Способ формирования и обнаружения синхроимпульса шумоподобного сигнала Российский патент 2017 года по МПК H04L27/18 

Изобретение относится к области связи и может найти применение в системах связи, в которых используются шумоподобные фазоманипулированные сигналы [Системы связи с шумоподобными сигналами, Варакин Л.Е., М., Радио и связь, 1985 г.].

В системах связи передача информации осуществляется с помощью служебных и информационных элементов. По служебному элементу (синхроимпульсу) шумоподобного сигнала осуществляется его обнаружение. С помощью информационных элементов осуществляется передача информации (Варакин Л.Е. «Системы связи с шумоподобными сигналами». - М: Радио и Связь, 1985 г., стр. 324, рис. 19.1). Модуляция фазы несущей частоты служебных и информационных элементов производится псевдослучайными последовательностями.

Обнаружение синхроимпульса фазоманипулированного сигнала осуществляется оптимальным приемником, который состоит из согласованного фильтра (СФ), адаптивного определителя уровня шума и порогового устройства.

В основе работы такого обнаружителя лежит вычисление Коррелятором корреляционной функции (КФ) наблюдаемого в данный момент сигнала с последовательностью, которой была модулирована фаза синхроимпульса (ПСП_СИ). Адаптивный определитель уровня шума вычисляет порог. При превышении значения корреляционной функции значения вычисленного порога Пороговое устройство фиксирует обнаружение сигнала.

В ряде патентов такой способ обнаружения синхроимпульса используется для повышения помехоустойчивости обнаружителя (RU 2310978 С2, H03H 17/00, 20.11.2007; RU 2394365 С2, H03H 17/06, 10.07.2010), увеличения дальности уверенного приема информации (RU 2385542 С2, H04L 27/14, 27.03.2010), для увеличения защищенности РЛС от импульсных помех (RU 2428712 C1, G01S 13/04, 10.09.2011).

Недостатком такого обнаружителя, а следовательно, и предлагаемых способов, является то, что при вычислении КФ могут возникать «ложные обнаружения», связанные с:

- плохими корреляционными свойствами последовательности ПСП_СИ;

- наличием на входе приемного устройства внутренних шумов;

- увеличением боковых пиков КФ последовательности ПСП_СИ за счет внешних помех.

Подбор последовательностей ПСП_СИ, имеющих хорошие корреляционные свойства (малые боковые пики), существенно сокращает их количество.

Уменьшение интенсивности внутренних шумов приемного устройства приводит к ухудшению чувствительности системы связи.

Способов борьбы с внешними помехами практически не существует (за исключением повышения мощности сигнала).

По «ложному обнаружению» запускается обработка «ложных информационных элементов» сигнала. В одних случаях «ложность обнаружения» удается определить на этапе обработки одного из информационных элементов сигнала. В других случаях «ложность обнаружения» определяется после обработки всех информационных элементов сигнала.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому способу является способ борьбы с «ложными обнаружениями» фазоманипулированных сигналов, приведенный в патенте RU 2505934 С1 (H04L 27/233, 27.01.2014), в котором динамически изменяют величину заданного порога решающего устройства в соответствии с определенными параметрами сигнала на выходе согласованного фильтра, для чего производят вычисление среднего Ср и измерение пикового Уп значения сигнала на выходе согласованного фильтра, далее вычисляют значение заданного порога по формуле П=k*(Уп-Ср)+Ср, где k - константа, пропорциональная относительной величине боковых пиков АКФ заданного ШПС.

Недостатком данного способа является то, что его реализация требует вычисления Ср и Уп, а затем величины П, что требует определенных аппаратных средств и времени. Кроме того, для каждой ПСП необходима своя величина k, которая должна быть подобрана исходя из величины боковых пиков АКФ выбранной ПСП. Указанное выше техническое решение из-за возникновения «ложных обнаружений» снижает пропускную способность системы связи, ее надежность и требует дополнительных вычислительных ресурсов на обработку «ложных информационных элементов».

Технический результат заявленного технического решения заключается в повышении пропускной способности системы связи и ее надежности.

Для достижения указанного технического результата предлагается способ формирования и обнаружения синхроимпульса шумоподобного сигнала, при котором на передающей стороне формирование псевдослучайной последовательности (ПСП_СИ), с помощью которой модулируется фаза несущей частоты синхроимпульса шумоподобного сигнала, осуществляется сложением по модулю 2 функции Уолша (ФУ_СИ) и производящей ее последовательностью (ПСП_Н), а на приемной стороне решение об обнаружении синхроимпульса шумоподобного сигнала принимается только в том случае, если одновременно зафиксировано превышение значения корреляционной функции, вычисленной коррелятором, значения, выработанного адаптивным определителем уровня шума, и подтверждения формирования синхроимпульса шумоподобного сигнала с помощью функции Уолша (ФУ_СИ).

Функционирование способа поясняется на фиг. 1.

На передающей стороне модуляция фазы несущей частоты синхроимпульса шумоподобного сигнала осуществляется модулирующей последовательностью:

где ФУ_СИ - функция Уолша, выполняющая роль признака обнаружения сигнала по «основному пику КФ», а ПСП_Н производящая последовательность, которая делает ФУ_СИ шумоподобной.

На приемной стороне решение об обнаружении принимается только в том случае, если был обнаружен признак «основной пик КФ».

Коррелятор 1 вычисляет КФ наблюдаемого в данный момент сигнала с опорной последовательностью ПСП_СИ. При превышении значения КФ значения, полученного Адаптивным определителем уровня шума, Пороговое устройство передает в Решающее устройство сигнал «обнаружение».

Параллельно осуществляется определение наличия признака «основной пик КФ». Для этого вычисляется , а затем Коррелятором 2, у которого в качестве опорной последовательности используется ФУ_СИ, определяется идентичность ПСП_Х и ФУ_СИ.

Если , то Определитель признака «основной пик КФ» посылает в Решающее устройство сигнал «ложь». Если же ПСП_Х=ФУ_СИ то в Решающее устройство посылается сигнал «истина».

В Решающем устройстве решение об обнаружении сигнала осуществляется лишь при условии превышения значения КФ значения адаптивного порога и наличия сигнала «истина».

При таком способе борьбы с «ложными» обнаружениями вероятность того, что случайно ПСП_Х=ФУ_СИ равна 1/2^m, где m - база сигнала.

Как видно из фиг. 1, обнаружение ПСП_СИ и определение наличия признака «основной пик КФ» осуществляется параллельно работающими однотипными корреляторами. Временная разница в параллельных ветвях определяется только вычислением ПСП_Х.

На существующей в настоящее время общедоступной элементной базе обнаружение синхроимпульса с базой 256 и определение ФУ_СИ осуществляется за время 80-120 нс. Увеличение этого времени, связанное с вычислением ПСП_Х, составляет 16-32 нс. Такое увеличение не сопоставимо с временем «ложности обнаружения», выявляемым при обработке «ложных информационных элементов», которое составляет сотни мкс.

Заявленный способ формирования и обнаружения синхроимпульса шумоподобного сигнала позволяет:

- минимизировать время обнаружения сигнала;

- улучшить пропускную способность системы связи;

- существенно улучшить работу системы связи при воздействии на нее различного рода помех;

- увеличить чувствительность системы связи;

Изобретение относится к области связи и может найти применение в системах связи, в которых используются шумоподобные фазоманипулированные сигналы. Технический результат - повышение пропускной способности системы связи и ее надежности. Способ формирования и обнаружения синхроимпульса шумоподобного сигнала заключается в том, что на передающей стороне формирование псевдослучайной последовательности, с помощью которой модулируется фаза несущей частоты синхроимпульса шумоподобного сигнала, осуществляют сложением по модулю 2 функции Уолша и производящей ее последовательностью, а на приемной стороне решение об обнаружении синхроимпульса шумоподобного сигнала принимают только в том случае, если одновременно зафиксировано превышение значения корреляционной функции, вычисленной коррелятором, значения, выработанного адаптивным определителем уровня шума, и подтверждения формирования синхроимпульса шумоподобного сигнала с помощью функции Уолша. 1 ил.

Способ формирования и обнаружения синхроимпульса шумоподобного сигнала, при котором на передающей стороне формирование псевдослучайной последовательности, с помощью которой модулируется фаза несущей частоты синхроимпульса шумоподобного сигнала, осуществляется сложением по модулю 2 функции Уолша и производящей ее последовательностью, а на приемной стороне решение об обнаружении синхроимпульса шумоподобного сигнала принимается только в том случае, если одновременно зафиксировано превышение значения корреляционной функции, вычисленной коррелятором, значения, выработанного адаптивным определителем уровня шума, и подтверждения формирования синхроимпульса шумоподобного сигнала с помощью функции Уолша.