителю блока компенсации помех.

На фиг. 1 представлена структурная схема передающей стороны системы связи.

На фиг. 2 представлена структурная схема приемной стороны системы связи.

На фиг. 3 представлена структурная схема блока компенсации помех.

На передающей стороне системы связи (см. фиг. 1) первый выход синтезатора частот 1 соединен с первым входом формирователя ортогональной ПСП 2 и с первым входом генератора ПСП 3, второй выход - со вторым входом первого умножителя 4, третий выход - с первым входом фазоманипулятора 5, выход которого подключен ко второму входу второго умножителя 6. Вторые входы формирователя ортогональной ПСП 2 и генератора ПСП 3 соединены с выходами устройства фазирования 7. Выход формирователя ортогональной ПСП 2 соединен с первым входом первого умножителя 4, выход которого подключен к первому входу сумматора 8. Выход генератора ПСП 3 соединен с первым входом второго умножителя 6, выход которого соединен со вторым входом сумматора 8.

На приемной стороне (см. фиг. 2) выход полосового фильтра 9 соединен с входом УВЧ 10, выход которого через блок компенсации помех 11 соединен с первым входом первого умножителя 12 и с первым входом второго умножителя 13 приемной стороны. Второй вход первого умножителя 12 соединен через первый элемент задержки 14 приемной стороны с выходом формирователя ортогональной ПСП 15, а выход первого умножителя 12 подключен к первому входу смесителя 16, выход которого через усилитель промежуточной частоты 17 первого тракта промежуточной частоты 18 соединен с первым входом устройства синхронизации 19 и первым входом фазового детектора 20. Второй вход второго умножителя 13 соединен через второй элемент задержки 21 приемной стороны с первым выходом генератора опорной ПСП 22, а выход второго умножителя 13 подключен к первому входу смесителя 24, выход которого через усилитель промежуточной частоты 25 второго тракта промежуточной частоты 26 соединен с вторыми входами устройства синхронизации 19 и фазового детектора 20. Выход устройства синхронизации 19 соединен с входом синтезатора частот 27, первый и второй выходы которого соединены соответственно с вторыми входами смесителей 16 и 24, а третий выход - с вторыми входами формирователя ортогональной ПСП 15 и генератора опорной ПСП 22. Вторые входы формирователя ортогональной ПСП 15 и генератора опорной ПСП 22 соединены с выходами устройства фазирования 28. Второй выход генератора опорной ПСП 22 соединен с вторым входом блока компенсации помех 11.

Выход УВЧ 10 в блоке компенсации помех 11 соединен (см. фиг. 3) с входом первого элемента задержки 29, с входом второго элемента задержки 30 и с первым входом первого умножителя 31 блока. Первый элемент задержки 29 блока компенсации помех подключен к первому входу первого вычитающего устройства 32, выход которого соединен с первыми входами первого и второго умножителей 12 и 13 приемной стороны. Второй элемент задержки 30 блока компенсации помех подключен к первому входу второго вычитающего устройства 33, выход которого через третий элемент задержки 34 соединен с первым входом третьего вычитающего устройства 35, выход которого через первый регулируемый фазовращатель 36, первый усилитель с регулируемым коэффициентом усиления 37 подключен к второму входу первого вычитающего устройства 32, и через первый полосовой фильтр 38, второй регулируемый фазовращатель 39 - с первым входом второго умножителя 40 блока компенсации помех, выход которого через второй усилитель с регулируемым коэффициентом усиления 41 подключен ко второму входу третьего вычитающего устройства 35. Первый умножитель 31 блока компенсации помех соединен через второй полосовой фильтр 42 с первым входом третьего умножителя 43 блока, выход которого через третий регулируемый фазовращатель 44 и третий усилитель с регулируемым коэффициентом усиления 45 подключен ко второму входу второго вычитающего устройства 33. Выход генератора опорной ПСП 22 подключен ко второму входу блока компенсации помех 11, который соединен с вторым входом первого умножителя 31 блока компенсации помех, а через четвертый элемент задержки 46 подключен ко второму входу третьего умножителя 43 и через пятый элемент задержки 47 - ко второму входу второго умножителя 40 блока компенсации помех.

Система связи на основе шумоподобных сигналов работает следующим образом.

На передающей стороне синтезатор частот 1 формирует синусную и косинусную составляющие одной из несущих частот и тактовую частоту для формирования ПСП, расширяющих спектр сигнала. С выхода синтезатора частот 1 сигналы тактовой частоты подаются на формирователь ортогональной ПСП 2 и генератор ПСП 3, которые вырабатывают две ортогональные ПСП, фазировка которых осуществляется за счет устройства фазирования 7. С формирователя ортогональной ПСП 2 и генератора ПСП 3 ПСП поступают на первые входы первого и второго умножителей 4 и 6 соответственно. На второй вход умножителя 4 поступает сигнал синусной составляющей несущей частоты с синтезатора частот 1. На второй вход второго умножителя 6 поступает сигнал косинусной составляющей несущей, проманипулированный по фазе на 0 и 180^o в фазоманипуляторе 5 по закону передаваемой информационной последовательности. Наличие двух составляющих в синтезаторе частот 1 обеспечивает формирование ортогональных сигналов независимо от выбранного значения несущей частоты. На выходах умножителей 4 и 6 образуются фазоманипулированные ортогональные сигналы, которые складываются в сумматоре 8, образуя четырехфазный ШПС, который излучается в пространство.

На приемной стороне входная смесь, содержащая полезный ШПС и узкополосную помеху, поступает на усилитель высокой частоты 10 через согласованный по полосе с ШПС полосовой фильтр 9. После предварительной фильтрации и усиления входная смесь через блок компенсации помех 11 поступает на первые входы первого и второго умножителей 12 и 13. В первом умножителе 12 принимаемый сигнал умножается на ПСП, вырабатываемую формирователем ортогональной ПСП 15 и аналогичную ортогональной ПСП передатчика. С выхода первого умножителя 12 сигнал поступает в первый тракт промежуточной частоты 18, где он преобразуется на промежуточную частоту в смесителе 16, и после усиления и фильтрации в усилителе промежуточной частоты 17 сигнал подается на первый вход устройства синхронизации 19 и первый вход фазового детектора 20. Во втором умножителе 13 принятый сигнал умножается на ПСП, вырабатываемую генератором опорной ПСП 22, аналогичную ПСП передатчика. С выхода второго умножителя 13 сигнал поступает во второй тракт промежуточной частоты 26, откуда после преобразования в смесителе 14, усиления и фильтрации в усилителе промежуточной частоты 25 подается на второй вход устройства синхронизации 19 и на второй вход фазового детектора 20. В фазовом детекторе 20 осуществляется выделение информационной последовательности, которая поступает на выход устройства. Устройство синхронизации 19 управляет работой синтезатора частот 27, который осуществляет синхронизацию формирователя ортогональной ПСП 15 и генератора опорной ПСП 22 с принимаемым ШПС. Устройство фазирования 28 обеспечивает связь по фазе ПСП, формируемых формирователем ортогональной ПСП 15 и генератором опорной ПСП 22. Элементы задержки 14 и 21 подбираются так, чтобы обеспечивать работу блока компенсации помех 11.

Блок компенсации помех 11 работает по одному из ортогональных каналов. Входная смесь ШПС и узкополосной помехи поступает через первый и второй элементы задержки 29 и 30 блока на входы первого и второго вычитающих устройств 32 и 33 соответственно. На второй вход первого вычитающего устройства 32 подается оценка ШПС и широкополосная составляющая узкополосной помехи (ШПП), которые формируются в результате последовательных перемножений входной смеси с опорной ПСП в первом умножителе 31 блока, фильтрации во втором полосовом фильтре 42 свернутого узкополосного сигнала и части проманипулированной узкополосной помехи и обратного перемножения с опорной ПСП. Третий регулируемый фазовращатель 44 и третий усилитель с регулируемым коэффициентом усиления 45 обеспечивают максимальную компенсацию ШПС во втором вычитающем устройстве 33. На выходе второго вычитающего устройства 33 формируется оценка узкополосной помехи и ШПП. В результате фильтрации части ШПП в первом полосовом фильтре 38 и манипуляции ее опорной ПСП на выходе второго умножителя 40 формируется оценка ШПП, которая вычитается из смеси узкополосной помехи и ШПП в третьем вычитающем устройстве 35. Второй регулируемый фазовращатель 39 и второй усилитель с регулируемым коэффициентом усиления 41 обеспечивают максимальную компенсацию ШПП. На выходе третьего вычитающего устройства 35 формируется оценка узкополосной помехи, которая вычитается из входной смеси в первом вычитающем устройстве 32. Первый регулируемый фазовращатель 36 и первый усилитель с регулируемым коэффициентом усиления 37 обеспечивают максимальную компенсацию узкополосной помехи. На выход первого вычитающего устройства 32 приходит входная смесь со скомпенсированной узкополосной помехой.

Изобретение относится к радиотехнике, в частности к системам радиосвязи, использующим широкополосные сигналы. Техническим результатом предлагаемой системы связи на основе шумоподобных сигналов является расширение функциональных возможностей и помехоустойчивости систем связи на основе шумоподобных сигналов. Данный технический результат достигается тем, что на передающей стороне введен синтезатор частот, первый выход которого соединен с первым входом формирователя ортогональной ПСП и с первым входом генератора ПСП, второй выход - со вторым входом первого умножителя, третий выход - с первым входом фазоманипулятора, на приемной стороне введены полосовой фильтр, выход которого подключен к входу усилителя высокой частоты (УВЧ), и второй тракт промежуточной частоты (ТПЧ). Выход УВЧ подключен к первому входу блока компенсации помех. Выход первого умножителя приемной стороны соединен с первым входом смесителя первого ТПЧ, выход второго умножителя приемной стороны - с первым входом смесителя второго ТПЧ, а выходы усилителей промежуточной частоты первого и второго тракта - соответственно с первыми и вторыми входами устройства синхронизации и фазового детектора. Выход устройства синхронизации подключен к входу синтезатора частот, первый выход которого соединен с вторым входом смесителя первого тракта промежуточной частоты, второй выход - с вторым входом смесителя второго тракта промежуточной частоты, третий выход - с вторыми входами формирователя ортогональной ПСП и генератора опорной ПСП, второй выход генератора опорной ПСП подключен ко второму входу блока компенсации помех. Предложена структурная схема блока компенсации помех. 3 ил.

Система связи на основе шумоподобных сигналов, содержащая на передающей стороне формирователь ортогональной псевдослучайной последовательности (ПСП), выход которого подключен к первому входу первого умножителя, выход которого соединен с первым входом сумматора, генератор ПСП, выход которого подключен к первому входу второго умножителя, выход которого соединен со вторым входом сумматора, фазоманипулятор, выход которого подключен ко второму входу второго умножителя, устройство фазирования, выходы которого подключены к вторым входам формирователя ортогональной ПСП и генератора ПСП, а на приемной стороне - усилитель высокой частоты, выход которого соединен с первым входом блока компенсации помех, формирователь ортогональной ПСП, выход которого через первый элемент задержки приемной стороны подключен к входу первого умножителя, генератор опорной ПСП, выход которого через второй элемент задержки приемной стороны подключен к входу второго умножителя, устройство фазирования, выходы которого подключены к входам формирователя ортогональной ПСП и генератора опорной ПСП, фазовый детектор, синтезатор частот, выход которого подключен к входу тракта промежуточной частоты, содержащего на входе смеситель, выход которого соединен с входом усилителя промежуточной частоты, выход которого, являющийся выходом тракта промежуточной частоты, подключен к входу устройства синхронизации, отличающаяся тем, что на передающей стороне введен синтезатор частот, первый выход которого соединен с первым входом формирователя ортогональной ПСП и с первым входом генератора ПСП, второй выход - со вторым входом первого умножителя, третий выход - с первым входом фазоманипулятора, а на приемной стороне введены полосовой фильтр, выход которого подключен к входу усилителя высокой частоты, второй тракт промежуточной частоты, причем выход усилителя высокой частоты соединен в блоке компенсации помех с входами первого и второго элементов задержки и с первым входом первого умножителя блока компенсации помех, первый элемент задержки блока компенсации помех подключен к первому входу первого вычитающего устройства, выход которого соединен с первыми входами первого и второго умножителей приемной стороны, второй элемент задержки блока компенсации помех подключен к первому входу второго вычитающего устройства, выход которого соединен через третий элемент задержки с первым входом третьего вычитающего устройства, выход которого подключен через первый регулируемый фазовращатель, первый усилитель с регулируемым коэффициентом усиления ко второму входу первого вычитающего устройства, выход второго вычитающего устройства также соединен через первый полосовой фильтр и второй регулируемый фазовращатель с первым входом второго умножителя блока компенсации помех, выход которого через второй усилитель с регулируемым коэффициентом усиления подключен ко второму входу третьего вычитающего устройства, первый умножитель блока компенсации помех соединен через второй полосовой фильтр с первым входом третьего умножителя блока компенсации помех, выход которого через третий регулируемый фазовращатель и третий усилитель с регулируемым усилителем подключен ко второму входу второго вычитающего устройства, выход первого умножителя приемной стороны соединен с первым входом смесителя первого тракта промежуточной частоты, выход второго умножителя приемной стороны - с первым входом смесителя второго тракта промежуточной частоты, а выход усилителя промежуточной частоты первого тракта - с первым входом фазового детектора, выход усилителя промежуточной частоты второго тракта - со вторыми входами устройства синхронизации и фазового детектора, выход устройства синхронизации подключен к входу синтезатора частот, второй выход которого соединен с вторым входом смесителя второго тракта промежуточной частоты, третий выход - с вторыми входами формирователя ортогональной ПСП и генератора опорной ПСП, второй выход генератора опорной ПСП подключен к второму входу блока компенсации помех, в котором соединен с вторым входом первого умножителя, с входом четвертого элемента задержки блока компенсации помех, выход которого подключен к третьему умножителю, и с входом пятого элемента задержки, выход которого подключен ко второму умножителю блока компенсации помех.