Многоканальный приемник с кодовым разделением каналов для приема сигналов с квадратурной m-ичной амплитудно-инверсной модуляцией Российский патент 2018 года по МПК H04L27/38 

Изобретение относится к области радиосвязи и может найти применение в системах сотовой, беспроводной и спутниковой радиосвязи, в системах управления по радио, призванных функционировать в условиях ограничений на выделенный частотный ресурс и энергетику, а также в условиях действия естественных, промышленных и станционных помех.

Поскольку весь имеющийся частотный ресурс уже поделен между континентами, странами и системами передачи информации, а требования по расширению предоставляемых телекоммуникационных услуг и их качеству постоянно возрастают, то основным требованием, предъявляемым как к существующим, так и к перспективным системам связи в условиях возросшего спроса на выделение полос частот, является необходимость обеспечения их высокой спектральной эффективности.

Под спектральной эффективностью системы понимается максимально высокий трафик интерфейса в заданной полосе частот, которая оценивается коэффициентом спектральной эффективности и представляет собой отношение скорости передачи информации в системе (пропускной способности системы) к полосе частот спектра сигнала.

Известны системы сотовой, беспроводной и спутниковой связи с кодовым разделением каналов, а именно: система сотовой подвижной связи стандарта IS-95 на основе технологии многостанционного доступа с кодовым разделением каналов - МДКР (в иностранной терминологии - CDMA); система спутниковой связи «Глобалстар» (США), перспективные системы с МДКР, такие как CDMA-450, CDMA-2000 и WCDMA и спутниковые: SAT-SDMA (Ю. Корея), SW-CDMA (Европейское космическое агентство-ESA) [1, 2], а также передающее устройство с кодовым разделением каналов с высокой структурной скрытностью передаваемых сигналов [3]. Эти системы связи характеризуются низкой спектральной эффективностью. Например, у системы сотовой подвижной связи стандарта IS-95 значение коэффициента спектральной эффективности не превосходит величины, равной 0,5.

Известны методы формирования сигнально-кодовой конструкции сигналов, позволяющие увеличить пропускную способность систем связи в выделенной полосе частот за счет использования m-ичных видов модуляции сигналов, например, квадратурной амплитудной модуляции или многопозиционной фазовой модуляции, но они требуют значительного увеличения энергетических затрат на передачу информации [4].

Известен метод многопозиционной квадратурной амплитудно-инверсной модуляции, улучшающий спектрально-энергетические характеристики систем радиосвязи. Установлено, что энергетические затраты на передачу информации этим методом меньше, чем при использовании квадратурной амплитудной модуляции, приблизительно на 6 дБ [5].

Известно устройство [6], которое формирует сигнально-кодовую конструкцию сигналов на основе метода многопозиционной квадратурной амплитудно-инверсной модуляции, что обеспечивает повышение спектральной эффективности передачи информации в системах связи. Однако не существует устройств, которые позволяют обеспечить надежный прием таких сигналов.

Наиболее близким к предполагаемому изобретению является устройство [7] (прототип), в состав которого входят:

К каналов выделения информации, где K принимает значения от 1 до N-1, а N=2ⁿ при n≥1, один из которых выделен для синхронизации приемника, причем каждый канал выделения информации включает в себя последовательно соединенные первый квадратурный коррелятор канала выделения информации, первый интегратор и первый компаратор, а также последовательно соединенные второй квадратурный коррелятор канала выделения информации, второй интегратор и второй компаратор, первые входы первого и второго квадратурных корреляторов канала выделения информации объединены и являются первым входом k-го канала выделения информации, где k принимает значения от 1 до K, вторые входы первого и второго квадратурных корреляторов канала выделения информации объединены и являются вторым входом k-го канала выделения информации, выход первого компаратора соединен с первым входом декодера и является первым и девятым выходами канала выделения информации, выход второго компаратора соединен со вторым входом декодера и является вторым и десятым выходами канала выделения информации, первый выход декодера является третьим выходом канала выделения информации, второй выход декодера является четвертым выходом канала выделения информации, выход первого квадратурного коррелятора канала выделения информации является пятым выходом канала выделения информации, выход второго квадратурного коррелятора канала выделения информации является шестым выходом канала выделения информации, вторые входы первого и второго интегратора и третий вход декодера объединены и являются седьмым входом канала выделения информации, четвертый вход декодера является шестым входом канала выделения информации, выход первого сумматора по модулю два соединен с третьим входом первого квадратурного коррелятора канала выделения информации и является восьмым выходом канала выделения информации, выход второго сумматора по модулю два соединен с третьим входом второго квадратурного коррелятора канала выделения информации и является седьмым выходом канала выделения информации, первый вход первого сумматора по модулю два является третьим входом канала выделения информации, первый вход второго сумматора по модулю два является четвертым входом канала выделения информации, вторые входы первого и второго сумматоров по модулю два объединены и являются пятым входом канала выделения информации, а также последовательно соединенные первый фильтр промежуточной частоты, вход которого соединен с выходом первого преобразователя частоты, третий преобразователь частоты, первый широкополосный фильтр нижних частот и первый аналого-цифровой преобразователь, последовательно соединенные второй фильтр промежуточной частоты, вход которого соединен с выходом второго преобразователя частоты, четвертый преобразователь частоты, второй широкополосный фильтр нижних частот и второй аналого-цифровой преобразователь, последовательно соединенные пятый преобразователь частоты, первый вход которого соединен с выходом первого фильтра промежуточной частоты, третий широкополосный фильтр нижних частот, третий аналого-цифровой преобразователь, последовательно соединенные шестой преобразователь частоты, первый вход которого соединен с выходом второго фильтра промежуточной частоты, четвертый широкополосный фильтр нижних частот и четвертый аналого-цифровой преобразователь, причем вторые входы четвертого и пятого преобразователей частоты объединены и через второй фазовращатель на π/2 соединены с выходом опорного генератора, вторые входы третьего и шестого преобразователей частоты объединены и соединены с выходом опорного генератора, последовательно соединенные первый квадратурный коррелятор цепи слежения за несущей частотой и первый перемножитель, выход которого соединен с первым входом первого сумматора, последовательно соединенные второй квадратурный коррелятор цепи слежения за несущей частотой и второй перемножитель, выход которого соединен со вторым входом первого сумматора, второй вход первого перемножителя соединен с 9-м выходом канала выделения информации, выделенного для синхронизации приемника, а второй вход второго перемножителя соединен с 10-м выходом канала выделения информации, выделенного для синхронизации приемника, выход первого сумматора соединен с входом фильтра фазовой ошибки, первые входы первого и второго квадратурных корреляторов цепи слежения за несущей частотой объединены и соединены с выходом четвертого аналого-цифрового преобразователя, вторые входы первого и второго квадратурных корреляторов цепи слежения за несущей частотой объединены и соединены с выходом третьего аналого-цифрового преобразователя, третий вход первого квадратурного коррелятора цепи слежения за несущей частотой соединен с восьмым выходом канала выделения информации, выделенного для синхронизации приемника, третий вход второго квадратурного коррелятора цепи слежения за несущей частотой соединен с седьмым выходом канала выделения информации, выделенного для синхронизации приемника, первые входы всех каналов выделения информации, а также первые входы первого и второго корреляторов цепи слежения за тактовой частотой объединены и соединены с выходом первого аналого-цифрового преобразователя, вторые входы всех каналов выделения информации, а также вторые входы первого и второго корреляторов цепи слежения за тактовой частотой объединены и соединены с выходом второго аналого-цифрового преобразователя, выход первого коррелятора цепи слежения за тактовой частотой соединен с первым входом третьего перемножителя, а выход второго коррелятора цепи слежения за тактовой частотой соединен с первым входом четвертого перемножителя, третий вход k-го канала выделения информации соединен с i-м выходом генератора канальных ортогональных кодовых последовательностей, где i принимает значение k, четвертый вход k-го канала выделения информации соединен с j-м выходом генератора канальных ортогональных кодовых последовательностей, где j принимает значение К-k+1, причем если i равняется j, то j принимает значение k+1, пятые входы всех каналов выделения информации объединены и подключены к первому выходу генератора маскирующей ортогональной кодовой последовательности, шестые входы всех каналов выделения информации объединены и подключены ко второму выходу генератора маскирующей ортогональной кодовой последовательности, (К+1)-й выход генератора канальных ортогональных кодовых последовательностей соединен с седьмыми входами всех каналов выделения информации и со вторым входом третьего интегратора, пятый выход канала выделения информации, выделенного для синхронизации приемника, через первый квадратор соединен с первым входом второго сумматора, а шестой выход канала выделения информации, выделенного для синхронизации приемника, через второй квадратор соединен со вторым входом второго сумматора, выход которого через третий интегратор и первое пороговое устройство соединен с объединенными вторыми входами первого, второго и третьего электронных ключей, девятый выход канала выделения информации, выделенного для синхронизации приемника, соединен со вторым входом третьего перемножителя, выход которого соединен с первым входом третьего сумматора, а десятый выход канала выделения информации, выделенного для синхронизации приемника, соединен со вторым входом четвертого перемножителя, выход которого соединен со вторым входом третьего сумматора, выход третьего сумматора через первый электронный ключ соединен с входом фильтра ошибки по задержке, а также последовательно соединенные пятый перемножитель и пятый широкополосный фильтр нижних частот, выход которого подключен к первому входу четвертого сумматора, последовательно соединенные шестой перемножитель и шестой широкополосный фильтр нижних частот, выход которого подключен ко второму входу четвертого сумматора, первый и второй входы пятого перемножителя объединены и соединены с выходом первого фильтра промежуточной частоты, первый и второй входы шестого перемножителя объединены и соединены с выходом второго фильтра промежуточной частоты, последовательно соединенные согласованный фильтр, третий квадратор, третий электронный ключ и второе пороговое устройство, выход которого соединен с первыми входами генератора канальных ортогональных кодовых последовательностей и генератора маскирующей ортогональной кодовой последовательности, последовательно соединенные третий сумматор по модулю два, седьмой перемножитель и второй электронный ключ, выход которого подключен к входу фильтра ошибки по задержке, выход четвертого сумматора соединен с входом согласованного фильтра и со вторым входом седьмого перемножителя, выход согласованного фильтра соединен с входом первого инвертора и с первым входом четвертого электронного ключа, выход первого инвертора соединен с первым входом пятого электронного ключа, выход которого соединен с входом второго инвертора, выходы второго инвертора и четвертого электронного ключа объединены и соединены с первым входом третьего сумматора по модулю два, (К+2)-й выход генератора канальных ортогональных кодовых последовательностей соединен с объединенными вторыми входами четвертого и пятого электронных ключей, выход управляемого тактового генератора соединен со вторыми входами третьего сумматора по модулю два, генератора канальных ортогональных кодовых последовательностей, генератора маскирующей ортогональной кодовой последовательности, а также со вторыми входами четвертого и пятого сумматоров по модулю два, седьмой выход канала выделения информации, выделенного для синхронизации приемника, соединен с первым входом четвертого сумматора по модулю два, выход которого соединен с третьим входом второго коррелятора цепи слежения за тактовой частотой, восьмой выход канала выделения информации, выделенного для синхронизации приемника, соединен с первым входом пятого сумматора по модулю два, выход которого соединен с третьим входом первого коррелятора цепи слежения за тактовой частотой, последовательно соединенные фильтр фазовой ошибки, первый управляющий элемент и управляемый генератор, выход которого через первый фазовращатель соединен со вторым входом второго преобразователя частоты, второй вход первого преобразователя частоты соединен с выходом управляемого генератора, первые входы первого и второго преобразователей частоты объединены и являются входом устройства, а также последовательно соединенные фильтр ошибки по задержке, второй управляющий элемент, управляемый тактовый генератор.

Целью настоящего изобретения является разработка многоканального устройства, позволяющего обеспечить надежный прием сигналов с квадратурной амплитудно-инверсной модуляцией.

Указанная цель достигается тем, что в схему известного устройства, включающего в себя К каналов выделения информации, где К принимает значения от 1 до N-1, а N=2ⁿ при N≥1, один из которых выделен для синхронизации приемника, причем каждый канал выделения информации включает в себя последовательно соединенные первый квадратурный коррелятор канала выделения информации, первый интегратор и первый компаратор, а также последовательно соединенные второй квадратурный коррелятор канала выделения информации, второй интегратор и второй компаратор, первые входы первого и второго квадратурных корреляторов канала выделения информации объединены и являются первым входом k-го канала выделения информации, где k принимает значения от 1 до K, вторые входы первого и второго квадратурных корреляторов канала выделения информации объединены и являются вторым входом k-го канала выделения информации, выход первого компаратора соединен с первым входом декодера и является первым и девятым выходами канала выделения информации, выход второго компаратора соединен со вторым входом декодера и является вторым и десятым выходами канала выделения информации, первый выход декодера является третьим выходом канала выделения информации, второй выход декодера является четвертым выходом канала выделения информации, выход первого квадратурного коррелятора канала выделения информации является пятым выходом канала выделения информации, выход второго квадратурного коррелятора канала выделения информации является шестым выходом канала выделения информации, вторые входы первого и второго интегратора и третий вход декодера объединены и являются седьмым входом канала выделения информации, четвертый вход декодера является шестым входом канала выделения информации, выход первого сумматора по модулю два соединен с третьим входом первого квадратурного коррелятора канала выделения информации и является восьмым выходом канала выделения информации, выход второго сумматора по модулю два соединен с третьим входом второго квадратурного коррелятора канала выделения информации и является седьмым выходом канала выделения информации, первый вход первого сумматора по модулю два является третьим входом канала выделения информации, первый вход второго сумматора по модулю два является четвертым входом канала выделения информации, вторые входы первого и второго сумматоров по модулю два объединены и являются пятым входом канала выделения информации, а также последовательно соединенные первый фильтр промежуточной частоты, вход которого соединен с выходом первого преобразователя частоты, третий преобразователь частоты, первый широкополосный фильтр нижних частот и первый аналого-цифровой преобразователь, последовательно соединенные второй фильтр промежуточной частоты, вход которого соединен с выходом второго преобразователя частоты, четвертый преобразователь частоты, второй широкополосный фильтр нижних частот и второй аналого-цифровой преобразователь, последовательно соединенные пятый преобразователь частоты, первый вход которого соединен с выходом первого фильтра промежуточной частоты, третий широкополосный фильтр нижних частот, третий аналого-цифровой преобразователь, последовательно соединенные шестой преобразователь частоты, первый вход которого соединен с выходом второго фильтра промежуточной частоты, четвертый широкополосный фильтр нижних частот и четвертый аналого-цифровой преобразователь, причем вторые входы четвертого и пятого преобразователей частоты объединены и через второй фазовращатель на π/2 соединены с выходом опорного генератора, вторые входы третьего и шестого преобразователей частоты объединены и соединены с выходом опорного генератора, последовательно соединенные первый квадратурный коррелятор цепи слежения за несущей частотой и первый перемножитель, выход которого соединен с первым входом первого сумматора, последовательно соединенные второй квадратурный коррелятор цепи слежения за несущей частотой и второй перемножитель, выход которого соединен со вторым входом первого сумматора, второй вход первого перемножителя соединен с 9-м выходом канала выделения информации, выделенного для синхронизации приемника, а второй вход второго перемножителя соединен с 10-м выходом канала выделения информации, выделенного для синхронизации приемника, выход первого сумматора соединен с входом фильтра фазовой ошибки, первые входы первого и второго квадратурных корреляторов цепи слежения за несущей частотой объединены и соединены с выходом четвертого аналого-цифрового преобразователя, вторые входы первого и второго квадратурных корреляторов цепи слежения за несущей частотой объединены и соединены с выходом третьего аналого-цифрового преобразователя, третий вход первого квадратурного коррелятора цепи слежения за несущей частотой соединен с восьмым выходом канала выделения информации, выделенного для синхронизации приемника, третий вход второго квадратурного коррелятора цепи слежения за несущей частотой соединен с седьмым выходом канала выделения информации, выделенного для синхронизации приемника, первые входы всех каналов выделения информации, а также первые входы первого и второго корреляторов цепи слежения за тактовой частотой объединены и соединены с выходом первого аналого-цифрового преобразователя, вторые входы всех каналов выделения информации, а также вторые входы первого и второго корреляторов цепи слежения за тактовой частотой объединены и соединены с выходом второго аналого-цифрового преобразователя, выход первого коррелятора цепи слежения за тактовой частотой соединен с первым входом третьего перемножителя, а выход второго коррелятора цепи слежения за тактовой частотой соединен с первым входом четвертого перемножителя, третий вход k-го канала выделения информации соединен с i-м выходом генератора канальных ортогональных кодовых последовательностей, где i принимает значение k, четвертый вход k-го канала выделения информации соединен с j-м выходом генератора канальных ортогональных кодовых последовательностей, где у принимает значение К-k+1, причем если i равняется у, то у принимает значение k+1, пятые входы всех каналов выделения информации объединены и подключены к первому выходу генератора маскирующей ортогональной кодовой последовательности, шестые входы всех каналов выделения информации объединены и подключены ко второму выходу генератора маскирующей ортогональной кодовой последовательности, (К+1)-й выход генератора канальных ортогональных кодовых последовательностей соединен с седьмыми входами всех каналов выделения информации и со вторым входом третьего интегратора, пятый выход канала выделения информации, выделенного для синхронизации приемника, через первый квадратор соединен с первым входом второго сумматора, а шестой выход канала выделения информации, выделенного для синхронизации приемника, через второй квадратор соединен со вторым входом второго сумматора, выход которого через третий интегратор и первое пороговое устройство соединен с объединенными вторыми входами первого, второго и третьего электронных ключей, девятый выход канала выделения информации, выделенного для синхронизации приемника, соединен со вторым входом третьего перемножителя, выход которого соединен с первым входом третьего сумматора, а десятый выход канала выделения информации, выделенного для синхронизации приемника, соединен со вторым входом четвертого перемножителя, выход которого соединен со вторым входом третьего сумматора, выход третьего сумматора через первый электронный ключ соединен с входом фильтра ошибки по задержке, а также последовательно соединенные пятый перемножитель и пятый широкополосный фильтр нижних частот, выход которого подключен к первому входу четвертого сумматора, последовательно соединенные шестой перемножитель и шестой широкополосный фильтр нижних частот, выход которого подключен ко второму входу четвертого сумматора, первый и второй входы пятого перемножителя объединены и соединены с выходом первого фильтра промежуточной частоты, первый и второй входы шестого перемножителя объединены и соединены с выходом второго фильтра промежуточной частоты, последовательно соединенные согласованный фильтр, третий квадратор, третий электронный ключ и второе пороговое устройство, выход которого соединен с первыми входами генератора канальных ортогональных кодовых последовательностей и генератора маскирующей ортогональной кодовой последовательности, последовательно соединенные третий сумматор по модулю два, седьмой перемножитель и второй электронный ключ, выход которого подключен к входу фильтра ошибки по задержке, выход четвертого сумматора соединен с входом согласованного фильтра и со вторым входом седьмого перемножителя, выход согласованного фильтра соединен с входом первого инвертора и с первым входом четвертого электронного ключа, выход первого инвертора соединен с первым входом пятого электронного ключа, выход которого соединен с входом второго инвертора, выходы второго инвертора и четвертого электронного ключа объединены и соединены с первым входом третьего сумматора по модулю два, (К+2)-й выход генератора канальных ортогональных кодовых последовательностей соединен с объединенными вторыми входами четвертого и пятого электронных ключей, выход управляемого тактового генератора соединен со вторыми входами третьего сумматора по модулю два, генератора канальных ортогональных кодовых последовательностей, генератора маскирующей ортогональной кодовой последовательности, а также со вторыми входами четвертого и пятого сумматоров по модулю два, седьмой выход канала выделения информации, выделенного для синхронизации приемника, соединен с первым входом четвертого сумматора по модулю два, выход которого соединен с третьим входом второго коррелятора цепи слежения за тактовой частотой, восьмой выход канала выделения информации, выделенного для синхронизации приемника, соединен с первым входом пятого сумматора по модулю два, выход которого соединен с третьим входом первого коррелятора цепи слежения за тактовой частотой, последовательно соединенные фильтр фазовой ошибки, первый управляющий элемент и управляемый генератор, выход которого через первый фазовращатель соединен со вторым входом второго преобразователя частоты, второй вход первого преобразователя частоты соединен с выходом управляемого генератора, первые входы первого и второго преобразователей частоты объединены и являются входом устройства, а также последовательно соединенные фильтр ошибки по задержке, второй управляющий элемент, управляемый тактовый генератор, внесены следующие изменения, а именно: из схемы устройства исключены: К каналов выделения информации, четвертый и пятый сумматоры по модулю два, первый электронный ключ, первый и второй квадратурные корреляторы цепи слежения за тактовой частотой, третий и четвертый перемножители, второй и третий сумматоры, первый и второй квадраторы и разорваны связи между выходом первого фильтра промежуточной частоты и первыми входами третьего и пятого преобразователей промежуточной частоты, а также между выходом первого фильтра промежуточной частоты и первым и вторым входами пятого перемножителя, между выходом второго фильтра промежуточной частоты и первыми входами четвертого и шестого преобразователей промежуточной частоты, между выходом второго фильтра промежуточной частоты и первым и вторым входами шестого перемножителя, а также между выходом четвертого сумматора и вторым входом седьмого перемножителя, а в схему устройства дополнительно введены: служебный канал, (К-1) информационных каналов, где К принимает значения от 1 до N-1, a N=2ⁿ при n≥1, а также усилитель высокой частоты, первый и второй усилители промежуточной частоты, первое, второе и третье устройства автоматической регулировки усиления, а также линия задержки, причем первый вход усилителя высокой частоты является входом приемника, его второй вход соединен с выходом первого устройства автоматической регулировки усиления, а его выход соединен с первыми входами первого и второго преобразователей частоты, выход первого фильтра промежуточной частоты соединен с первым входом первого усилителя промежуточной частоты, а выход второго фильтра промежуточной частоты соединен с первым входом второго усилителя промежуточной частоты, второй вход первого усилителя промежуточной частоты соединен с выходом второго устройства автоматической регулировки усиления, а второй вход второго усилителя промежуточной частоты соединен с выходом третьего устройства автоматической регулировки усиления, выход первого усилителя промежуточной частоты соединен с первым и вторым входами пятого перемножителя, а также с первыми входами третьего и пятого преобразователей частоты, выход второго усилителя промежуточной частоты соединен с первым и вторым входами шестого перемножителя, а также с первыми входами четвертого и шестого преобразователей частоты, выход четвертого сумматора через линию задержки соединен со вторым входом седьмого перемножителя, выход первого аналого-цифрового преобразователя соединен с первым входом служебного канала и с первыми входами (К-1) информационных каналов, выход второго аналого-цифрового преобразователя соединен со вторым входом служебного канала и со вторыми входами (К-1) информационных каналов, первый выход генератора канальных ортогональных кодовых последовательностей соединен с третьим входом служебного канала, а его К-й выход - с четвертым входом служебного канала, первый выход генератора маскирующей ортогональной кодовой последовательности соединен с пятым входом служебного канала и с пятыми входами (К-1) информационных каналов, второй выход генератора маскирующей ортогональной кодовой последовательности соединен с шестым входом служебного канала, (К+1)-й выход генератора канальных ортогональных кодовых последовательностей соединен с седьмым входом служебного канала и с шестыми входами (К-1) информационных каналов, выход управляемого тактового генератора соединен с восьмым входом служебного канала и с седьмыми входами (К-1) информационных каналов, первый и второй выходы служебного канала являются его информационными выходами, третий выход служебного канала соединен с входом первого устройства автоматической регулировки усиления и с первым входом третьего интегратора, четвертый выход служебного канала соединен с первым входом первого электронного ключа, пятый выход служебного канала соединен со вторым входом второго перемножителя, шестой выход служебного канала соединен со вторым входом первого перемножителя, седьмой выход служебного канала соединен с третьим входом первого квадратурного коррелятора цепи слежения за несущей частотой, восьмой выход служебного канала соединен с третьим входом второго квадратурного коррелятора цепи слежения за несущей частотой, девятый выход служебного канала соединен со входом второго устройства автоматической регулировки усиления, десятый выход служебного канала соединен со входом третьего устройства автоматической регулировки усиления, восьмые входы (К-1) информационных каналов объединены и соединены с одиннадцатым выходом служебного канала, девятые входы (К-1) информационных каналов объединены и соединены с двенадцатым выходом служебного канала, третий вход информационного канала, где принимает значения от 1 до (К-1), соединен с i-м выходом генератора канальных ортогональных кодовых последовательностей, где , четвертый вход информационного канала соединен с j-м выходом генератора канальных ортогональных кодовых последовательностей, где , причем i≠j, если i=j, то j=i+1.

Отличительными признаками предлагаемого устройства являются введенные в схему приемника новые элементы, а именно: служебный канал, (К-1) информационных каналов, усилитель высокой частоты, первый и второй усилители промежуточной частоты, первое, второе и третье устройства автоматической регулировки усиления, а также линия задержки и соответствующие связи между ними, благодаря чему удалось обеспечить надежный прием сигналов с квадратурной амплитудно-инверсной модуляцией.

Поскольку совокупность введенных элементов и их связи до даты подачи заявки в патентной и научной литературе не обнаружены, то предлагаемое техническое решение соответствует «изобретательскому уровню».

Структурная схема заявляемого устройства представлена на фиг. 1…4. С целью упрощения схемы на фиг. 1 изображены только служебный канал, два информационных канала, а также элементы, которые обеспечивают функционирование устройства и позволяют пояснить его работу в целом. На фиг. 1 цифрами обозначены:

1.1, 1.2 - первый и второй фазовращатель на π/2 (ФВ) соответственно;

2 - управляемый генератор (УГ);

3.1, 3.2 - первый и второй управляющий элемент (УЭ) соответственно;

4 - фильтр фазовой ошибки (ФФО);

5.1, 5.2, 5.3, 5.4, 5.5, 5.6 - первый - шестой преобразователь частоты (ПЧ) соответственно;

6.1, 6.2, 6.3, 6.4, 6.5, 6.6 - первый-шестой широкополосный фильтр нижних частот (ШФНЧ) соответственно;

7.1, 7.2, 7.3, 7.4 - первый-четвертый аналого-цифровой преобразователь (АЦП) соответственно;

8.1, 8.2 - первый и второй квадратурный коррелятор цепи слежения за несущей частотой (КК НЧ) соответственно;

9.1, 9.2, 9.3, 9.4, 9.5 - первый-пятый перемножитель (П) соответственно;

10.1, 10.2 - первый и второй сумматор (См) соответственно;

11 - опорный генератор (ОГ);

12.1, 12.2, 12.3 - первое-третье устройство автоматической регулировки усиления (АРУ) соответственно;

13.1, 13.2 - первый и второй фильтр промежуточной частоты (ФПЧ) соответственно;

14.1, 14.2 - первый и второй усилитель промежуточной частоты (УПЧ) соответственно;

15 - служебный канал (СК);

16 - усилитель высокой частоты (УВЧ);

17 - согласованный фильтр (СФ);

18.1 - первый квадратор (KB);

19.1, 19.2, 19.3, 19.4, 19.5 - первый-пятый электронный ключ (ЭК) соответственно;

20.1 - первая линия задержки (ЛЗ);

21.1, 21.2 - первое и второе пороговое устройство (ПУ) соответственно;

22.1, 22.2 - первый и (К-1)-й информационный канал (ИК) соответственно;

23 - генератор канальных ортогональных кодовых последовательностей (ГКОКП);

24 - генератор маскирующей ортогональной кодовой последовательности (ГМОКП);

25.1, 25.2 - первый и второй инвертор (Инв.) соответственно;

26.1 - первый сумматор по модулю два (См2);

27 - управляемый тактовый генератор (УТГ);

28 - фильтр ошибки по задержке (ФОЗ);

29.1 - первый интегратор (Инт.).

На фиг. 2 цифрами обозначены:

9.6, 9.7 - шестой и седьмой П соответственно;

10.3, 10.4 - третий и четвертый См соответственно;

18.2, 18.3 - второй и третий КВ соответственно;

25.3, 25.4, 25.5, 25.6 - третий-шестой Инв. соответственно;

26.2, 26.3, 26.4, 26.5 - второй - пятый См2 соответственно;

29.2, 29.3 - второй и третий Инт. соответственно;

30.1, 30.2 - первый и второй квадратурный коррелятор служебного канала (КК СК) соответственно;

31.1, 31.2, 31.3, 31.4 - первый-четвертый компаратор (КМ) соответственно;

32.1, 32.2, 33.3, 33.4 - первый-четвертый управляемый вентиль (Вн) соответственно;

33.1, 33.2 - первый и второй управляемый источник напряжения (УИН) соответственно;

34 - декодер (ДК);

35.1, 35.2 - первый и второй квадратурный коррелятор цепи слежения за тактовой частотой (КК ТЧ) соответственно.

На фиг. 3 цифрами обозначены:

20.2 - вторая ЛЗ;

25.7, 25.8, 25.9, 25.10 - седьмой-десятый Инв. соответственно;

26.6, 26.7 - шестой и седьмой См2 соответственно;

29.4, 29.5 - четвертый и пятый Инт. соответственно;

31.5, 31.6 - пятый и шестой КМ соответственно;

32.5, 32.6, 32.7, 32.8 - пятый - восьмой Вн соответственно;

36.1, 36.2 - первый и второй квадратурный коррелятор информационного канала (КК ИК) соответственно;

37.1, 37.2 - первый и второй демодулятор сигналов с амплитудно-инверсной модуляцией (ДС АИМ) соответственно;

38 - делитель частоты (ДЧ);

39 - буферный регистр (БР).

На фиг. 4 обозначены:

21.i - i-e ПУ, причем i принимает значения от 3 до (2+2^(m-1));

25.j - j-й Инв., причем j принимает значения от 8 до (6+2^(m-1));

40 - резисторный делитель напряжения (РДН);

41 - шифратор (Ш);

42.s - s-й логический элемент «И» (ЛЭ), причем s принимает значения от 1 до (2^(m-1)-1).

Работа приемника. Порядок работы приемника рассмотрим по структурным схемам, которые изображены на фиг. 1-4. При рассмотрении работы приемника будем исходить из следующего:

1. Общее число каналов приемника равно К, причем К-1 - это информационные каналы и один служебный канал.

2. На вход приемного устройства (на первый вход УВЧ(16)) поступает аддитивная смесь сигнала и шума вида

где s(t) - собственно принимаемый приемником групповой информационный сигнал;

n(t) - шум на входе приемника.

Принимаемый сигнал на входе приемника представим в виде:

где A_kc - амплитуда сигнала в синфазном канале k-го ИК;

A_ks - амплитуда сигнала в квадратурном канале k-го ИК;

А_сс - амплитуда сигнала в синфазном канале СК;

A_cs - амплитуда сигнала в квадратурном канале СК;

ω_o - несущая угловая частота сигнала;

t - текущее время;

- i-я канальная ортогональная кодовая последовательность в синфазном канале k-го ИК на интервале времени;

- j-я канальная ортогональная кодовая последовательность в квадратурном канале k-го ИК на интервале времени;

- канальная ортогональная кодовая последовательность в синфазном канале СК на интервале времени;

- канальная ортогональная кодовая последовательность в квадратурном канале СК на интервале времени;

k - номер ИК, k принимает значения от 1 до К-1, а К, в свою очередь, принимает значения от 1 до N-1, a N=2ⁿ при n≥1, а n - разрядность регистра ГКОКП (23);

i - номер канальной ортогональной кодовой последовательности из ансамбля последовательностей, генерируемых ГКОКП (23), объем ансамбля которого равен К. Пусть i=k;

j - номер канальной ортогональной кодовой последовательности из ансамбля последовательностей, генерируемых ГКОКП (23), пусть j=К-k, если j=i, то j=k+1;

- длительность канальной ортогональной кодовой последовательности, генерируемой ГКОКП (23), равная длительности информационного символа;

П0 - маскирующая ортогональная кодовая последовательность, генерируемая ГМОКП (24), одновременно выполняет функцию цикловой синхронизации в служебном канале, причем ее длительность L кратна длительности канальной ортогональной кодовой последовательности, генерируемой ГКОКП (23), т.е. , где р - число канальных ортогональных кодовых последовательностей, укладывающихся на интервале маскирующей ортогональной кодовой последовательности;

- фрагмент маскирующей ортогональной кодовой последовательности, генерируемой ГМОКП (24), на интервале ;

- фаза сигнала в синфазном k-м ИК на интервале времени. Причем значение фазы на интервале времени постоянно, зависит от знака информационного символа и может принимать значения 0 или π;

- фаза сигнала в квадратурном k-м ИК на интервале времени. Причем значение фазы постоянно на интервале времени, зависит от знака информационного символа и может принимать значения π/2 или -π/2;

- фаза сигнала в синфазном СК на интервале времени. Причем значение фазы на интервале времени постоянно, зависит от знака информационного символа и может принимать значения 0 или π;

- фаза сигнала в квадратурном СК на интервале времени. Причем значение фазы постоянно на интервале времени, зависит от знака информационного символа и может принимать значения π/2 или -π/2.

Шумовая составляющая на входе приемника имеет вид

где ψ(t) - фаза шумовых составляющих n_c(t) и n_s(t), которая представляет собой случайный процесс, равномерно распределенный на интервале ;

n_c(t) и n_s(t) - амплитуды шумовых составляющих в синфазном и квадратурных каналах соответственно.

Причем n(t), n_c(t) и n_s(t) - случайные процессы, распределенные по нормальному закону с нулевым средним значением. Спектральная плотность мощности процесса n(t) равна N₀, а процессов n_c(t) и n_s(t) - N₀/2; дисперсия процесса n(t) равна σ², а процессов n_c(t) и n_s(t) - σ²/2, то есть

3. На выходе УГ (2) формируется сигнал вида

где ω_g - частота УГ;

ϕ - начальная фаза сигнала на выходе УГ относительно фазы несущей в принимаемом сигнале.

На выходе ФВ (1.1) сигнал имеет вид

4. Информация в каналах (ИК и СК) передается блоками L-й длины, каждый блок включает р информационных символов, причем длительность каждого равна . Каждому информационному символу в канале (синфазном и квадратурном) соответствует своя канальная ортогональная последовательность. Для повышения структурной скрытности каждый информационный блок «закрывается» маскирующей последовательностью, длина которой равна L.

5. Для обеспечения высокой структурной скрытности в групповом сигнале, поступающем на вход приемного устройства, в явном виде отсутствует пилот-сигнал (сигнал синхронизации).

Для решения задач обнаружения сигнала, синхронизации, слежения за несущей и тактовой частотами, а также формирования сигналов управления устройствами АРУ и УИН используется информация, циркулирующая в служебном канале. Для решения этих задач на третий и четвертый входы СК (15) с первого и К-го выходов ГКОКП (23) поступают последовательности и , соответственно. Произведение этих последовательностей дает последовательность П_С. На эту последовательность и настроен СФ (17). Эта же последовательность П_С с (К+2)-го выхода ГКОКП (23) через соответствующий открытый ЭК (19.2) или (19.3) поступает на первый вход См2 (26.1).

Формирование сигналов управления устройствами АРУ и УИН осуществляется на основе анализа значений амплитуд информационных сигналов в синфазном (А_сс) и квадратурном (A_cs) каналах СК (15), принимая во внимание тот факт, что на передающей стороне для передачи информации по этому каналу используется двоичная амплитудно-инверсная модуляция и А_сс=A_cs=constant.

6. В момент включения приемного устройства начала последовательностей, генерируемых ГКОКП (23) и ГМОКП (24), не совпадают друг с другом, а также, как правило, не совпадают с началом последовательностей, поступающих на вход приемного устройства.

7. Начало маскирующей последовательности, поступающей на вход приемного устройства, совпадает с началом поступающего на вход приемного устройства информационного блока и с началом первой канальной последовательности в составе информационного блока.

8. После включения приемного устройства электронные ключи (19.1) и (19.4) открыты, а ЭК (19.2), (19.3) и (19.5) закрыты.

9. Значение порога ПУ (21.2) в общем случае определяется требуемым значением вероятности ложных тревог и выбирается исходя из следующих условий:

суммарное значение помеховых составляющих синфазного и квадратурного каналов (с 3-го выхода СК (15)), накопленное Инт. (29.1) на интервале длительности информационного символа , не должно превышать величины выбранного порога;

суммарное значение энергии составляющих полезного сигнала синфазного и квадратурного каналов (с 3-го выхода СК (15)), накопленное Инт. (29.1), должно превысить величину выбранного порога за интервал времени менее , чтобы обеспечить закрытие ЭК (19.1) и (19.4) и открытие ЭК (19.5) до момента появления очередного импульса с выхода СФ (17).

10. На выходе ОГ (11) формируется сигнал вида

а на выходе ФВ (1.2) сигнал вида

где ω_о - частота ОГ, причем ее значение соответствует значению промежуточной частоты ω_пр на выходе ФПЧ (13.1) и (13.2).

11. Для повышения структурной скрытности сигналов примем, что в каждом канале (как в ИК, так и в СК) должны использоваться две разные канальные ортогональные кодовые последовательности из ансамбля последовательностей, генерируемых ГКОКП (23), т.е., если в синфазном канале ИК или СК используется последовательность с номером i, то в квадратурном канале этого же канала должна использоваться последовательность с номером j, причем i≠j.

12. Время задержки сигнала ЛЗ (20.1) соответствует длительности канальной ортогональной кодовой последовательности.

В общем случае работа приемника состоит в решении следующих задач:

обнаружение сигнала;

установление и поддержание синхронизации приемника по несущей и тактовой частотам;

выделение информации.

Работа приемника. Пусть на вход приемника (на первый вход УВЧ (16)), поступает аддитивная смесь сигнала s(t) (2) и шума n(t) (3), которая после усиления с его выхода поступает на первые входы ПЧ (5.3) и (5.5)

Одновременно на второй вход ПЧ (5.3) непосредственно, а на второй вход ПЧ (5.5) через ФВ (1.1) с выхода УГ (2) подаются сигналы вида (5) и (6), соответственно.

Тогда сигнальную составляющую в синфазном канале (на выходе ПЧ (5.3)) можно представить в виде

а шумовую составляющую - в виде

а сигнальную составляющую в квадратурном канале (на выходе ПЧ (5.5)) - в виде

а шумовую составляющую - в виде

В результате преобразований сигнальной и шумовой составляющих в ПЧ (5.3) и в ПЧ (5.5) на их выходах появятся составляющие суммарной (ω_Σ=ω_o+ω_g) и разностной (ω_р=ω_о-ω_g) частот сигнала и шума. Составляющие суммарной частоты ω_Σ. сигнала и шума подавляются фильтрами промежуточной частоты (13.1) и (13.2), а составляющие разностной частоты ω_p (назовем ее промежуточной частотой ω_пр) проходят через ФПЧ (13.1) и (13.2).

Тогда сигнальная составляющая на выходе ФПЧ (13.1) (синфазный канал) будет иметь вид

а шумовая составляющая - вид

где u_шcs - амплитуда шума в синфазном канале;

u_шsn - амплитуда шума в квадратурном канале.

А сигнальная составляющая на выходе ФПЧ (13.2) (квадратурный канал) будет иметь вид

а шумовая составляющая - вид

Работа приемника в режиме обнаружения сигнала. Сигнал с выхода ФПЧ (13.1) (синфазный канал) вида (13) и (14) через УПЧ (14.1) поступает на первый и второй входы П (9.3), а с выхода ФПЧ (13.2) (квадратурный канал) сигнал вида (15) и (16) через УПЧ (14.2) - на первый и второй входы П (9.4).

Сигнал на выходе П (9.3) можно представить в виде

а на выходе П (9.4) - в виде

В перемножителях (9.3) и (9.4) в результате перемножения сигналов, поступивших на их входы (это сигналы вида (13 и 14) и (15 и 16)), на их выходах появляются составляющие суммарной и разностной частот сигнала и шума. Составляющие суммарных частот сигнала и шума синфазного канала подавляются ШФНЧ (6.5), а квадратурного канала - ШФНЧ (6.6). Низкочастотные составляющие синфазного и квадратурного каналов проходят через соответствующие фильтры (ШФНЧ (6.5) и (6.6)) и поступают на первый (с выхода ШФНЧ (6.5)) и второй (с выхода ШФНЧ (6.6)) входы См (10.2). В См (10.2) происходит сложение сигналов синфазного и квадратурного каналов. С выхода См (10.2) результирующий сигнал поступает на вход СФ (17) и через ЛЗ (20.1) на второй вход П (9.5).

В [7] показано, что результирующий сигнал на выходе См (10.2) включает следующие составляющие: постоянную составляющую; прямые или инверсные ортогональные кодовые последовательности из ансамбля последовательностей, генерируемых ГКОКП (23), причем в их составе обязательно присутствует последовательность П_с, на которую настроен СФ (17); шумовую составляющую в синфазном и квадратурном каналах.

Постоянная составляющая ортогональна к характеристике согласованного фильтра (17), т.е. им не пропускается, шумовая составляющая каналов им усредняется, а согласованный фильтр выделяет только полезный сигнал, т.е. последовательность П_С.

Учитывая, что последовательность П_С может быть, как прямой, так и инверсной на выходе согласованного фильтра (17) появляется положительный или отрицательный импульс.

Если на выходе СФ (17) появился отрицательный импульс, (в этом случае с выхода См (10.2) на второй вход П (9.5) через ЛЗ (20.1) поступает инверсная последовательность П_С), то этот импульс через Инв. (25.1) открывает ЭК (19.2) и последовательность П_с, с (К+2)-ого выхода ГКОКП (23) через открытый ЭК (19.2) и Инв. (25.2) поступает на первый вход См2 (26.1).

Если на выходе СФ (17) появился положительный импульс, (в этом случае с выхода См (10.2) на второй вход П (9.5) через ЛЗ (20.1) поступает прямая последовательность П_с), то этот импульс открывает ЭК (19.3) и последовательность П_с, с (К+2)-го выхода ГКОКП (23) через открытый ЭК (19.3) поступает на первый вход См2 (26.1).

Сигнал с выхода СФ (17) через квадратор (18.1) и открытый ЭК (19.1) также поступает на вход ПУ (21.1), в котором происходит сравнение уровней поступившего сигнала и установленного порога. При превышении сигналом порогового значения принимается решение об обнаружении сигнала и на выходе ПУ (21.1) появляется импульс напряжения, который подается на первые входы ГКОКП (23) и ГМОКП (24). Этот сигнал устанавливает их в исходное состояние. С этого момента можно считать, что:

начала всех канальных ортогональных кодовых последовательностей, генерируемых ГКОКП (23), а именно последовательностей на выходах 1…К и последовательности на (К+2)-м выходе совпадают с началом принимаемых канальных ортогональных кодовых последовательностей (в том числе и начало последовательности П_с, поступающей с (К+2)-го выхода ГКОКП (23) на первый вход См2 (26.1), совпадает с началом последовательности П_с, которая поступает с выхода См (10.2) на второй вход П (9.5));

начала канальных ортогональных кодовых последовательностей как генерируемых ГКОКП (23), так и принимаемых, совпадают с началом маскирующей ортогональной кодовой последовательности, генерируемой ГМОКП (24).

При этом следует заметить, что совпадение обеспечивается в пределах интервала длительности элементарного символа канальных и маскирующей последовательностей, а именно в пределах (-T_o/2≤τ≤+Т_о/2), где Т_о - длительность элементарного символа последовательностей, а τ - величина задержки.

Не совпадают только начало маскирующей последовательности, генерируемой ГМОКП (24), с началом принимаемой маскирующей последовательности.

Следующий, сформированный на выходе ПУ (21.1) импульс, также подается на первые входы ГКОКП (23) и ГМОКП (24) и устанавливает их в исходное состояние, если они находятся в другом состоянии. Но поскольку начала канальных последовательностей, формируемых ГКОКП (23), и начала канальных последовательностей, принятых приемным устройством, уже совпадают (это обеспечил первый импульс, т.е. ГКОКП (23) в этот момент уже находится в исходном состоянии), то этот импульс не изменяет режим работы ГКОКП (23). А вот этот импульс, поступивший на первый вход ГМОКП (24), устанавливает его опять в исходное состояние, и он начинает формировать маскирующую последовательность сначала. И этот процесс будет проходить до тех пор, пока начало маскирующей последовательности, формируемой ГМОКП (24), не совпадет с началом принятой маскирующей последовательности.

Совместную синхронную работу генераторов ГМОКП (24) и ГКОКП (23) обеспечивает УТГ (27), с выхода которого тактовые импульсы подаются на их вторые входы.

Одновременно с процессом установления совпадений начал принятой и формируемой ГМОКП (24) маскирующих последовательностей (т.е одновременно с процессом установления синхронизации по маскирующей последовательности) осуществляется слежение за тактовой частотой УТГ (27). Для чего на первый вход См2 (26.1) с (К+2)-го выхода ГКОКП (23) через открытый ЭК (19.2) или (19.3) поступает канальная прямая или инверсная последовательность П_с, а на его второй вход - импульсы тактовой частоты с выхода УТГ (27).

В См2 (26.1) потоки, поступившие на его первый и второй входы, складываются по модулю два. Суммарный сигнал с выхода См2 (26.1) поступает на первый вход П (9.5), на второй вход которого с выхода См (10.2) через ЛЗ (20.1) поступает сигнал, в составе которого присутствует последовательность П_с (прямая или инверсная), полученная в результате перемножения принятых последовательностей и .

В перемножителе (9.5) осуществляется свертка поступивших сигналов и на его выходе, наряду с шумовой составляющей, присутствует сигнал, несущий информацию о величине рассогласования по задержке тактовых частот принятой и сформированной ГКОКП (23) последовательностей. Сигнал с выхода П (9.5) через открытый ЭК (19.4) поступает на вход ФОЗ (28). Выделенный ФОЗ (28) сигнал ошибки по задержке поступает на вход УЭ (3.2), который, воздействуя на УТГ (27), подстраивает его тактовую частоту под тактовую частоту принимаемой последовательности П_С, приводя ошибку по задержке τ к нулю.

Таким образом уже на начальной стадии синхронизации приемника (отсутствует еще синхронизация по маскирующей последовательности П0) обеспечивается слежение за тактовой частотой.

По окончании каждого цикла формирования канальных ортогональных кодовых последовательностей на (К+1)-ом выходе ГКОКП (23) появляются импульсы, частота следования которых определяется периодом формируемой последовательности. Этот поток импульсов поступает на шестые входы всех информационных каналов (22), седьмой вход служебного канала (15) и обеспечивает совместную синхронную работу всех интеграторов в них (применительно к информационному каналу это Инт. (29.4) и (29.5), применительно к служебному каналу это Инт. (29.2) и (29.3)), на второй вход Инт. (29.1), устанавливая его в нулевое состояние, а также обеспечивает последовательный ввод информации в декодирующее устройство служебного канала (ДК (34)) и последовательный вывод информации из него.

Как только начало маскирующей последовательности, формируемой ГМОКП (24), совпадет с началом принятой маскирующей последовательности, в СК (15) начинается процесс выделения информации и на его 3-м выходе появятся информационные отсчеты (отклики напряжения), которые поступают на первый вход Инт. (29.1), в котором происходит накопление энергии. Результирующее значение накопленной энергии с выхода Инт. (29.1) постоянно поступает на вход ПУ (21.2), в котором это значение сравнивается с порогом. В момент превышения значением накопленной энергии установленного порога на выходе ПУ (21.2) появляется сигнал, который закроет ЭК (19.1) и (19.4) и открывает ЭК (19.5).

Закрытый ЭК (19.1) предотвращает дальнейшую подстройку ГМОКП (24), поскольку начало маскирующей последовательности, генерируемой ГМОКП (24), уже совпадает с началом принимаемой маскирующей последовательности.

Сформированная ГМОКП (24) маскирующая ортогональная кодовая последовательность через его первый выход поступает на пятые входы всех ИК (22) и пятый вход СК (15). По окончании каждого цикла формирования маскирующей ортогональной кодовой последовательности на 2-м выходе ГМОКП (24) появляются импульсы, частота следования которых определяется периодом формируемой последовательности. Этот поток импульсов подается на 6-й вход СК (15) и обеспечивает цикловую синхронизацию декодера этого канала.

Закрытый ЭК (19.4) и открытый ЭК (19.5) обеспечивают переключение режима слежения за тактовой частотой. Закрытый ЭК (19.4) исключает возможность слежения за тактовой частотой по последовательности П_С, выделяемой в процессе обнаружения сигнала (т.к. ЭК (19.4) разрывает цепь между выходом П (9.5) и входом ФОЗ (28)), а открытый ЭК (19.5) обеспечивает подключение 4-го выхода СК (15), с которого поступает информация о величине рассогласования тактовых частот по принимаемому информационному сигналу, ко входу ФОЗ (28). Процесс формирования сигнала о величине рассогласования тактовых частот по принимаемому информационному сигналу будет рассмотрен при описании работы служебного канала (15).

Работа приемника в режиме выделения информации. Работу приемника в режиме выделения информации условно можно разделить на два этапа. На первом этапе из принятого группового радиосигнала (радиосигнала на промежуточной частоте) выделяется групповой видеосигнал, а на втором этапе из полученного группового видеосигнала каждым каналом (ИК и СК) выделяется собственно информация, переданная по этому каналу, а в СК еще на базе принятого информационного сигнала формируются сигналы управления устройствами АРУ приемника (12.1), (12.2), (12.3) и управляемыми источниками напряжения, а также сигнал, несущий информацию о величине рассогласования по задержке тактовых частот принятой и сформированной ГКОКП (23) последовательностей, который с четвертого выхода СК (15) через открытый ЭК (19.5) поступает на вход ФОЗ (28).

I этап

Сигналы (сигнальные и шумовые составляющие вида (13), (14) и (15), (16) с выходов усилителей промежуточной частоты (14.1) и (14.2) поступают на первые входы ПЧ (5.4) и (5.6) соответственно. На вторые входы ПЧ (5.4) и (5.6) поступает гармонический сигнал от ОГ (11), причем на ПЧ (5.4) - непосредственно, а на ПЧ (5.6) - через ФВ (1.2).

В результате преобразований сигнальной и шумовой составляющих в ПЧ (5.4) и (5.6) на их выходах появятся составляющие суммарной и разностной частот сигнала и шума. Составляющие суммарной частоты сигнала и шума подавляются ШФНЧ (6.3) и (6.4), а составляющие разностной частоты (видеосигнал) проходят через ШФНЧ (6.3) и (6.4) и подаются на входы АЦП (7.3) и (7.4) соответственно, в которых видеосигнал преобразуется в цифровую форму. С выхода АЦП (7.3) видеосигнал в цифровой форме подается на первый вход служебного канала (15) и на первые входы всех ИК (22), а с выхода АЦП (7.4) - на второй вход служебного канала (15) и на вторые входы всех ИК (22).

II этап

1. Работа служебного канала. Работу служебного канала в различных режимах (выделения информации, формирования сигналов управления устройствами АРУ приемника, устройствами УИН канала (3 3.1) и (3 3.2), а также формирования сигнала, о величине рассогласования по задержке тактовых частот принятой и сформированной ГКОКП (23) последовательностей) рассмотрим по структурной схеме СК (15), представленной на фиг. 2.

1.1. Работа служебного канала в режиме выделения информации. Служебный канал обеспечивает выделение информации из принятых приемником сигналов с квадратурной двоичной инверсной модуляцией. Выделение информации в СК начинается с момента совпадения начал маскирующей последовательности, формируемой ГМОКП (24), и принятой маскирующей последовательности.

С выхода АЦП (7.3) на первый вход СК (15), а следовательно, и на первые входы КК СК (30.1) и (30.2) подается видеосигнал в цифровой форме, а с выхода АЦП (7.4) на второй вход СК (15), а следовательно, и на вторые входы КК СК (30.1) и (30.2) также подается видеосигнал в цифровой форме.

На третий вход СК (15), а, следовательно, и на второй вход См2 (26.4) с первого выхода ГКОКП (23) поступает опорная канальная ортогональная кодовая последовательность , а на четвертый вход СК (15), а следовательно, и на второй вход См2 (26.5) с К-го выхода ГКОКП (23) поступает опорная канальная ортогональная кодовая последовательность .

На пятый вход СК (15), а следовательно, и на первые входы См2 (26.4) и См2 (26.5) с первого выхода ГМОКП (24) поступает опорная маскирующая ортогональная кодовая последовательность П0.

В См2 (26.4) происходит сложение по модулю два двух последовательностей П0 и . Результирующая последовательность с выхода См2 (26.4) подается на третий вход КК СК (30.1), на первый вход См2 (26.3) и через седьмой выход СК (15) - на третий вход КК НЧ (8.1).

В См2 (26.5) происходит сложение по модулю два двух последовательностей П0 и . Результирующая последовательность с выхода См2 (26.5) подается на третий вход КК СК (30.2), на первый вход См2 (26.2) и через восьмой выход СК (15) - на третий вход КК НЧ (8.2).

В квадратурных корреляторах СК (30.1) и (30.2) происходит перемножение принятых сигналов (видеосигналов в цифровой форме) с результирующими последовательностями П01_С и П02_S. (в результате их перемножения с принятых сигналов «снимается» маскирующая последовательность П0). Результаты перемножения в КК СК (30.1) используются для формирования отсчетов информационной составляющей, переданной в синфазном канале, и шумовой составляющей и выделения информационной составляющей сигнала, переданного в синфазном канале, из принятого в синфазном и квадратурном каналах видеосигнала, а в КК СК (30.2) - для формирования отсчетов информационной составляющей, переданной в квадратурном канале, и шумовой составляющей и выделения информационной составляющей сигнала, переданного в квадратурном канале, из принятого в синфазном и квадратурном каналах видеосигнала.

После преобразований сигналов в КК СК (30.1) и (30.2) на их выходах появляются отсчеты информационной составляющей, усредненные на интервале элементарного символа канальной ортогональной последовательности, и отсчеты шумовой составляющей. Причем, на интервале информационного символа на выходах в КК СК (30.1) и (30.2) появятся по N отсчетов. Вариант технической реализации КК СК (30,1) и (30.2) и порядок их работы представлен в [7, фиг. 2а].

Отсчеты информационной составляющей с выхода КК СК (30.1) поступают на первый вход Инт. (29.2), и на вход KB (18.2), а с выхода КК СК (30.2) - на первый вход Инт. (29.3) и на вход KB (18.2). В интеграторах (29.2) и (29.3) все отсчеты, поступающие на интервале длительности информационного символа (интервале длительности канальной ортогональной последовательности), суммируются. По окончании цикла формирования канальных ортогональных последовательностей (окончания информационного символа) с (К+1)-го выхода ГКОКП (23) на вторые входы Инт. (29.2) и (29.3) через седьмой вход СК (15) поступает импульс, который переносит содержимое интеграторов в виде импульса положительной или отрицательной полярности на соответствующие входы компараторов (31.1) и (31.3), (31.2) и (31.4), а также на первый вход Вн (32.1), второй вход Вн (32.2) и на первый вход Вн (32.3), второй вход Вн (32.4) соответственно.

В компараторах (31.3) и (31.4) поток разнополярных импульсов, поступающих на их входы с соответствующих выходов интеграторов (29.2) и (29.3), преобразуются в последовательности информационных символов. С выхода КМ (31.3) последовательность информационных символов поступает на первый вход ДК (34), на шестой выход СК (15) и на второй вход П (9.6), а с выхода КМ (31.4) - на второй вход ДК (34), на пятый выход СК (15) и на второй вход П (9.7).

В ДК (34) информационные символы, поступившие на его первый и второй входы, с помощью сигналов, поступающих на его третий (с (К+1)-го выхода ГКОКП (23)) и четвертый (с второго выхода ГМОКП (24)) входы, группируются в комбинации по р символов в каждой, в соответствии с установленным алгоритмом происходит декодирование принятой комбинации символов (устранение избыточности, обнаружение и устранение ошибочно принятых символов и т.д.) и обеспечивается вывод декодированной информации, переданной в синфазном канале, через первый выход ДК (34) на первый выход канала, а переданной в квадратурном канале - через второй выход ДК (34) на второй выход канала. Вариант технической реализации ДК (34) и порядок его работы представлен в [7, фиг. 3а].

1.2. Работа служебного канала в режиме формирования сигналов управления устройствами АРУ приемника. Формирование сигналов управления устройствами АРУ (12.1), (12.2) и (12.3) начинается с момента совпадения начал маскирующей последовательности, формируемой ГМОКП (24), и принятой маскирующей последовательности. С этого момента на входы KB (18.2) и (18.3) с соответствующих выходов КК СК (30.1) и (30.2) поступают отсчеты принятой информационной и шумовой составляющих в соответствующем (синфазном или квадратурном) канале. Следует заметить, что отсчеты информационной составляющей, в зависимости от знака переданного информационного символа, на входе KB (18.2) и (18.3) могут быть положительными или отрицательными. С выхода KB (18.2) уже положительные отсчеты поступают на первый вход См (10.3) и через девятый выход СК (15) на вход устройства АРУ (12.3), а с выхода KB (18.3) - на второй вход См (10.3) и через десятый выход СК (15) на вход устройства АРУ (12.2). Сигналы, поступившие на первый и второй входы См (10.3), суммируются в нем и с его выхода через третий выход СК (15) поступают на вход устройства АРУ (12.1). В устройствах АРУ (12.1), (12.2) и (12.3) на основе поступившей на их входы информации (отсчеты информационной и шумовой составляющих) формируются управляющие сигналы, которые подаются на вторые входы соответствующих усилителей (УВЧ (16), УПЧ (14.1) и (14.2) соответственно) для изменения их коэффициента усиления в соответствии с уровнем принятого сигнала.

1.3. Работа служебного канала в режиме формирования сигналов управления для слежения за тактовой частотой по принимаемому информационному сигналу. Процесс формирования сигнала о величине рассогласования тактовых частот по принимаемому информационному сигналу происходит следующим образом. На первый вход См2 (26.3) с выхода См2 (26.4) поступает результирующая последовательность вида П01_С, а с выхода См2 (26.5) на первый вход См2 (26.2) - результирующая последовательность вида П02_S. На вторые входы См2 (26.2) и (26.3) через восьмой вход СК (15) с выхода УТГ (27) поступает последовательность тактовых импульсов. Результаты сложения в См2 (26.2) и (26.3) (обозначим результаты сложения как последовательности П01_ст и П02_SТ соответственно) с их выходов поступают на третьи входы соответствующих КК ТЧ (35.1) и (35.2). Через первый вход СК (15) на первые входы КК ТЧ (35.1) и (35.2) в цифровой форме поступают видеосигнал и шумовая составляющая из синфазного канала, а на вторые входы КК ТЧ (35.1) и (35.2) видеосигнал и шумовая составляющая из квадратурного канала.

В результате преобразований в КК ТЧ (35.1) и (35.2) осуществляется свертка поступивших на их входы сигналов, а на их выходах появляются сигналы, несущие информацию о величине смещения по времени тактовых частот принимаемого и опорного сигналов. Сигналы с выходов КК ТЧ (35.1) и (35.2) подаются на соответствующие первые входы П (9.6) и (9.7), на вторые входы которых поступают сигналы с выходов КМ (31.3) и (31.4) соответственно. В перемножителях (31.3) и (31.4) с поступивших на их первые входы сигналов «снимается» информационная составляющая, т.е. исключается влияние передаваемой информации на оценку величины задержки т. Далее сигналы с выходов перемножителей (31.3) и (31.4) поступают на первый и второй входы См (10.4), соответственно, в котором формируется результирующий сигнал ошибки, пропорциональный величине временного рассогласования тактовых частот принятого и опорного сигналов.

С выхода См (10.4) через четвертый выход СК (15) и открытый ЭК (19.5) результирующий сигнал ошибки поступает на вход ФОЗ (28), замыкая петлю слежения за тактовой частотой.

Фактически слежение за тактовой частотой по информационному сигналу начинается с момента подключения четвертого выхода СК (15) к входу ФОЗ (28), т.е. с момента поступления сигнала с выхода ПУ (21.2) на открытие ЭК (19.5) и закрытие ЭК (19.1) и (19.4).

Вариант технической реализации КК ТЧ (35.1), (35.2) и порядок их работы представлен в [7, фиг. 2в].

1.4. Работа служебного канала при формировании сигналов, обеспечивающих работу УИН ((33.0 и (Y33.2). Процесс формирования сигналов, обеспечивающих работу УИН, начинается с момента совпадения начал маскирующей последовательности, формируемой ГМОКП (24), и принятой маскирующей последовательности. Рассмотрим этот процесс применительно к синфазному каналу. После совпадения начал последовательностей на выходе Инт. (29.2) появляются сигналы положительной или отрицательной полярности, которые с его выхода поступают на первый вход Вн (32.1), второй вход Вн (32.2) и вход компаратора (31.1). Пусть на выходе Инт. (29.2) появляется сигнал положительной полярности. В этом случае компаратором (31.1) из него будет сформирован управляющий сигнал положительный полярности, который с его выхода поступает на второй вход Вн (32.1) (и открывает его), а через Инв. (25.4) - на первый вход Вн (32.2) (и блокирует прохождение сигнала через него). Следовательно, сигнал положительной полярности с выхода Инт. (29.2) через открытый Вн (32.1) поступает на вход УИН (33.1).

Если на выходе Инт. (29.2) будет сформирован сигнал отрицательной полярности, то, в этом случае, компаратором (31.1) будет сформирован управляющий сигнал отрицательный полярности, который с его выхода поступает на второй вход Вн (32.1) (и блокирует прохождение сигнала через него), а через Инв. (25.4) - на первый вход Вн (32.2) (и открывает его). Тогда, сигнал отрицательной полярности с выхода Инт. (29.2) через открытый Вн (32.2) и Инв. (25.3) поступает на вход УИН (33.1), но уже как сигнал положительной полярности. Из изложенного выше следует, что независимо от полярности сигнала на выходе Инт. (29.2) на вход УИН (33.1) всегда поступает сигнал положительной полярности.

Аналогичные рассуждения справедливы для процесса формирования сигналов, обеспечивающих работу УИН (33.2) (применительно к квадратурному каналу).

УИН (33.1) и (33.2) представляют собой источники напряжения, управляемые напряжением, причем значение напряжения на их выходах зависит от управляющего входного напряжения. Общие принципы создания УИН (33.1) и (33.2) описаны в [8 (п. 4.15; рис. 4.9 г)].

2. Работа информационного канала. Работу ИК рассмотрим по структурной схеме, представленной на фиг. 3 и 4. ИК обеспечивает выделение информации из принятых приемником сигналов с квадратурной m-ичной амплитудно-инверсной модуляцией. Выделение информации в ИК начинается с момента совпадения начал маскирующей последовательности, формируемой ГМОКП (24), с принятой маскирующей последовательностью.

С выхода АЦП (7.3) на первый вход ИК (22.1), а, следовательно, и на первые входы КК ИК (36.1) и (36.2), а с выхода АЦП (7.4) на второй вход ИК (22.1), а следовательно, и на вторые входы КК ИК (36.1) и (36.2) подаются видеосигналы в цифровой форме.

На третий вход ИК (22.1), а следовательно, и на первый вход См2 (26.6) со второго выхода ГКОКП (23) поступает опорная канальная ортогональная кодовая последовательность , а на четвертый вход ИК (22.1), а следовательно, и на первый вход См2 (26.7) с (К-1)-го выхода ГКОКП (23) поступает опорная канальная ортогональная кодовая последовательность .

На пятый вход ИК (22.1), а следовательно, и на вторые входы См2 (26.6) и См2 (26.7) с первого выхода ГМОКП (24) поступает опорная маскирующая ортогональная кодовая последовательность П0.

В См2 (26.6) происходит сложение по модулю два двух последовательностей П0 и . Результирующая последовательность с выхода См2 (26.6) подается на третий вход КК ИК (36.2). В См2 (26.7) происходит сложение по модулю два двух последовательностей П0 и . Результирующая последовательность с выхода См2 (26.7) подается на третий вход КК ИК (36.1).

В квадратурных корреляторах ИК (36.1) и (36.2) происходит перемножение принятых сигналов (видеосигналов в цифровой форме) с результирующими последовательностями П01_с и П02_S. (в результате их перемножения с принятых сигналов «снимается» маскирующая последовательность П0). Результаты перемножения в КК ИК (36.1) используются для формирования отсчетов информационной составляющей, переданной в синфазном канале, и шумовой составляющей и выделения информационной составляющей сигнала, переданного в синфазном канале, из принятого в синфазном и квадратурном каналах видеосигнала, а в КК ИК (36.2) - для формирования отсчетов информационной составляющей, переданной в квадратурном канале, и шумовой составляющей и выделения информационной составляющей сигнала, переданного в квадратурном канале, из принятого в синфазном и квадратурном каналах видеосигнала.

После преобразований сигналов в КК ИК (36.1) и (36.2) на их выходах появляются отсчеты информационной составляющей, усредненные на интервале элементарного символа канальной ортогональной последовательности, и отсчеты шумовой составляющей. Причем, на интервале информационного символа на выходах в КК ИК (36.1) и (36.2) появятся по N отсчетов. Вариант технической реализации КК ИК (36.1) и (36.2) и порядок их работы представлен в [7, фиг. 2а].

Отсчеты информационной составляющей с выхода КК ИК (36.1) поступают на первый вход Инт. (29.4), а с выхода КК ИК (36.2) - на первый вход Инт. (29.5). В интеграторах (29.4) и (29.5) все отсчеты, поступающие на интервале длительности информационного символа (на интервале длительности канальной ортогональной последовательности), суммируются. По окончании цикла формирования канальных ортогональных последовательностей (окончания информационного символа) с (К+1)-го выхода ГКОКП (23) на вторые входы Инт. (29.4) и (29.5) через шестой вход ИК (22.1) поступает импульс, который переносит содержимое интеграторов в виде импульса положительной или отрицательной полярности на соответствующие входы компараторов (31.5) и (31.6), а также на первые входы Вн (32.5), (32.6) и (32.7), (32.8) соответственно.

Пусть на выходе Инт. (29.4) (синфазный канал) появляется импульс отрицательной полярности. В этом случае, компаратором (31.5) будет сформирован управляющий сигнал отрицательный полярности, который с его выхода поступает на второй вход ДС АИМ (37.1), на второй вход Вн (32.5) (и блокирует прохождение сигнала через него) и через Инв. (25.8) - на второй вход Вн (32.6) (и открывает его). Тогда, сигнал отрицательной полярности с выхода Инт. (29.4) через открытый Вн (32.6) и Инв. (25.7) поступает на первый вход ДС АИМ (37.1), но уже как сигнал положительной полярности.

Пусть на выходе Инт. (29.5) (квадратурный канал) появляется импульс положительной полярности. В этом случае, компаратором (31.6) будет сформирован управляющий сигнал положительный полярности, который с его выхода поступает на второй вход ДС АИМ (37.2), на второй вход Вн (32.7) (и открывает его) и через Инв. (25.10) на второй вход Вн (32.8) (и блокирует прохождение сигнала через него). Тогда, сигнал положительной полярности с выхода Инт. (29.5) через открытый Вн (32.7) поступает на первый вход ДС АИМ (37.2).

Из изложенного выше следует, что независимо от полярности сигнала на выходах Инт. (29.4) и (29.5) на первые входы ДС АИМ (37.1) и (37.2) всегда поступает сигнал положительной полярности, а на их вторые входы - сигналы той полярности, которая сформирована на выходах Инт. (29.4) и (29.5), а следовательно, и на выходах КМ (31.5) и (31.6).

В ДС АИМ (37.1) и (37.2) происходит преобразование принятых сигналов к виду, в котором они были сформированы в синфазном и квадратурном каналах передатчика до их модуляции (т.е. происходит процесс демодуляции). Работу демодуляторов сигналов с m-ичной амплитудно-инверсной модуляцией рассмотрим на примере ДС АИМ (37.1) по структурной схеме, представленной на фиг. 4.

На первый вход ДС АИМ (37.1), а следовательно, и на первые входы всех пороговых устройств (21.i), где i принимает значения от 3 до 2+2^(m-1), поступают информационные импульсы разной амплитуды.

На второй вход ДС АИМ (37.1), а следовательно, и на (2^(m-1)+1)-й вход Ш (41) с выхода компаратора (31.5) информационного канала поступает сигнал положительный или отрицательной полярности.

На третий вход ДС АИМ (37.1), а следовательно, и на вход РДН (40) с выхода УИН (33.1) через одиннадцатый выход СК (15) и восьмой вход ИК (22.1) подается базовое напряжение, значение которого определяет размер шкалы амплитуд принимаемых сигналов.

На четвертый вход ДС АИМ (37.1), а следовательно, на (2^(m-1)+2)-й вход Ш (41) через шестой вход ИК (22.1) и ЛЗ (20.2) поступают импульсы с (К+1)-го выхода ГКОКП (23). Время задержки ЛЗ (20.2) определяется длительностью переходных процессов при преобразовании принятого сигнала (амплитуды) в кодовую группу из двоичных символов.

В РДН (40) из поступившего на его вход базового напряжения формируются 2^(m-1) опорных напряжений, величина которых соответствует нижним уровням пороговых значений соответствующих интервалов напряжений принимаемых сигналов. Опорные напряжения, соответствующие нижним уровням интервалов напряжений, с выходов РДН (40) (с 1 по 2^(m-1)) подаются на вторые входы соответствующих пороговых устройств (21.i, где i принимает значения от 3 до 2+2^(m-1)) и выполняют функции порога. Причем самое большое (максимальное) значение порога подается с первого выхода РДН (40) на второй вход третьего порогового устройства (21.i, i=3), а минимальное значение порога - с (2^(m-1))-го выхода РДН (40) на второй вход (2+2^(m-1))-го порогового устройства (21.i, i=2+2^(m-1)).

Пусть на первый вход ДС АИМ (37.1), а следовательно, и на первые входы всех пороговых устройств (21.i, где i принимает значения от 3 до 2+2^(m-1)) поступает информационный сигнал, величина которого превышает порог, установленный в третьем пороговом устройстве (21.i, i=3). В этом случае поступивший информационный сигнал превысит порог во всех пороговых устройствах и на их выходах появятся сигналы, которые поступят:

с выхода третьего порогового устройства (21.i, i=3) - на первый вход Ш (41) и на вход восьмого инвертора (25.j, j=8), с выхода которого сигнал поступает на первый вход первого логического элемента «И» (42.s, s=1), обеспечивая блокировку прохождения через него сигнала с выхода четвертого порогового устройства (21.i, i=4) на второй вход Ш (41);

с выхода i-го порогового устройства (21.i), где i принимает значения от 4 до (1+2^(m-1)), - на второй вход s-го логического элемента «И» (42.s,), где s=i-3 и на вход j-го инвертора (25.j), где j=i+5, с выхода которого сигнал поступает на первый вход s-го логического элемента «И» (42.s, где s=i-2), обеспечивая блокировку прохождения через него сигнала с выхода (i+1)-го порогового устройства (21.i, где i=i+1) на (i-1)-й вход Ш (41);

с выхода (2+2^(m-1))-го порогового устройства (21.i, где i=2+2^(m-1)) на второй вход s-го логического элемента «И» (42. s), где s=i-3, но, прохождение этого сигнала через этот логический элемент «И» на 2^(m-1)-й вход Ш (41) заблокировано (по его первому входу) сигналом с выхода j-го инвертора (25.j), где j=6+2^(m-1).

Из изложенного выше следует, что в рассматриваемом случае информационные сигналы, поступившие на первый и второй входы ДС АИМ (37.1), в Ш (41) поступят только через его первый и (2^(m-1)+1)-й входы.

Рассмотрим еще один случай. Пусть на первый вход ДС АИМ (37.1) поступает информационный сигнал, величина которого превысит порог только в (2+2^(m-1))-м пороговом устройстве (21.i, где i=(2+2^(m-1)). В этом случае только на выходе (2+2^(m-1))-го порового устройства появится информационный импульс, который поступит на второй вход (2^(m-1)-1)-го логического элемента «И», а с его выхода на - на (2^(m-1))-й вход Ш (41), поскольку на первом входе (2^(m-1)-1)-го логического элемента «И» присутствует разрешающий сигнал.

Из рассмотренного случая следует, что информационные сигналы, поступившие на первый и второй входы ДС АИМ (37.1), в Ш (41) поступят только через его (2^(m-1))-й и (2^(m-1)+1)-й входы.

В зависимости от сочетания входов, на которые поступили информационные сигналы, в Ш (41) формируется кодовая группа, состоящая из двоичных символов. Сигналом, поступающим на четвертый вход ДС АИМ (37.1), а следовательно, и на (2^(m-1)+2)-й вход Ш (41), сформированная им m-значная кодовая группа через его m выходов и т выходов ДС АИМ (37.1) параллельным кодом поступает на m входов (с 1 по m) БР (39) и записывается в его четные ячейки.

Аналогично, сформированная в ДС АИМ (37.2) m-значная кодовая группа, через его m выходов параллельным кодом поступает на m входов (с m+1 по 2m) БР (39) и записывается в его нечетные ячейки.

Импульсами, поступающими на (2m+1)-й вход БР (39) от УТГ (27) через седьмой вход ИК (22) и делитель частоты 2N/m (38), кодовая комбинация, состоящая из 2m символов, последовательным кодом за время длительности информационного символа (длительности канальной ортогональной кодовой последовательности N) выводится из БР (39), а следовательно, и из информационного канала в устройство обработки информации (на схеме не показано).

Работа приемника в режиме слежения за несущей частотой. Процесс формирования сигнала о величине рассогласования несущей и опорной частот происходит следующим образом (см. фиг. 1).

Сигнал с выхода УПЧ (14.1) (синфазный канал) поступает на первый вход ПЧ (5.1), а с выхода УПЧ (14.2) (квадратурный канал) - на первый вход ПЧ (5.2). На вторые входы ПЧ (5.1) и ПЧ (5.2) подается сигнал с выхода ОГ (11). Причем на второй вход ПЧ (5.2) непосредственно, а на второй вход ПЧ (5.1) - через ФВ (1.2).

В ПЧ (5.1) и (5.2) в результате перемножения сигналов, поступивших на их входы, на их выходах появляются составляющие суммарной и разностной частот сигнала и шума.

Составляющие суммарной частоты сигнала и шума подавляются ШФНЧ (6.1) и (6.2), а составляющие разностной частоты (видеосигнал) проходят через ШФНЧ (6.1) и (6.2) и подаются на входы АЦП (7.1) и (7.2) соответственно, в которых видеосигнал преобразуется в цифровую форму.

С выхода АЦП (7.2) видеосигнал в цифровой форме подается на первые входы КК НЧ (8.1) и (8.2), а с выхода АЦП (7.1) - на вторые входы КК НЧ (8.1) и (8.2).

На третий вход КК НЧ (8.1) с седьмого выхода СК (15) поступает результирующая последовательность П01, а на третий вход КК НЧ (8.2) с восьмого выхода СК (15) поступает результирующая последовательность П02.

В КК НЧ (8.1) и (8.2) осуществляется свертка сигналов, поступивших на их входы, а на их выходах появляются отсчеты информационной составляющей, отсчеты шумовой составляющей и составляющей о рассогласовании несущей и опорной частот, усредненные на интервале информационного символа.

Вариант технической реализации и порядок работы КК НЧ (8.1) и (8.2) представлен в [7, фиг. 2б].

С выхода КК НЧ (8.1) отчеты информационной и шумовой составляющих, а также составляющей о рассогласовании несущей и опорной частот поступают на первый вход П (9.1). На второй вход П (9.1) поступает сигнал с шестого выхода СК (15), который компенсирует влияние информационной составляющей на оценку величины сигнала о рассогласовании несущей и опорной частот.

С выхода КК НЧ (8.2) отчеты информационной и шумовой составляющих, а также составляющей о рассогласовании несущей и опорной частот поступают на первый вход П (9.2). На второй вход П (9.2) поступает сигнал с пятого выхода СК (15), который компенсирует влияние информационной составляющей на оценку величины сигнала о рассогласовании несущей и опорной частот.

Сигнал с выхода П (9.1) поступает на первый вход См (10.1), а сигнал с выхода П (9.2) - на второй вход См (10.1). В См (10.1) происходит сложение сигналов, поступивших на его входы. Суммарный сигнал с выхода См (10.1) поступает на вход фильтра фазовой ошибки (4). В результате фильтрации сигнала в нем формируется результирующее напряжение ошибки, которое с его выхода через управляющий элемент (3.1) поступает на вход УГ (2) и изменяет его частоту таким образом, чтобы ликвидировать имеющееся рассогласование по фазе частоты входного сигнала относительно частоты опорного генератора, замыкая петлю слежения за несущей частотой.

Из изложенного выше следует, что:

1. Поставленная цель («разработка многоканального устройства, позволяющего обеспечить надежный прием сигналов с квадратурной амплитудно-инверсной модуляцией») достигнута;

2. Предложенное техническое решение, по сравнению с прототипом, обеспечивает более высокую спектральную эффективность (приблизительно в m раз) [6], а по сравнению с устройствами, реализующими метод квадратурной амплитудной модуляции (при одинаковой спектральной эффективности, определяемой величиной m), обеспечивает выигрыш в энергетике приблизительно 6 дБ [5].

Источники информации

1. Новые стандарты широкополосной радиосвязи на базе технологии W-CDMA, М.: Международный центр научно-технической информации, 1999, стр. 38-58.

2. Vijay K. Garg. IS-95 CDMA and cdma2000 Cellular/PCS Systems Implementation. Pretice Hall, PTR, 2000.

3. Патент на изобретение №2494550, приоритет изобретения 19.12.2011 г., опубл. 27.09.2013 г. Бюл. №27.

4. Проксис Дж. Цифровая связь: Пер. англ. / Под ред. Д.Д. Кловского. - М.: Радио и связь, 2000. - 800 с.

5. Сивов В.А., Васильев В.А., Моисеев В.Ф., Савельева М.В., Филатов В.И. Спектрально-энергетическая эффективность квадратурной амплитудно-инверсной модуляции сигналов в системах радиосвязи с кодовым разделением каналов. Электросвязь, №2, 2015, с. 22-24.

6. Патент на изобретение №2553083. Приоритет изобретения 30.01.2014 г., опубл. 10.06.2015 г. Бюл. №16.

7. Патент на изобретение №2544767. Приоритет изобретения 08.11.2013 г., опубл. 20.03.2015 г. Бюл. №8.

8. Бессонов Л.А. Теоретические основы электротехники. Электрические цепи. - 9-е изд., перераб. и доп. - «Высшая школа», 1996. - 638 с.

Изобретение относится к области радиосвязи и может найти применение в системах беспроводного доступа, сухопутной подвижной и спутниковой связи, призванных функционировать в условиях ограничений на выделенный частотный ресурс и энергетику. Приемник с кодовым разделением каналов с высокой структурной скрытностью передаваемых сигналов содержит, в том числе, служебный канал, (К-1) информационных каналов, усилитель высокой частоты, первый и второй усилители промежуточной частоты, первое, второе и третье устройства автоматической регулировки усиления и линии задержки, а также соответствующие связи между ними, благодаря чему удалось обеспечить надежный прием сигналов с квадратурной m-ичной амплитудно-инверсной модуляцией и повысить спектральную эффективность системы связи. 3 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Многоканальный приемник с кодовым разделением каналов для приема сигналов с квадратурной m-ичной амплитудно-инверсной модуляцией, в состав которого входят последовательно соединенные фильтр фазовой ошибки, первый управляющий элемент и управляемый генератор, выход которого через первый фазовращатель соединен со вторым входом пятого преобразователя частоты, второй вход третьего преобразователя частоты соединен с выходом управляемого генератора, первые входы третьего и пятого преобразователей частоты объединены, а также последовательно соединенные фильтр ошибки по задержке, второй управляющий элемент, управляемый тактовый генератор, а также первый фильтр промежуточной частоты, вход которого соединен с выходом третьего преобразователя частоты, и второй фильтр промежуточной частоты, вход которого соединен с выходом пятого преобразователя частоты, а также последовательно соединенные первый преобразователь частоты, первый широкополосный фильтр нижних частот и первый аналого-цифровой преобразователь, а также последовательно соединенные второй преобразователь частоты, второй широкополосный фильтр нижних частот и второй аналого-цифровой преобразователь, а также последовательно соединенные четвертый преобразователь частоты, третий широкополосный фильтр нижних частот, третий аналого-цифровой преобразователь и последовательно соединенные шестой преобразователь частоты, четвертый широкополосный фильтр нижних частот и четвертый аналого-цифровой преобразователь, причем вторые входы первого и шестого преобразователей частоты объединены и через второй фазовращатель на π/2 соединены с выходом опорного генератора, вторые входы второго и четвертого преобразователей частоты объединены и соединены с выходом опорного генератора, последовательно соединенные первый квадратурный коррелятор цепи слежения за несущей частотой и первый перемножитель, выход которого соединен с первым входом первого сумматора, последовательно соединенные второй квадратурный коррелятор цепи слежения за несущей частотой и второй перемножитель, выход которого соединен со вторым входом первого сумматора, выход первого сумматора соединен с входом фильтра фазовой ошибки, первые входы первого и второго квадратурных корреляторов цепи слежения за несущей частотой объединены и соединены с выходом второго аналого-цифрового преобразователя, вторые входы первого и второго квадратурных корреляторов цепи слежения за несущей частотой объединены и соединены с выходом первого аналого-цифрового преобразователя, (К+1)-й выход генератора канальных ортогональных кодовых последовательностей соединен со вторым входом первого интегратора, выход которого через второе пороговое устройство соединен с объединенными вторыми входами первого, четвертого и пятого электронных ключей, а также последовательно соединенные третий перемножитель и пятый широкополосный фильтр нижних частот, выход которого подключен к первому входу второго сумматора, последовательно соединенные четвертый перемножитель и шестой широкополосный фильтр нижних частот, выход которого подключен ко второму входу второго сумматора, первый и второй входы третьего перемножителя объединены, первый и второй входы четвертого перемножителя объединены, последовательно соединенные согласованный фильтр, первый квадратор, первый электронный ключ и первое пороговое устройство, выход которого соединен с первыми входами генератора канальных ортогональных кодовых последовательностей и генератора маскирующей ортогональной кодовой последовательности, последовательно соединенные первый сумматор по модулю два, пятый перемножитель и четвертый электронный ключ, выход которого подключен к входу фильтра ошибки по задержке, выход второго сумматора соединен с входом согласованного фильтра, выход согласованного фильтра соединен с входом первого инвертора и с первым входом третьего электронного ключа, выход первого инвертора соединен с первым входом второго электронного ключа, выход которого соединен с входом второго инвертора, выходы второго инвертора и третьего электронного ключа объединены и соединены с первым входом первого сумматора по модулю два, (К+2)-й выход генератора канальных ортогональных кодовых последовательностей соединен с объединенными вторыми входами второго и третьего электронных ключей, выход управляемого тактового генератора соединен со вторыми входами первого сумматора по модулю два, генератора канальных ортогональных кодовых последовательностей, генератора маскирующей ортогональной кодовой последовательности, отличающийся тем, что в схему приемника дополнительно введены служебный канал, (К-1) информационных каналов, где K принимает значения от 1 до N-1, а N=2ⁿ при n≥1, усилитель высокой частоты, первый и второй усилители промежуточной частоты, первое, второе и третье устройства автоматической регулировки усиления, а также первая линия задержки, причем первый вход усилителя высокой частоты является входом приемника, а его второй вход соединен с выходом первого устройства автоматической регулировки усиления, а выход усилителя высокой частоты соединен с объединенными первыми входами третьего и пятого преобразователей частоты, выход первого фильтра промежуточной частоты соединен с первым входом первого усилителя промежуточной частоты, а выход второго фильтра промежуточной частоты соединен с первым входом второго усилителя промежуточной частоты, второй вход первого усилителя промежуточной частоты соединен с выходом третьего устройства автоматической регулировки усиления, а второй вход второго усилителя промежуточной частоты соединен с выходом второго устройства автоматической регулировки усиления, выход первого усилителя промежуточной частоты соединен объединенными первым и вторым входами третьего перемножителя, а также с первыми входами первого и четвертого преобразователей частоты, выход второго усилителя промежуточной частоты соединен с объединенными первым и вторым входами четвертого перемножителя, а также с первыми входами второго и шестого преобразователей частоты, выход второго сумматора через первую линию задержки соединен со вторым входом пятого перемножителя, выход третьего аналого-цифрового преобразователя соединен с первым входом служебного канала и с первыми входами (К-1) информационных каналов, выход четвертого аналого-цифрового преобразователя соединен со вторым входом служебного канала и со вторыми входами (К-1) информационных каналов, первый выход генератора канальных ортогональных кодовых последовательностей соединен с третьим входом служебного канала, а его К-й выход - с четвертым входом служебного канала, первый выход генератора маскирующей ортогональной кодовой последовательности соединен с пятым входом служебного канала и с пятыми входами (К-1) информационных каналов, второй выход генератора маскирующей ортогональной кодовой последовательности соединен с шестым входом служебного канала, (К+1)-й выход генератора канальных ортогональных кодовых последовательностей соединен с седьмым входом служебного канала и с шестыми входами (К-1) информационных каналов, выход управляемого тактового генератора соединен с восьмым входом служебного канала и с седьмыми входами (К-1) информационных каналов, первый и второй выходы служебного канала являются его информационными выходами, третий выход служебного канала соединен с входом первого устройства автоматической регулировки усиления и с первым входом первого интегратора, четвертый выход служебного канала соединен с первым входом пятого электронного ключа, пятый выход служебного канала соединен со вторым входом второго перемножителя, шестой выход служебного канала соединен со вторым входом первого перемножителя, седьмой выход служебного канала соединен с третьим входом первого квадратурного коррелятора цепи слежения за несущей частотой, восьмой выход служебного канала соединен с третьим входом второго квадратурного коррелятора цепи слежения за несущей частотой, девятый выход служебного канала соединен с входом третьего устройства автоматической регулировки усиления, десятый выход служебного канала соединен со входом второго устройства автоматической регулировки усиления, восьмые входы (К-1) информационных каналов объединены и соединены с одиннадцатым выходом служебного канала, девятые входы (К-1) информационных каналов объединены и соединены с двенадцатым выходом служебного канала, третий вход информационного канала, где принимает значения от 1 до (К-1), соединен с i-м выходом генератора канальных ортогональных кодовых последовательностей, где , четвертый вход информационного канала соединен с j-ым выходом генератора канальных ортогональных кодовых последовательностей, где , причем i≠j, если i=j, то j=i+1.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что служебный канал включает последовательно соединенные первый квадратурный коррелятор служебного канала, второй интегратор, третий компаратор и декодер, последовательно соединенные второй квадратурный коррелятор служебного канала, третий интегратор, четвертый компаратор, выход которого соединен со вторым входом декодера, первые входы первого и второго квадратурных корреляторов служебного канала объединены и являются первым входом служебного канала, вторые входы первого и второго квадратурных корреляторов служебного канала объединены и являются вторым входом служебного канала, последовательно соединенные первый квадратурный коррелятор цепи слежения за тактовой частотой, шестой перемножитель и четвертый сумматор, последовательно соединенные второй квадратурный коррелятор цепи слежения за тактовой частотой, седьмой перемножитель, выход которого соединен с вторым входом четвертого сумматора, последовательно соединенные второй квадратор и третий сумматор, выход которого является третьим выходом служебного канала, последовательно соединенные первый компаратор, четвертый инвертор, второй управляемый вентиль, третий инвертор и первый управляемый источник напряжения, выход которого является одиннадцатым выходом служебного канала, последовательно соединенные второй компаратор, шестой инвертор, четвертый управляемый вентиль, пятый инвертор и второй управляемый источник напряжения, выход которого является двенадцатым выходом служебного канала, первый вход первого управляемого вентиля, второй вход второго управляемого вентиля и вход первого компаратора объединены и соединены с выходом второго интегратора, а выход первого управляемого вентиля соединен с входом первого управляемого источника напряжения, второй вход первого управляемого вентиля соединен с выходом первого компаратора, первый вход третьего управляемого вентиля, второй вход четвертого управляемого вентиля и вход второго компаратора объединены и соединены с выходом третьего интегратора, а выход третьего управляемого вентиля соединен с входом второго управляемого источника напряжения, второй вход третьего управляемого вентиля соединен с выходом второго компаратора, первые входы первого и второго квадратурных корреляторов цепи слежения за тактовой частотой объединены и соединены с первым входом служебного канала, вторые входы первого и второго квадратурных корреляторов цепи слежения за тактовой частотой объединены и соединены с вторым входом служебного канала, первые входы четвертого и пятого сумматоров по модулю два объединены и являются пятым входом служебного канала, вторые входы второго и третьего сумматоров по модулю два объединены и являются восьмым входом служебного канала, второй вход четвертого сумматора по модулю два соединен с третьим входом служебного канала, второй вход пятого сумматора по модулю два соединен с четвертым входом служебного канала, выход пятого сумматора по модулю два соединен с восьмым выходом служебного канала, а также с третьим входом второго квадратурного коррелятора служебного канала и с первым входом второго сумматора по модулю два, выход четвертого сумматора по модулю два соединен с седьмым выходом служебного канала, а также с третьим входом первого квадратурного коррелятора служебного канала и с первым входом третьего сумматора по модулю два, выход третьего сумматора по модулю два соединен с третьим входом второго квадратурного коррелятора цепи слежения за тактовой частотой, выход второго сумматора по модулю два соединен с третьим входом первого квадратурного коррелятора цепи слежения за тактовой частотой, вторые входы второго и третьего интеграторов и третий вход декодера объединены и соединены с седьмым входом служебного канала, четвертый вход декодера соединен с шестым входом служебного канала, первый выход декодера соединен с первым выходом служебного канала, второй выход декодера соединен с вторым выходом служебного канала, выход четвертого сумматора соединен с четвертым выходом служебного канала, шестой выход служебного канала и второй вход шестого перемножителя объединены и подключены к выходу третьего компаратора, второй вход седьмого перемножителя и пятый выход служебного канала объединены и подключены к выходу четвертого компаратора, выход второго квадратора является девятым выходом служебного канала, десятый выход служебного канала и второй вход третьего сумматора объединены и подключены к выходу третьего квадратора, выход первого квадратурного коррелятора служебного канала соединен с входом второго квадратора, а выход второго квадратурного коррелятора служебного канала соединен с входом третьего квадратора.

3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что каждый информационный канал включает первый и второй квадратурные корреляторы информационного канала, четвертый и пятый интеграторы, пятый, шестой, седьмой и восьмой управляемые вентили, седьмой, восьмой, девятый и десятый инверторы, пятый и шестой компараторы, шестой и седьмой сумматоры по модулю два, вторую линию задержки, буферный регистр, первый и второй демодуляторы m-ичных амплитудно-инверсных сигналов и делитель частоты, причем первые входы первого и второго квадратурных корреляторов информационного канала объединены и являются первым входом информационного канала, а их вторые входы также объединены и являются вторым входом информационного канала, первый вход четвертого интегратора соединен с выходом первого квадратурного коррелятора информационного канала, а его выход - с входом пятого компаратора и первыми входами пятого и шестого управляемых вентилей, выходы пятого управляемого вентиля и седьмого инвертора объединены и соединены с первым входом первого демодулятора m-ичных амплитудно-инверсных сигналов, вход восьмого инвертора и вторые входы пятого управляемого вентиля и первого демодулятора m-ичных амплитудно-инверсных сигналов объединены и соединены с выходом пятого компаратора, выход восьмого инвертора соединен с вторым входом шестого управляемого вентиля, первый вход пятого интегратора соединен с выходом второго квадратурного коррелятора информационного канала, а его выход - с входом шестого компаратора и первыми входами седьмого и восьмого управляемых вентилей, выходы седьмого управляемого вентиля и девятого инвертора объединены и соединены с первым входом второго демодулятора m-ичных амплитудно-инверсных сигналов, вход десятого инвертора и вторые входы седьмого управляемого вентиля и второго демодулятора m-ичных амплитудно-инверсных сигналов объединены и соединены с выходом шестого компаратора, выход десятого инвертора соединен с вторым входом восьмого управляемого вентиля, первый вход шестого сумматора по модулю два является третьим входом информационного канала, а его выход соединен с третьим входом второго квадратурного коррелятора информационного канала, первый вход седьмого сумматора по модулю два является четвертым входом информационного канала, а его выход соединен с третьим входом первого квадратурного коррелятора информационного канала, вторые входы шестого и седьмого сумматоров по модулю два объединены и являются пятым входом информационного канала, вторые входы четвертого и пятого интеграторов и вход второй линии задержки объединены и являются шестым входом информационного канала, четвертые входы первого и второго демодулятора m-ичных амплитудно-инверсных сигналов объединены и соединены с выходом второй линии задержки, i-й выход первого демодулятора m-ичных амплитудно-инверсных сигналов соединен с i-м входом буферного регистра, где i принимает значения от 1 до m, где m - значность m-ичной амплитудно-инверсной модуляции, i-й выход второго демодулятора m-ичных амплитудно-инверсных сигналов соединен с j-м входом буферного регистра, где i принимает значения от 1 до m, а j принимает значения от m+1 до 2m, вход делителя частоты является седьмым входом информационного канала, а его выход соединен с (2m+1)-м входом буферного регистра, третий вход первого демодулятора m-ичных амплитудно-инверсных сигналов является восьмым входом информационного канала, третий вход второго демодулятора m-ичных амплитудно-инверсных сигналов является девятым входом информационного канала, выход буферного регистра является выходом информационного канала.

4. Устройство по п. 3, отличающееся тем, что демодулятор m-ичных амплитудно-инверсных сигналов включает I пороговых устройств, где I=2^(m-1), J инверторов, где J=2^(m-1)-1 и S логических элементов «И», где S=2^(m-1)-1, а также шифратор и резисторный делитель напряжения, причем первые входы I пороговых устройств объединены и являются первым входом демодулятора m-ичных амплитудно-инверсных сигналов, i-й выход резисторного делителя напряжения, где i принимает значения от 1 до I, соединен с вторым входом i-го порогового устройства, где i принимает значения i+2, выход третьего порогового устройства соединен с входом восьмого инвертора и первым входом шифратора, выход i-го порогового устройства, где i принимает значения от 4 до (2^(m-1)+1), соединен с вторым входом s-го логического элемента «И» (s=i-3) и входом j-го инвертора (j=i+5), выход (2+2^(m-1))-го порогового устройства соединен с вторым входом S-ого логического элемента «И», выход j-го инвертора (где j принимает значения от 8 до 6+2^(m-1)) соединен с первым входом s-го логического элемента «И» (где s=j-7), выход s-го логического элемента «И» (где s принимает значения от 1 до 2^(m-1)-1) соединен с i-м входом шифратора (где i=s+1), (2^(m-1)+1)-й вход шифратора является вторым входом демодулятора m-ичных амплитудно-инверсных сигналов, вход резисторного делителя напряжения является третьим входом демодулятора m-ичных амплитудно-инверсных сигналов, (2^(m-1)+2)-й вход шифратора является четвертым входом демодулятора m-ичных амплитудно-инверсных сигналов, i-й выход шифратора (где i принимает значения от 1 до m) является i-м выходом демодулятора m-ичных амплитудно-инверсных сигналов.