УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРИЕМА СТАРТСТОПНЫХ СООБЩЕНИЙ Российский патент 2003 года по МПК H04L25/38 

Описание патента на изобретение RU2214063C2

Предлагаемое изобретение относится к электро- и радиосвязи и может использоваться в проводных, радио-, радиорелейных и метеорных линиях связи с обратным или без обратного канала.

Известно устройство для приема стартстопных сообщений (I). Оно содержит последовательно соединенные приемник, частотный дискриминатор, согласованный фильтр, пороговое устройство, дифференцирующий каскад, формирователь импульсов, стробирующее устройство, схему выбора максимального сигнала, генератор тактовых импульсов, решающее устройство, первый ключ, запоминающее устройство, второй ключ и датчик интервала наблюдения, причем второй вход стробирующего устройства соединен с выходом согласованного фильтра, управляющий вход первого ключа подключен к выходу схемы выбора максимального сигнала, сигнальный вход решающего устройства соединен с выходом частотного дискриминатора, выход генератора тактовых импульсов подключен к второму входу запоминающего устройства, а его второй вход соединен с выходом датчика интервала наблюдения, соединенного с вторым входом схемы выбора максимального сигнала и управляющим входом второго ключа, выход которого является выходом устройства. Однако данное устройство имеет большую вероятность ложных срабатываний.

Наиболее близким к заявляемому является устройство для приема стартстопных сообщений по патенту на изобретение 2157053, кл. Н 04 L 25/38. Его функциональная схема приведена на фиг.1, где обозначено:
1 - приемник;
2 - частотный дискриминатор;
3, 5 - первый и второй согласованные фильтры;
4, 6 - первый и второй амплитудные детекторы;
7 - вычитающий блок;
8 - блок выборки сигнала и синхронизации;
9 - генератор тактовых импульсов (ГТИ);
10 - решающий блок;
11, 13 - первый и второй ключи;
12 - запоминающий блок;
14 - квадратор;
15 - накопитель;
16 - стробируемый пороговый блок;
17 - счетчик импульсов.

Устройство-прототип содержит последовательно соединенные приемник 1, частотный дискриминатор 2, блок выборки сигнала и синхронизации 8, ГТИ 9, решающий блок 10, первый ключ 11, запоминающий блок 12, второй ключ 13, выход которого является выходом устройства. Кроме того, содержит последовательно соединенные квадратор 14, накопитель 15 и стробируемый пороговый блок 16, выход которого соединен с управляющим входом второго ключа 13, а также счетчик импульсов 17. При этом выход частотного дискриминатора 2 соединен со вторым входом решающего блока 10, второй выход блока выборки сигнала и синхронизации 8 соединен со вторым входом накопителя 15; выход первого ключа 11 соединен со входом квадратора 14, выход ГТИ 9 соединен со вторым входом запоминающего блока 12 и входом счетчика импульсов 17, выход которого соединен со вторыми входами ГТИ 9 и стробируемого порогового блока 16 и управляющим входом накопителя 15. Причем частотный дискриминатор 2 содержит последовательно соединенные первые согласованный фильтр 3 и амплитудный детектор 4, выход которого соединен с первым входом вычитающего блока 7, последовательно соединенные вторые согласованный фильтр 5 и амплитудный детектор 6, выход которого соединен со вторым входом вычитающего блока 7, выход которого является выходом частотного дискриминатора 2. Входы первого 3 и второго 5 согласованных фильтров соединены и являются входом частотного дискриминатора 2. По отношению к схеме прототипа схема, изображенная на фиг.1, укрупнена, в ней в блоке 8 объединены фильтр, пороговое устройство, дифференцирующий каскад, формирователь импульсов и стробирующее устройство.

Устройство-прототип работает следующим образом.

Принимаемый сигнал, состоящий из синхросигнала длительности ТS, манипулированного по частоте S-элементным кодом Баркера (S=7, 9, 11, 13) с длительностью каждого элемента Т, и n (n=1•103) информационных чаcтотно-манипулированных элементов той же длительности, после общей фильтрации в приемнике 1 и частотной демодуляции в блоке 2 поступает на вход устройства 8 выборки сигнала и синхронизации, на втором выходе которого формируется отсчет максимального уровня синхросигнала после его когерентного накопления, а на первом - короткий синхроимпульс длительности τ, соответствующий по времени этому отсчету (при отсутствии помех - в момент окончания синхросигнала). Затем значение отсчета запоминается в накопителе 15, а на выходе блока 9 с задержкой на интервал времени Т относительно переднего фронта синхроимпульса формируются n коротких импульсов с периодом, равным Т. При этом в блоке 10 выносятся решения по n информационным символам и его выходные сигналы той или иной полярности запоминаются в тактируемом импульсами блока 9 блоке 12. Эти же сигналы после квадратичного преобразования в квадраторе 14 последовательно во времени суммируются по напряжению в блоке 15 и складываются с уже существующим там напряжением (отсчета) с второго выхода блока 8. Если суммарный сигнал накопителя 15 в момент окончания последнего n-го импульса генератора 9 превышает порог блока 16, то на выходе последнего формируется импульс длительности n•T+τ, который открывает второй ключ 13, а на выходе генератора 9 создаются n тактовых импульсов, считывающих информационные символы из запоминающего блока 12 через ключ 13 на выход устройства. Этот момент времени определяется импульсом, действующим на выходе счетчика 17.

Однако данное устройство имеет большую вероятность ложных срабатываний.

Изобретение направлено на снижение вероятности ложных срабатываний.

Для устранения указанного недостатка в устройство, содержащее последовательно соединенные приемник, частотный дискриминатор, блок выборки сигнала и синхронизации, генератор тактовых импульсов, решающий блок, первый ключ, запоминающий блок и второй ключ, выход которого является выходом устройства, последовательно соединенные квадратор, накопитель и стробируемый пороговый блок, выход которого соединен с управляющим входом второго ключа, а также счетчик импульсов, причем второй выход блока выборки сигнала и синхронизации соединен со вторым входом накопителя, выход частотного дискриминатора соединен со вторым входом решающего блока, при этом частотный дискриминатор содержит последовательно соединенные первые согласованный фильтр и амплитудный детектор, последовательно соединенные вторые согласованный фильтр и амплитудный детектор, а также вычитающий блок, выход которого является выходом частотного дискриминатора, кроме того, входы первого и второго согласованных фильтров соединены и являются входом частотного дискриминатора, введены первый и второй нелинейные элементы. При этом вход первого нелинейного элемента соединен с выходом первого амплитудного детектора. Вход второго нелинейного элемента соединен с выходом второго амплитудного детектора. Выходы первого и второго нелинейных элементов соединены с первым и вторым входами вычитающего блока соответственно.

На фиг.2 представлена функциональная схема предлагаемого устройства, где обозначено:
1÷17 - те же, что и у прототипа;
18, 19 - первый и второй нелинейные элементы.

Предлагаемое устройство содержит последовательно соединенные приемник 1, частотный дискриминатор 2, блок выборки сигнала и синхронизации 8, ГТИ 9, решающий блок 10, первый ключ 11, запоминающий блок 12, второй ключ 13, выход которого является выходом устройства. Кроме того, содержит последовательно соединенные квадратор 14, накопитель 15 и стробируемый пороговый блок 16, выход которого соединен с управляющим входом второго ключа 13, а также счетчик импульсов 17. При этом выход частотного дискриминатора 2 соединен со вторым входом решающего блока 10, второй выход блока выборки сигнала и синхронизации 8 соединен со вторым входом накопителя 15; выход первого ключа 11 соединен с входом квадратора 14, выход ГТИ 9 соединен со вторым входом запоминающего блока 12 и входом счетчика импульсов 17, выход которого соединен со вторыми входами ГТИ 9 и стробируемого порогового блока 16 и управляющим входом накопителя 15. Причем частотный дискриминатор 2 содержит последовательно соединенные первые согласованный фильтр 3, амплитудный детектор 4 и нелинейный элемент 18, выход которого соединен с первым входом вычитающего блока 7, последовательно соединенные вторые согласованный фильтр 5, амплитудный детектор 6 и нелинейный элемент 19, выход которого соединен со вторым входом вычитающего блока 7, выход которого является выходом частотного дискриминатора 2. Входы первого 3 и второго 5 согласованных фильтров соединены и являются входом частотного дискриминатора 2.

Устройство для приема стартстопных сообщений работает следующим образом. Принимаемый сигнал, состоящий из синхросигнала длительности ТS, манипулированного по частоте S-элементным кодом Баркера (S=7, 9, 11, 13) с длительностью каждого элемента Т, и n (n=1•103) информационных частотно-манипулированных элементов той же длительности, после общей фильтрации в приемнике 1 и частотной демодуляции в блоке 2, содержащем одинаковые нелинейные элементы 18 и 19 с характеристикой вида у=xк(где x и y - входной и выходной сигналы, к= 3,4...), поступает на вход блока 8, на втором выходе которого формируется отсчет максимального уровня синхросигнала после его когерентного накопления, а на первом - короткий синхроимпульс длительности τ, соответствующий по времени этому отсчету (при отсутствии помех - в момент окончания синхросигнала). Затем значение отсчета запоминается в накопителе 15, а на выходе блока 9 с задержкой на интервал времени Т относительно переднего фронта синхроимпульса формируются n коротких импульсов с периодом, равным Т.

При этом в блоке 10 выносятся решения по n информационным символам и его выходные сигналы той или иной полярности запоминаются в тактируемом импульсами ГТИ 9 блоке 12. Эти же сигналы после квадратического преобразования в квадраторе 14 последовательно во времени суммируются по напряжению в блоке 15 и складываются с уже существующим там напряжением, поступившим с выхода блока 8. Если суммарный сигнал накопителя 15 в момент окончания последнего n-го импульса ГТИ 9 превышает порог блока 16, то на выходе последнего формируется импульс длительности n •T+τ, который открывает второй ключ 13, а на выходе ГТИ 9 создаются n тактовых импульсов, считывающих информационные символы из блока 12 через ключ 13 на выход устройства. Этот момент времени определяется импульсом, действующим на выходе счетчика 17. Таким образом, устройство позволяет уменьшить вероятность ложных срабатываний.

В том, что это действительно так, можно убедиться из следующего.

Известно, что для обнаружения пакета радиоимпульсов с одинаковыми частотами обнаружитель должен содержать накопитель видеоимпульсов амплитудного детектора (см. , например, с.52-54 и рис.3, 11 в книге под ред. Ю.М. Казаринова "Радиотехнические системы", М.: Высшая школа, 1990). Синхросигнал в наиболее близком устройстве состоит из радиоимпульсов с разными частотами, соответствующими элементам "1" и "0" кода Баркера, а видеосигналы элементов объединяются в вычитающем блоке. Так как в последнем происходит также объединение помех с выходов амплитудных детекторов, то обнаружение сигнала после накопления не дает оптимального результата. Для реализации оптимального обнаружителя можно было бы произвести раздельное накопление сигналов на выходах амплитудных детекторов, сложить полученные сигналы, а результат сравнить с порогом и т. д. Однако такой обнаружитель подучился бы весьма сложным. Оказывается, что этого можно достичь более простым путем, вводя после амплитудных детекторов нелинейности высокого порядка.

На фиг.3 приведены кривые зависимости вероятности пропуска синхросигнала Р от отношения с/ш h на выходе согласованных фильтров частотного дискриминатора, полученные численными методами для случая обнаружения одного радиоимпульса (с любой из двух частот), соответствующие вероятности ложной тревоги, равной 10-5. Сплошная линия на фиг.3 соответствует оптимальному обнаружителю, крайняя справа - значению к=1 (нелинейных элементов нет, как в наиболее близком устройстве), а средняя - к=2. Как видно, увеличение степени нелинейности к приводит к уменьшению значения Р. При к=3,4... получаются оптимальные результаты. Расчеты показывают, что аналогичная ситуация имеет место и в случае, когда синхросигнал состоит из нескольких элементов с разными частотами. Если в предлагаемом устройстве увеличить вероятность Р до значений, получаемых при к=1 (это достигается увеличением порогов), то это приведет к уменьшению вероятности ложной тревоги. При реальных отношениях с/ш h оно составит два-три порядка.

Следует заметить, что введение нелинейностей в частотный дискриминатор (это эквивалентно изменению характеристик детектирования амплитудных детекторов) не приведет к изменению помехоустойчивости при приеме информационных элементов (см., например, с.466 в книге В.И. Тихонова "Статистическая радиотехника", М.: Сов.Радио, 1966).

Источник информации
1. Варакин Л.Е. Системы связи с шумоподобными сигналами. - М.: Радио и связь, 1985, стр.323-325, 281-287.

Похожие патенты RU2214063C2

название год авторы номер документа
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРИЕМА СТАРТСТОПНЫХ СООБЩЕНИЙ 2001
  • Волобуев Г.Б.
  • Ледовских Н.В.
  • Ледовских В.И.
RU2210191C2
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРИЕМА СТАРТСТОПНЫХ СООБЩЕНИЙ 1999
  • Волобуев Г.Б.
  • Ледовских В.И.
RU2157053C1
СТАРТСТОПНАЯ СИСТЕМА СВЯЗИ 2002
  • Волобуев Г.Б.
  • Ледовских В.И.
RU2229200C2
СТАРТСТОПНАЯ СИСТЕМА СВЯЗИ 2000
  • Волобуев Г.Б.
  • Ледовских В.И.
RU2168867C1
СТАРТСТОПНАЯ СИСТЕМА СВЯЗИ 2004
  • Чаплыгин Александр Александрович
  • Волобуев Герман Борисович
  • Семенов Николай Николаевич
  • Ледовских Валерий Иванович
RU2270527C1
СТАРТСТОПНАЯ СИСТЕМА СВЯЗИ 2002
  • Волобуев Г.Б.
  • Нартов А.Ю.
  • Медведев А.Б.
  • Косякин В.Н.
  • Ледовских В.И.
RU2218669C1
СТАРТСТОПНАЯ СИСТЕМА СВЯЗИ 2004
  • Волобуев Г.Б.
  • Семенов Н.Н.
  • Ледовских В.И.
RU2261531C1
ЛИНИЯ РАДИОСВЯЗИ 2001
  • Штефан В.И.
  • Заплетин Ю.В.
  • Безгинов И.Г.
RU2193278C1
УСТРОЙСТВО ПОИСКА ПО ЗАДЕРЖКЕ СИГНАЛОВ СО СКАЧКООБРАЗНЫМ ИЗМЕНЕНИЕМ ЧАСТОТЫ 2001
  • Чугаева В.И.
  • Чугаев В.Н.
RU2207721C2
УСТРОЙСТВО ПОИСКА ПО ЗАДЕРЖКЕ СИГНАЛОВ С ПСЕВДОСЛУЧАЙНОЙ ПЕРЕСТРОЙКОЙ РАБОЧЕЙ ЧАСТОТЫ 2002
  • Чугаева В.И.
RU2212104C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 214 063 C2

Реферат патента 2003 года УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРИЕМА СТАРТСТОПНЫХ СООБЩЕНИЙ

Устройство для приема стартстопных сообщений относится к электро- и радиосвязи и может найти применение в проводных, радио-, радиорелейных и метеорных линиях связи с обратным или без обратного канала. Достигаемый технический результат - снижение вероятности ложных срабатываний. Устройство содержит приемник (1), частотный дискриминатор (2), содержащий два согласованных фильтра (3, 5), два амплитудных детектора (4, 6), вычитающий блок (7), два нелинейных элемента (18, 19) с характеристикой вида y=xk, где х и у входной и выходной сигналы, k=3,4..., а также блок выборки сигнала и синхронизации (8), генератор тактовых импульсов (9), решающий блок (10), два ключа (11, 13), запоминающий блок (12), квадратор (14), накопитель (15), стробирующий пороговый блок (16). 3 ил.

Формула изобретения RU 2 214 063 C2

Устройство для приема стартстопных сообщений, содержащее последовательно соединенные приемник, частотный дискриминатор, блок выборки сигнала и синхронизации, генератор тактовых импульсов, решающий блок, первый ключ, запоминающий блок и второй ключ, выход которого является выходом устройства, последовательно соединенные квадратор, накопитель и стробирующий пороговый блок, выход которого соединен с управляющим входом второго ключа, а также счетчик импульсов, причем второй выход блока выборки сигнала и синхронизации, соединен со вторым входом накопителя, выход первого ключа соединен с входом квадратора, выход генератора тактовых импульсов соединен со вторым входом запоминающего блока и входом счетчика импульсов, выход которого соединен со вторыми входами генератора тактовых импульсов и стробируемого порогового блока, и управляющим входом накопителя, выход частотного дискриминатора соединен со вторым входом решающего блока, при этом частотный дискриминатор содержит последовательно соединенные первые согласованный фильтр и амплитудный детектор, последовательно соединенные вторые согласованный фильтр и амплитудный детектор, а также вычитающий блок, выход которого является выходом частотного дискриминатора, кроме того, входы первого и второго согласованных фильтров соединены и являются входом частотного дискриминатора, отличающееся тем, что введены первый и второй нелинейные элементы с характеристикой вида у=хk, где х и у входной и выходной сигналы, k=3,4..., причем вход первого нелинейного элемента соединен с выходом первого амплитудного детектора, а вход второго нелинейного элемента соединен с выходом второго амплитудного детектора, выходы первого и второго нелинейных элементов соединены с первым и вторым входами вычитающего блока соответственно.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2003 года RU2214063C2

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРИЕМА СТАРТСТОПНЫХ СООБЩЕНИЙ 1999
  • Волобуев Г.Б.
  • Ледовских В.И.
RU2157053C1
ПРИЕМНИК СИГНАЛОВ С ЧАСТОТНОЙ МАНИПУЛЯЦИЕЙ 1989
  • Зеленевский В.В.
  • Николаев А.В.
RU2018206C1
СТАРТСТОПНАЯ СИСТЕМА СВЯЗИ 2000
  • Волобуев Г.Б.
  • Ледовских В.И.
RU2168867C1
0
SU154897A1
АДАПТИВНЫЙ ЦИФРОВОЙ ЧАСТОТНЫЙ ДИСКРИМИНАТОР 2000
  • Литюк В.И.
  • Ярошенко А.А.
RU2166773C1
СПОСОБ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ТЯЖЕЛОГО ТЕЧЕНИЯ ЛЕПРОЗНЫХ ПОЛИНЕВРИТОВ 2007
  • Сароянц Людмила Валентиновна
  • Наумов Валентин Захарович
RU2350955C1

RU 2 214 063 C2

Авторы

Волобуев Г.Б.

Ледовских В.И.

Даты

2003-10-10Публикация

2001-06-28Подача