СПОСОБ ПЕРЕДАЧИ И ОБРАБОТКИ ИНФОРМАЦИИ ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ СЛОЖНЫХ ПСЕВДОШУМОВЫХ СИГНАЛОВ С ДИСКРЕТНО ИЗМЕНЯЕМОЙ СТРУКТУРОЙ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ Российский патент 2010 года по МПК H04L7/00 

Предложенные технические решения предназначены для использования в радиотехнике, в области передачи информации в космических командных радиолиниях, использующих псевдошумовые сигналы.

В настоящее время известно множество способов и устройств вхождения в синхронизм псевдошумовых сигналов и оптимального приема информации, которые широко представлены в технической литературе (см., например, монографии:

[1] Алексеев А.И., Шереметьев А.Г., Тузов Г.И., Глазов В.Б., Теория и применение псевдослучайных сигналов. М.: Наука, 1969, 367 с.,

[2] Шумоподобные сигналы в системах передачи информации. Под редакцией В.Б.Пестрякова, М.: Сов. радио, 1973, 424 с.,

[3] Тузов Г.И., Статистическая теория приема сложных сигналов. М.: Сов. радио, 1977, 440 с.)

[4] Радиотехнические системы передачи информации. Под редакцией В.В.Калмыкова М.: Радио и связь, 1990.

Однако, даже в тех случаях, когда длительность символа информации совпадает с периодом псевдошумового сигнала, используется несинхронный способ передачи информации. Откуда следует необходимость введения дополнительного блока для обеспечения символьной синхронизации приемных устройств. Так, при передаче стандартизированной в США транспортной структуры данных канала Телеуправления CLTU, данный блок Последовательности Обнаружения имеет длину как минимум 16 байт и представляет собой чередующиеся «нули» и « единицы» с завершением «единицей».

Известно множество Патентов на изобретения, посвященных усовершенствованию различных этапов обработки информации, передаваемой псевдошумовыми сигналами, например:

«Способ и устройство синхронизации псевдослучайных последовательностей» - Патент на изобретение №2320080 от 2006.01, «Устройство тактовой синхронизации псевдослучайных последовательностей» - Патент на изобретение №1092744 от 2006.01, «Устройство приема шумоподобного сигнала с прыгающей несущей частотой» - Патент на изобретение №1840132 от 2006.01., Патент на изобретение №1840128; Патент на изобретение №2033640; Патент на изобретение №2192093 и т.д.

В качестве прототипа предлагаемому способу принимается способ корреляционного приема информации, передаваемой псевдошумовыми сигналами, указанный в п.6.2 [2], выполняющий следующие операции:

1. Вхождение в синхронизм опорного генератора с входным ПШ сигналом как по несущей частоте, так и по фазе ПШ сигнала.

2. Слежение опорного генератора за изменениями входного сигнала, в частности из-за изменения доплеровской частоты.

3. Прием и оптимальная обработка управляющей (командной) информации.

В качестве ближайшего аналога предлагаемому устройству принимается устройство синтеза приемников ДЧМ и ЧФМ сигналов - п.4.5. [3], рис.4.19.

В современных командных радиолиниях значительно возросла скорость передачи командной информации (КПИ), а следовательно, длительность символа КПИ стала соизмерима с периодом ПШ сигнала.

При выполнении условия tc=1/n·Тпш, где n-1, 2 - целое число, открывается возможность выделения сигналов тактовой частоты КПИ или сигналов, синхронизирующих внутренний генератор тактовой частоты приемного устройства, из самого псевдошумового сигнала, без передачи дополнительного блока, содержащего информацию тактовой частоты КПИ.

Кроме того, для повышения имитозащищенности передаваемой информации желательно проводить внутриблочные скачкообразные изменения структуры сигнала.

Предлагаемое техническое решение направлено на устранение избыточного блока, используемого для обеспечения символьной синхронизации, и на обеспечение бесперебойного приема внутриблочных скачкообразных изменений структуры псевдошумового сигнала [4].

Предлагаемый способ передачи и обработки информации при использовании псевдошумовых сигналов с дискретно изменяемой структурой, включающий операции вхождения в синхронизм по сигналу и выделения переданной информации, отличающийся тем, что на передающей стороне передний фронт символа информации и момент дискретного изменения структуры сигнала привязывают к i-й фазе периода исходного псевдошумового сигнала, а на приемной стороне после вхождения в синхронизм по исходному псевдошумовому сигналу производят выделение тактовых импульсов, привязанных к i-й фазе периода исходного опорного псевдошумового сигнала, а после проведения дискретного изменения структуры - к структуре сигнала, отстоящего по времени от предыдущего тактового импульса на период псевдошумового сигнала.

Предложенное изобретение поясняется чертежом. На чертеже представлена структурная схема устройства обработки информации при использовании псевдошумовых сигналов с дискретно изменяемой структурой, где:

1 - корреляционная схема выделения информации при использовании псевдошумовых сигналов;

2 - генератор опорного псевдошумового сигнала;

3 - блок n-разрядных ключей,

4 - n-разрядный регистр;

5 - устройство поиска/слежения;

6 - пороговое устройство;

7 - второй n-разрядный блок ключей;

8 - генератор псевдошумового сигнала;

9 - схема совпадения на i-ю фазу исходного псевдошумового сигнала;

10 - схема совпадения на (i-1)-ю фазу исходного псевдошумового сигнала;

11 - схема И;

12 - RS-триггер;

13 - вторая схема И;

14 - схема ИЛИ;

Т_СКБ - сетка управления сигналов Борта смены структуры сигнала, опережающая сетку смены структуры сигнала Земли на ΔT=2Δt_max;

Δt_max - максимальное время расхождения времени Борта и Земли;

«исх» - импульс установки устройства в исходное состояние;

«уст.код» - код, записываемый в n-разрядный регистр (исходный код и коды скачков);

«уст.имп.» - импульс, по которому записанный в регистр исходный код переписывается в генератор псевдошумового сигнала (2) и (8) (импульс однократно выдается после записи исходного кода);

П - порог, превышение которого сигналом взаимокорреляционной функции между сигналами S(t) и S₀ переводит устройство поиска (5) в режим слежения, а со второго выхода (6) выдается сигнал «захват»;

r₁, r₂ - выходные сигналы;

Т_фi - тактовая (символьная) сетка импульсов.

Устройство обработки информации при использовании псевдошумовых сигналов с дискретно изменяемой структурой, включающее в себя последовательно соединенные n-разрядный регистр, управляющий вход которого соединен с входом «уст.код», блок ключей, генератор опорного псевдошумового сигнала, выход которого соединен с вторым входом корреляционной схемы выделения информации, на первый вход которой подается входной сигнал S(t), с первого выхода выдается сигнал информации, а второй выход соединен с первым входом порогового устройства и первым входом устройства поиска/слежения, второй вход которого соединен с выходом порогового устройства, второй вход которого соединен с порогом П, а выход устройства поиска/слежения соединен с управляющим тактовым входом генератора опорного псевдошумового сигнала, второй управляющий вход которого соединен с входом «исх», отличающееся тем, что в него введены две схемы И, RS-триггер, схема ИЛИ, второй n-разрядный блок ключей, генератор псевдошумовых сигналов, схема совпадения на i-ю фазу исходного псевдошумового сигнала, схема совпадения на (i-1)-ю фазу исходного псевдошумового сигнала, причем первый вход схемы И соединяют со вторым выходом порогового устройства, второй вход - с входом Т_СКБ, а ее выход - с S входом триггера, R вход которого соединяют с входом «исх»; а его выход - с первым входом второй схемы И, второй вход которой соединяют с выходом схемы совпадения на i-ю фазу исходного псевдошумового сигнала, а выход соединяют с первым входом схемы ИЛИ, второй вход которой соединяют с управляющим входом второго блока ключей и входом «уст.имп», а выход схемы ИЛИ - с управляющим входом блока ключей, n-разрядный вход второго блока ключей соединяют с соответствующими выходами n-разрядного регистра, а его выходы - с соответствующими входами генератора псевдошумового сигнала, первый управляющий вход которого соединяют с R входом триггера, второй управляющий вход - с выходом устройства поиска/слежения, а n-разрядный выход - с соответствующими входами схемы совпадения на i-ю фазу исходного псевдошумового сигнала и схемы совпадения на (i-1)-ю фазу исходного псевдошумового сигнала, выходы которых соединяют соответственно с третьим и четвертым входами корреляционной схемы выделения информации и являются выходными тактовыми сигналами.

Рассмотрим работу устройства, приведенного на чертеже. После подачи сигнала «исх» производится установка в исходное (нулевое) состояние RS-триггера (12), генератора опорного псевдошумового сигнала (2) и генератора псевдошумового сигнала (8). По входу «уст.код» в n-разрядный регистр (4) записывается исходный код. По входному сигналу «уст.имп.» исходный n-разрядный код с выхода (4) через блок ключей (3) переписывается в генератор опорного псевдошумового сигнала (2), а через блок ключей (7) - в генератор псевдошумового сигнала (8). С устройства поиска/слежения на (2) и (8) подаются тактовые сигналы, а с выхода (2) формируется опорный сигнал, который подается на второй вход блока (1), где они перемножаются с входным сигналом S(t), формируя взаимокорреляционную функцию, выход которой поступает на устройство поиска/слежения (5) и на пороговое устройство. При вхождении входного сигнала S(t) в синхронизм с опорным псевдошумовым сигналом (2) срабатывает пороговое устройство (6), переводящее блок (5) в режим слежения, а со второго выхода блока (6) сигналом «захват» открывает схему И (11). При приходе на вход «уст.код» кода дискретного изменения структуры сигнала он записывается в n-разрядный регистр (4). По сигналу Т_СКБ он проходит открытую схему И(11), переводя RS-триггер в единичное состояние, по своему выходу открывает схему И (13). С выхода схемы совпадения на i-ю фазу исходного псевдошумового сигнала блока (9) «тактовый» сигнал поступает на второй вход схемы И(13), проходит схему ИЛИ (14) и, открывая блок ключей (3), переписывает код блока (4) в блок (2). Таким образом осуществляется синхронное изменение входного и опорного псевдошумовых сигналов, второй выход (1) фиксирует неизменно высокое значение ВКФ, и состояние блоков (6) и (5) не изменяется. Сигналы с выходов блоков (9) и(10), привязанные соответственно к началу и концу символа передаваемой информации, поступают в блок (1) на схему оптимальной обработки входной информации. Аналогично устройство работает при последующих дискретных изменениях структуры сигнала.

Произведем оценку предложенного технического решения.

1. Предложенное изобретение позволяет формировать тактовые сигналы управляющей информации без введения дополнительного блока информации для обеспечения тактовой синхронизации.

2. Точность формирования тактовых сигналов составляет долю длительности символов псевдошумового сигнала, которые уже длительности символа информации. Кроме того, формируемые тактовые сигналы находятся в следящей системе и по этой причине отслеживают все изменения доплеровского смещения.

3. Обеспечивает бесперебойный прием информации при дискретных изменениях структуры передаваемого псевдошумового сигнала.

Изобретение относится к радиотехнике, а именно к передаче и обработке информации при использовании псевдошумовых сигналов с дискретно изменяющейся структурой. Технический результат - обеспечение символьной синхронизации входной информации с высокой точностью. Для этого на передающей стороне передний фронт символа информации и момент дискретного изменения символа сигнала привязывают к i-й фазе периода исходного псевдошумового сигнала, а на приемной стороне после вхождения в синхронизм по исходному псевдошумовому сигналу производят выделение тактовых символьных импульсов, привязанных к i-й фазе периода исходного псевдошумового сигнала, а после проведения дискретного изменения структуры сигнала - к структуре сигнала, отстоящей по времени от предыдущего тактового импульса на период псевдошумового сигнала. Устройство передачи и обработки информации содержит корреляционную схему выделения информации, генератор опорного псевдошумового сигнала, n-разрядный регистр, два блока n-разрядных ключей, устройство поиска, пороговое устройство, генератор псевдошумового сигнала, схему совпадения на i-ю фазу исходного псевдошумового сигнала, схему совпадения на (i-1)-ю фазу исходного псевдошумового сигнала, две схемы И, RS-триггер, схему ИЛИ. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ передачи и обработки информации при использовании псевдошумовых сигналов с дискретно изменяемой структурой, включающий операции вхождения в синхронизм по сигналу и выделения переданной информации, отличающийся тем, что на передающей стороне передний фронт символа информации и момент дискретного изменения структуры сигнала привязывают к i-ой фазе периода исходного псевдошумового сигнала, а на приемной стороне после вхождения в синхронизм по исходному псевдошумовому сигналу производят выделение тактовых импульсов, привязанных к i-ой фазе периода исходного опорного псевдошумового сигнала, а после проведения дискретного изменения структуры сигнала, - к фазе, отстоящей по времени от предыдущего тактового импульса на период псевдошумового сигнала.

2. Устройство обработки информации при использовании псевдошумовых сигналов с дискретно измененной структурой, включающее в себя последовательно соединенные n-разрядный регистр, управляющий вход которого соединен с входом «уст.код», блок ключей, генератор опорного псевдошумового сигнала, выход которого соединен со вторым входом корреляционной схемы выделения информации, на первый вход которой подается входной сигнал S(t), с первого выхода которой выдаются импульсы информации, а второй выход соединен с первым входом порогового устройства и первым входом устройства поиска/слежения, второй вход которого соединен с выходом порогового устройства, второй вход которого соединен с порогом П, выход устройства поиска/слежения соединен с управляющим тактовым входом генератора опорного псевдошумового сигнала, второй управляющий вход которого соединен с входом «исх.», отличающееся тем, что в него введены две схемы И, RS-триггер, схема ИЛИ, второй n-разрядный блок ключей, генератор псевдошумовых сигналов, схема совпадения на i-ю фазу исходного псевдошумового сигнала, схема совпадения на (i-1) фазу исходного псевдошумового сигнала, причем первый вход схемы И соединяют со вторым выходом порогового устройства, второй вход - с входом «т_СКБ», а ее выход - с S-входом триггера, R-вход которого соединяют с входом «исх.», а его выход - с первым входом второй схемы И, второй вход которой соединяют с выходом схемы совпадения на i-ю фазу исходного псевдошумового сигнала, а выход соединяют с первым входом схемы ИЛИ, второй вход которой соединяют с управляющим входом второго блока ключей и входом «уст.имп», а выход схемы ИЛИ - с управляющим входом блока ключей, n-разрядный вход второго блока ключей соединяют с соответствующими выходами n-разрядного регистра, а его выходы - с соответствующими входами генератора псевдошумового сигнала, первый управляющий вход которого соединяют с R-входом триггера, второй управляющий вход - с выходом устройства поиска/слежения, а n-разрядный выход - с соответствующими входами схем совпадения на i-ю фазу исходного псевдошумового сигнала и на схему совпадения на (i-1)-ю фазу исходного псевдошумового сигнала, выходы которых соединяют соответственно с третьим и четвертым входами корреляционной схемы выделения информации и являются выходными тактовыми сигналами.