УСТРОЙСТВО ПЕРЕДАЧИ ЧЕТВЕРИЧНО-КОДИРОВАННЫХ РАДИОСИГНАЛОВ Российский патент 2020 года по МПК H04L27/36 H04L27/26 

Изобретение относится к технике связи и может быть использовано в синхронных и асинхронных устройствах связи в качестве системы передачи дискретной информации, использующих распространение электромагнитных волн в каналах связи с случайными параметрами сигнала (фазой, амплитудой и поляризацией) метрового и декаметрового диапазонов волн с псевдослучайной перестройкой рабочей частоты (ППРЧ) при воздействии преднамеренных помех.

Известное устройство, описанное в статье Roland Wilson and John Richter "Generation and Performance of Quadraphase Welti Codes for Radar and Synchronization of Coherent and Differentially Coherent PSK" (IEEE Transactions on Communications, vol. COM-27, NO. 9, September 1979, p. 1296-1301) состоит из передающей стороны, которая содержит генератор тактовых импульсов, формирователь D-кодов, фазовый модулятор, генератор радиочастоты, переключатель и фазовращатель, соединенный через канал связи с приемной стороной, которая содержит фазовые демодуляторы, фильтры нижних частот, согласованный фильтр Велти, вычитатель, решающий блок, и использует для передачи четверично-кодированных последовательностей относительную фазовую манипуляцию.

Недостатками такого устройства является низкая помехозащищенность при воздействии преднамеренных импульсных помех в виде последовательности дискретных импульсов и относительно невысокая достоверность в каналах радиосвязи с случайными параметрами сигнала (фазой, амплитудой и поляризацией) метрового и декаметрового диапазонов волн, что ограничивает область применения данной системы.

Известное устройство по патенту РФ №2188516, МПК⁷ H04L 27/26, заявл. 21.05.01, опубл. 27.08.02, Бюл. №24 состоит из передающей части, которая содержит генератор тактовых импульсов, формирователь D-кодов, формирователь сигналов двукратной частотной манипуляции, соединенный через тракт распространения с приемной частью, которая содержит селектор сигналов, блок выделения дополнительных последовательностей, двухканальный согласованный фильтр, вычитатель и решающий блок, и использует для передачи четверично-кодированных последовательностей двукратную частотную манипуляцию.

Недостатками такой системы является низкая помехозащищенность при воздействии преднамеренных импульсных помех в виде последовательности дискретных импульсов и относительно невысокая достоверность в каналах радиосвязи с случайными параметрами сигнала (фазой, амплитудой и поляризацией) метрового и декаметрового диапазонов волн, что ограничивает область применения данной системы.

Наиболее близким по технической сущности и выполняемым функциям к заявленной системе аналогом (прототипом), является устройство передачи четверично-кодированных радиосигналов см., Патент РФ №2208915, МПК⁷ H04L 3/00, заявл. 24.11.02, опубл. 20.07.07, Бюл. №20. Известное устройство содержит передающую часть, состоящую из генератора тактовых импульсов, формирователя D-кодов, формирователя сигналов двукратной частотной манипуляции, модулятора, синтезатора частот, генератора псевдослучайных чисел, тракт распространения, приемную часть, состоящую из демодулятора, синтезатора частот, генератора псевдослучайных чисел, селектора сигналов, генератора тактовых импульсов, блока выделения дополнительных последовательностей, двухканального согласованного фильтра, вычитателя и решающего блока.

Передающая часть содержит генератор тактовых импульсов, выход которого подключен к формирователю D-кодов, формирователь сигналов двукратной частотной манипуляции, первый и второй сигнальные входы которого подключены к выходам соответственно генератора тактовых импульсов и формирователя D-кодов, выход генератора тактовых импульсов подключен к тактовым входам синтезатора частот и генератора псевдослучайных чисел, n-управляющих выходов которого, где n≥2 - целое число, подключены к соответствующим n-управляющим входам синтезатора частот, выход которого подключен к модулирующему входу модулятора, информационный вход которого подключен к выходу формирователя сигналов двукратной частотной манипуляции, выход модулятора является выходом передающей части системы и подключен через тракт распространения к входу приемной части системы, которая одновременно является информационным входом демодулятора, генератор псевдослучайных чисел, n-управляющих выходов которого подключены к соответствующим n-управляющих входов синтезатора частот, выход которого подключен к модулирующему входу демодулятора, выход которого подключен к входу селектора сигналов, выход генератора тактовых импульсов подключен к тактовым входам синтезатора частот и генератора псевдослучайных чисел, селектор сигналов, первый, второй, третий и четвертый информационные выходы которого подключены к соответствующим к первому, второму, третьему и четвертому информационным входам блока выделения дополнительных последовательностей, первый и второй информационные выходы которого подключены соответственно к первому и второму информационным входам двухканального согласованного фильтра, первый и второй информационные выходы которого подключены соответственно к первому и второму информационным входам вычитателя, выход которого подключен к входу решающего блока, выход которого является выходом приемной части системы.

Устройство передачи четверично-кодированных радиосигналов - прототип использует для передачи четверично-кодированной последовательности двукратную частотную манипуляцию с ППРЧ, где нечетные элементы четверично-кодированной последовательности передаются на частотах ƒ₃+ƒ_ППРЧ или ƒ₄+ƒ_ППРЧ, а четные элементы четверично-кодированной последовательности передаются на частотах ƒ₁+ƒ_ППРЧ или ƒ₂+ƒ_ППРЧ, то есть номинал частоты определяет номер дополнительной последовательности в четверично-кодированном радиосигнале.

Недостатками прототипа является низкая помехозащищенность при воздействии взаимных и преднамеренных импульсных помех в виде последовательности дискретных импульсов в каналах радиосвязи с случайными параметрами сигнала (фазой, амплитудой и поляризацией) метрового и декаметрового диапазонов волн, что ограничивает область применения данной системы, это обусловлено тем, что устройство в процессе свертки суммы четверично-кодированного радиосигнала, взаимных и импульсной помехи в виде последовательности дискретных импульсов не полностью декоррелирует помеху, в результате чего повышается вероятность ошибочного приема свернутой четверично-кодированной последовательности.

Задачей изобретения является разработка системы передачи четверично-кодированных радиосигналов, обеспечивающая достижение технического результата, заключающегося в расширении области применения за счет применения второй линии по формированию и сверке дополнительной автокорреляционной функции реализованных на условии выполнения ортогональности по кодовой структуре четверично-кодированных последовательностей, повышения помехозащищенности и достоверности при воздействии взаимных и преднамеренных импульсных помех в виде последовательности дискретных импульсов в каналах связи с случайными параметрами сигнала (фазой, амплитудой и поляризацией) метрового и декаметрового диапазонов волн с ППРЧ для систем с кодовым уплотнением сигналов и систем с множественным доступом.

Для достижения технического результата в известной системе передачи четверично-кодированных радиосигналов, содержащей в передающей части генератор тактовых импульсов, выход которого подключен к тактовому входу формирователя D-кодов, к тактовым входам синтезатора частот и генератора псевдослучайных чисел, первый формирователь сигналов двукратной частотной манипуляции, тактовый и информационный входы которого соответственно подключены к выходам генератора тактовых импульсов и формирователя D-кодов. При этом n-управляющих выходов генератора псевдослучайных чисел, где n≥2 - целое число, подключены к соответствующим n-управляющим входам синтезатора частот, выход которого подключен к модулирующему входу модулятора. Выход модулятора является выходом передающей части системы и подключен через тракт распространения к входу приемной части системы. Приемная часть системы, включает демодулятор, информационный вход которого является входом приемной части системы, а выход демодулятора подключен к входу селектора сигналов. Генератор тактовых импульсов, выход которого подключен к тактовым входам синтезатора частот и генератора псевдослучайных чисел, n-управляющих выходов которого, подключены к соответствующим n-управляющим входам синтезатора частот, выход которого подключен к модулирующему входу демодулятора. Первый, второй, третий и четвертый информационные выходы селектора сигналов соответственно подключены к первому, второму, третьему и четвертому информационным входам блока выделения дополнительных последовательностей, первый и второй информационные выходы которого подключены соответственно к первому и второму информационным входам двухканального согласованного фильтра, первый и второй информационные выходы которого подключены соответственно к первому и второму информационным входам вычитателя, выход решающего блока является выходом приемной части системы. Дополнительно в передающую часть системы введены блок формирования взаиморреляционных функций, блок свертки взаимокорреляционных функций и сумматор автокорреляционных функций. Первый и второй информационные выходы блока выделения дополнительных последовательностей соответственно подключены к первому и второму информационным входам блока формирования взаимокорреляционных функций. Первые и вторые информационные блока формирования взаимокорреляционных функций подключены соответственно к первым и вторым информационным входам блока свертки взаимокорреляционных функций. Информационный выход блока свертки взаимокорреляционных функций соответственно подключены ко второму информационному входу сумматора автокорреляционных функций. Первый информационный вход сумматор автокорреляционных функций подключен к информационному выходу вычитателя, а информационный выход сумматора автокорреляционных функций подключен к информационному входу решающего блока.

Блок формирования взаимокорреляционных функций состоит из первого и второго двухканальных согласованных фильтров, первого и второго вычителей. Первые и вторые информационные входа первого и второго двухканального согласованного фильтра соответственно подключены к первому и второму информационным выходам блока выделения дополнительных последовательностей, а первый и вторые информационные выходы первого и второго двухканального согласованного фильтра соответственно подключены к первым и вторым информационным входам первого и второго вычитателя. Информационные выходы первого и второго вычитателя соответственно подключены к информационным входам первого и второго знакозадающего блока. Информационные выходы первого и второго знакозадающего блока соответственно являются первым и вторым информационными выходами блока формирования взаимокорреляционных функций, а установочный вход первого и второго знакозадающего блока соответственно является установочным входом блока формирования взаимокорреляционных функций.

Блок свертки взаимокорреляционных функций состоит сумматора и линии задержки. Первые и вторые информационные входа вычитателя подключены к первому и второму информационным выходам блока формирования взаимокорреляционных функций, а информационный выход вычитателя подключен к информационному входу линии задержки. Информационный выход линии задержки соответственно являются информационным выходом блока свертки взаимокорреляционных функций.

Благодаря новой совокупности существенных признаков за счет введения блока формирования взаимокорреляционных функций, блока свертки взаимокорреляционных функций и сумматор автокорреляционных функций обеспечивается увеличение помехозащищенности от взаимных и преднамеренной импульсной помехи за счет ортогональности по кодовой структуре четверично-кодированных последовательностей с ППРЧ. Этим достигается возможность расширения области применения заявленной системы, в частности, повышения помехозащищенности и достоверности при воздействии взаимных и преднамеренных импульсных помех в каналах связи с случайными параметрами сигнала (фазой, амплитудой и поляризацией) метрового и декаметрового диапазонов волн для систем с кодовым уплотнением сигналов и систем с множественным доступом.

Изобретение поясняется графическими материалами, на которых изображено: фиг. 1 - структурная схема системы передачи четверично-кодированных радиосигналов; фиг. 2 - структурная схема блока формирования взаимокорреляционных функций; фиг. 3 - структурная схема блока свертки взаимокорреляционных функций; фиг. 4 - эпюры поясняющие принцип формирования четверично-кодированных радиосигналов; фиг. 5 - эпюры поясняющие принцип обработки четверично-кодированных радиосигналов и формирование автокорреляционной функции; фиг. 6 - эпюры поясняющие принцип формирования взаимокорреляционных функций; фиг. 7 - эпюры поясняющие принцип суммирования полученных автокорреляционных функций и принятие решение о переданном сигнале.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения с получением вышеуказанного технического результата, заключаются в следующем.

Устройство передачи четверично-кодированных радиосигналов, представленное на фиг. 1, состоит из передающей части и приемной части. Передающая часть содержит генератор тактовых импульсов 1, выход которого подключен к тактовому входу формирователя D-кодов 2, к тактовым входам формирователя сигналов двукратной частотной манипуляции 3, синтезатора частот 5 и генератора псевдослучайных чисел 6 и формирователя D-кодов 2. При этом n-управляющих выходов к генератора псевдослучайных чисел 6, где n≥2 - целое число, подключены к соответствующим n-управляющим входам синтезатора частот 5, выход которого подключен к модулирующему входу модулятора 4. Выход формирователя D-кодов 2 подключен к информационному входу формирователя сигналов двукратной частотной манипуляции 3, выход которого подключен к информационному входу модулятора 4. Выход модулятора 4 является выходом передающей части системы и подключен через тракт распространения 7 к входу приемной части системы. Приемная часть системы содержит демодулятор 8, информационный вход которого является входом приемной части системы. Генератор тактовых импульсов 12, выход которого подключен к тактовым входам синтезатора частот 9 и генератора псевдослучайных чисел 10, n-управляющих выходов которого подключены к соответствующим n-управляющим входам синтезатора частот 9. Выход синтезатора частот 9 подключен к модулирующему входу демодулятора 8. Выход демодулятора 8 подключен к селектору сигналов 11, первый, второй, третий и четвертый информационные выходы которого соответственно подключены к первому, второму, третьему и четвертому информационным входам блока выделения дополнительных последовательностей 13. Первый и второй информационные выходы блока выделения дополнительных последовательностей 13 соответственно подключены к первому и второму информационным входам двухканального согласованного фильтра 14, к первому и второму информационным входам блока формирования взаимокорреляционных функций 16. Первый и второй информационные выходы двухканального согласованного фильтра 14 подключены соответственно к первому и второму информационным входам вычителя 15. Первый и второй информационные выходы блока формирования взаимокорреляционных функций 16 соответственно подключены к первым и вторым информационным входам блок свертки взаимокорреляционных функций 17. Информационный выход блока свертки взаимокорреляционных функций 17 подключен ко второму информационному входу сумматора автокорреляционных функций 18, а первый информационный вход сумматора автокорреляционных функций 18 подключен к информационному входу выходу вычитателя 15. Информационный выход сумматора автокорреляционных функций 18 подключен к информационному входу решавшего блока 19, выход которого является выходом приемной части системы.

Генераторы тактовых импульсов 1 в передающей части и 12 в приемной части идентичны и предназначены для формирования импульсов определенной длительности с требуемой частотой где В - скорость передачи элемента D-кода (техническая скорость); Т - длительность передачи элементов D-кода. Они могут быть реализованы, как описано в книге Л.М. Гольденберга, Ю.Т. Бутыльского, М.X. Поляка «Цифровые устройства на интегральных схемах в технике связи» (М.: Связь, 1979, с. 72-76, рис. 3.14).

Формирователь D-кодов 2 предназначен для формирования кодовой последовательности (D-кода) с периодом N=2^k, где k≥2 - целое число. Он может быть реализован, как описано в А.с. №1177910 СССР, МПК⁶ Н03М 5/00, заявл. 18.04.84, опубл. 07.09.85, А.с. №1805550 СССР, МПК⁶ H04L 14/00, заявл. 07.02.91, опубл. 30.03.93 или в статье Roland Wilson and John Richter «Generation and Performance of Quadraphase Welti Codes for Radar and Synchronization of Coherent and Differentially Coherent PSK» (IEEE Transactions on Communications, vol. COM-27, NO. 9, September 1979, p. 1296-1301, фиг. 1).

Формирователь сигналов двукратной частотной манипуляции 3 предназначен для формирования четверично-кодированного радиосигнала. Он может быть реализован, как описано в книге Н.Л. Теплов, Е.Н. Куделин, О.П. Лежнюк «Нелинейные радиотехнические устройства. Часть 1» (М.: Воениздат, 1982, с. 342-344, рис. 8.42).

Модулятор 4 предназначен для псевдослучайной перестройки рабочей частоты в пределах выделенного частотного ресурса Δƒ=ƒ_max+ƒ_min, где ƒ_max - максимальное значение выделенного частотного диапазона; ƒ_min - минимальное значение выделенного частотного диапазона. Он может быть реализован, как описано в книге Н.Л. Теплов, Е.Н. Куделин, О.П. Лежнюк «Нелинейные радиотехнические устройства. Часть 1» (М.: Воениздат, 1982, с. 130-137, рис. 4.29).

Синтезаторы частот 5 в передающей части и 9 в приемной части идентичны и предназначены для формирования псевдослучайного гармонического колебания с номиналом частоты где L=2ⁿ-1 - максимальное значение псевдослучайного числа в десятичном исчислении, n≥2 - число управляемых входов синтезатора частот. Они могут быть реализованы, как описано в патенте РФ №2208915, МПК⁷ Н04К 3/00, заявл. 04.11.02, опубл. 20.07.03, Бюл. №20.

Генераторы псевдослучайных чисел 6 в передающей части и 10 в приемной части идентичны и предназначены для формирования псевдослучайных чисел в двоичном исчислении, где максимальное псевдослучайное число L зависит от выделенного частотного ресурса Δƒ и определяется в десятичной форме по следующему выражению где ΔF_c=4B - эффективная ширина спектра четверично-кодированного радиосигнала; ]х[ - целое число округленное в меньшую сторону. Они могут быть реализованы, как описано в книге У. Тице, К. Шенк «Полупроводниковая схемотехника» (М.: Мир, 1982, с. 356-359, рис. 20.20).

Тракт распространения 7 предназначен для распространения четверично-кодированного радиосигнала. Основой тракта распространения является та или иная среда, в которой распространяется сигнал, например, в системах электрической связи - это кабель или волновод, в системах радиосвязи - область пространства, в котором распространяются электромагнитные волны.

Демодулятор 8 предназначен для устранения псевдослучайной перестройки рабочей частоты в пределах выделенного частотного ресурса. Он может быть реализован, как описано в книге Н.Л. Теплов, Е.Н. Куделин, О.П. Лежнюк «Нелинейные радиотехнические устройства. Часть 1» (М.: Воениздат, 1982, с. 130-137, рис. 4.29).

Селектор сигналов 12 предназначен для селекции четверично-кодированного радиосигнала. Он может быть реализован, как описано в патенте РФ №2188516, МПК⁷ H04L 27/26, заявл. 21.05.01, опубл. 27.08.02, Бюл. №24.

Блок выделения дополнительных последовательностей 13 предназначен для выделения первой дополнительной последовательности из нечетных элементов четверично-кодированной последовательности (выделение элементов α, β) и выделения второй дополнительной последовательности из четных элементов четверично-кодированной последовательности (выделение элементов γ, δ). Он может быть реализован, как описано в патенте РФ №2188516, МПК⁷ H04L 27/26, заявл. 21.05.01, опубл. 27.08.02, Бюл. №24.

Двухканальные согласованные фильтры 14 и 14₁-14₂ в блоках формирования взаиморреляционных функций предназначены для свертки дополнительных последовательностей до длительности одного элемента четверично-кодированной последовательности. Они могут быть реализованы, как описано в А.с. №1721837 СССР, МПК⁶ H04L 27/26, заявл. 08.01.90, опубл. 23.03.92.

Вычитатели 15, 15₁-15₂ в блоке формирования взаиморреляционных функций и 17₁ в блоке свертки взаимокорреляционных функций предназначены для вычитания отрицательного импульса напряжения, поступающего на его второй вход из положительного импульса напряжения, поступающего на его первый вход. Они могут быть реализованы, как описано в книге У. Тице, К. Шенк «Полупроводниковая схемотехника» (М.: Мир, 1982, с. 137-138, рис. 11.2).

Блок формирования взаимокорреляционных функций 16, схема которого представлена на фиг. 2, предназначен для формирования взаимокорреляционных функций он состоит из первого и второго двухканальных согласованных фильтров 14₁-14₂, первого и второго вычителей 15₁-15₂, первого и второго знакозадающего блока 16₁-16₂. Первые и вторые информационные входа первого и второго двухканальных согласованных фильтров 14₁-14₂ соответственно подключены к первому и второму информационным выходам блока выделения дополнительных последовательностей 13. Первый и вторые информационные выходы первого и второго двухканальных согласованных фильтров 14₁-14₂ соответственно подключены к первым и вторым информационным входам первого и второго вычитателей 15₁-15₂. Информационные выходы первого и второго вычитателя 15₁-15₂ соответственно подключены к информационным входам первого и второго знакозадающего блока 16₁-16₂. Информационные выходы первого и второго знакозадающего блока 16₁-16₂ соответственно являются первым и вторым информационными выходами блока формирования взаимокорреляционных функций 16, а установочный вход первого и второго знакозадающего блока 16₁-16₂ соответственно является установочным входом блока формирования взаимокорреляционных функций 16.

Знакозадающие блоки 16₁-16₂ предназначены для изменения знака свернутой четверично-кодированной последовательности в зависимости номеров кодовой последовательности на которые настроены для приема (обработки) первый 14₁ и второй 14₂ двухканальный согласованные фильтры. Они могут быть реализованы, как описано в А.с. №1721837 СССР, МПК⁶ H04L 27/26, заявл. 08.01.90, опубл. 23.03.92.

Блок свертки взаимокорреляционных функций 17, схема которого представлена на фиг. 3, предназначен для свертки взаимокорреляционных функций он состоит из вычитателя 17₁ и линии задержки 17₂. Первые и вторые информационные входа вычитателя 17₁ подключены к первому и второму информационным выходам блока формирования взаимокорреляционных функций 16. Информационный выход вычитателя 17₁ подключен к информационному входу линии задержки 17₂. Информационный выход линии задержки 17₂ соответственно являются информационным выходом блока свертки взаимокорреляционных функций 17.

Линия задержки 17₂ предназначен для задержки, сформированной АКФ четверично-кодированной последовательности. Она может быть реализована, как описано в книге Л.Е. Варакин «Системы связи с шумоподобными сигналами» (М.: Радио и связь, 1985, с. 352-361, рис. 21.11).

Сумматор автокорреляционных функций 18 предназначен для суммирования сформированных «первой» и «второй» АКФ четверично-кодированной последовательности. Он может быть реализован, как описано в книге У. Тице, К. Шенк «Полупроводниковая схемотехника» (М.: Мир, 1982, с. 137, рис. 11.1).

Решающий блок 19 предназначены для принятия решения о переданной четверично-кодированной последовательности. Он может быть реализован на основе компаратора, как описано в книге У. Тице, К. Шенк «Полупроводниковая схемотехника» (М.: Мир, 1982, с. 76-77, рис. 6.13).

Устройство передачи четверично-кодированных радиосигналов, представленная на фиг. 1 работает следующим образом.

При включении системы в передающей части генератор тактовых импульсов 1 с частотой ƒ_тг формирует последовательность тактовых импульсов со скважностью равной двум представленных на эпюрах фиг. 3а. Каждый элемент этой последовательности с высоким уровнем "1" будем считать нечетным, а с низким уровнем "0" - четным. Последовательность тактовых импульсов (фиг. 3а) с генератора тактовых импульсов 1 одновременно поступает на тактовые входы формирователя сигналов двукратной частотной манипуляции 3, синтезатора частот 6 и генератора псевдослучайных чисел 7, а также на тактовый вход формирователя D-кодов 2.

В формирователе D-кодов 2 по тактовым импульсам (фиг. 3а) происходит формирование и цикловая реализация соответствующей исходной четверично-кодированной последовательности с периодом N=2^k (где N - число элементов в четверично-кодированной последовательности; k≥2 целое число), не имеющей боковых выбросов в апериодической автокорреляционной функции (АКФ), это могут быть например, D-коды, Е-коды или коды Велти.

Например, при N=8 (где N - число четверично-кодированных последовательностей - полный ансамбль) четверично-кодированных последовательностей (D-кодов) представлено в виде матрицы:

В качестве примера на эпюрах фиг. 4б показана цикловая реализация следующей четверично-кодированной последовательности αγαδαγβγ формируемой в формирователе D-кодов 2 при числе элементов N=8. В сформированных четверично-кодированных последовательностях имеются следующие элементы: α, β, γ, δ, где: α, β - передают нечетные элементы D-кода, а γ, δ - передают четные элементы D-кода.

С выхода формирователя D-кодов 2 сформированная (фиг. 4б) четверично-кодированная последовательность поступает на информационный вход формирователя сигналов двукратной частотной манипуляции 3. На тактовый вход формирователя сигналов двукратной частотной манипуляции 3 поступает последовательность тактовых импульсов (фиг. 4а) с частотой ƒ_тг с выхода генератора тактовых импульсов 1.

В формирователе сигналов двукратной частотной манипуляции 3 четверично-кодированная последовательность (фиг. 4б) преобразуется в четверично-кодированный радиосигнал. Изменение высокочастотного колебания четверично-кодированных радиосигналов, сформированных в формирователе сигналов двукратной манипуляции 3, можно описать, так как представлено в таблице:

На информационном выходе формирователя сигналов двукратной частотной манипуляции 3 соответственно формируются радиосигналы со следующими номиналами:

U₄=U_δ=U_ccos(2πƒ₁t);

U₄=U_γ=U_ccos(2πƒ₂t);

U₄=U_β=U_ccos(2πƒ₃t);

U₄=U_α=U_ccos(2πƒ₄t).

Эпюры сформированного четверично-кодированного радиосигнала представлены на фиг. 4 в, г, д, е.

Четверично-кодированный радиосигнал, сформированный в формирователе двукратной частотной манипуляции 3 (фиг. 4 в, г, д, е) поступает на информационный вход модулятора 4.

На тактовый вход генератора псевдослучайных чисел 6 поступает последовательность тактовых импульсов (фиг. 4а) с частотой ƒ_тг с генератора тактовых импульсов 1. В генераторе псевдослучайных чисел 6 последовательность тактовых импульсов (фиг. 4а) преобразуется в псевдослучайную последовательность, которая поступает на n-управляющие выходы генератора псевдослучайных чисел 6 с временным сдвигом на один такт на каждом выходе генератора псевдослучайных чисел 6 в двоичной форме. Генератор псевдослучайных чисел 6 имеет разрядность L=2ⁿ-1 в зависимости от выделенного частотного ресурса Δƒ.

Псевдослучайная последовательность в двоичной форме с n-управляющих выходов, где n≥2 - число выходов генератора псевдослучайного числа 6, поступает соответственно на n-управляющих входы синтезатора частот 5, где n≥2 - число входов синтезатора частот 5. На тактовый вход синтезатора частот 5 поступает последовательность тактовых импульсов (фиг. 4а) с частотой ƒ_тг с выхода генератора тактовых импульсов 1.

Сформированное псевдослучайное гармоническое колебание с номиналом Δƒ_ППРЧ поступает на модулирующий вход модулятора 4, который является выходом передающей части системы. На информационном выходе модулятора 4 формируется четверично-кодированный радиосигнал с ППРЧ в пределах выделенного частотного ресурса Δƒ по следующему правилу:

где ƒ_н=ƒ_min - частота несущего колебания радиосигнала; U_c - амплитуда радиосигнала.

Четверично-кодированный радиосигнал, сформированный на передающей части, поступают в тракт распространения 7, при этом элементы α, β, γ, δ четверично-кодированного радиосигнала выполняют условие ортогональности по частоте в усиленном смысле.

Пройдя через тракт распространения 7, четверично-кодированный радиосигнал поступает на информационный вход демодулятора 8, который является входом приемной части системы.

Генератор тактовых импульсов 12, генератор псевдослучайных чисел 10 и синтезатор частот 9 приемной части системы работают и формируют псевдослучайное гармоническое колебание с номиналом Δƒ_ППРЧ аналогично передающей части системы. Следовательно, на выходе синтезатора частот 9 формируется псевдослучайное гармоническое колебание с номиналом Δƒ_ППРЧ, которое поступает на модулирующий вход демодулятора 8.

В демодуляторе 8 за счет синтезатора частот 9 управляемого генератором псевдослучайных чисел 10 скачки рабочей частоты Δƒ_ППРЧ устраняются, в результате информационные символы четверично-кодированного радиосигнала переносятся на первоначальные выбранные частоты.

Принятый в приемной части системы четверично-кодированный радиосигнал поступает на вход селектора сигналов 11, который осуществляет частотную селекцию строго определенных высокочастотных элементов четверично-кодированного радиосигнала. На первом, втором, третьем и четвертом информационных выходах селектора сигналов 11 соответственно формируются первый, второй, третий и четвертый высокочастотные радиосигналы со следующими номиналами:

Эпюры сформированных первого, второго, третьего и четвертого высокочастотных радиосигналов представлены на фиг. 5 а, б, в, г соответственно. Первый, второй, третий и четвертый высокочастотные радиосигналы (фиг. 5 а, б, в, г) с соответствующих информационных выходов селектора сигналов 11 соответственно поступают на первый, второй, третий и четвертый информационные входы блока выделения дополнительных последовательностей 13.

В блоке выделения дополнительных последовательностей 13 осуществляется выделение огибающей из первого, второго, третьего и четвертого высокочастотных радиосигналов (фиг. 5 а, б, в, г) и устранение несущих высокочастотных колебаний. На первом и втором информационных выходе блока выделения дополнительных последовательностей 13 соответственно формируются первая и вторая дополнительные последовательности. Эпюры сформированных первой и второй дополнительных последовательностей представлены на фиг. 5 д, ж соответственно. При этом первая дополнительная последовательность (фиг. 5д) формируется из нечетных элементов четверично-кодированной последовательности (выделение элементов α, β), а вторая дополнительная последовательность (фиг. 5ж) формируется из четных элементов четверично-кодированной последовательности (выделение элементов γ, δ).

Сформированные дополнительные последовательности (фиг. 5 д, ж) поступают на соответствующие информационные входа двуканального согласованного фильтра 14, а на его информационных выходах дополнительные последовательности сжимаются до длительности одного элемента четверично-кодированной последовательности, а по напряжению становятся больше в 2^k-1 раз элементов принимаемой четверично-кодированной последовательности. Эпюры сформированных на первом и втором информационных выходах двуканального согласованного фильтра 14 представлены на фиг. 5з, и соответственно.

Сформированные на первом и втором информационных выходах двухканального согласованного фильтра 14 свернутые четверично-кодированной последовательности (фиг. 5 з, и) поступают соответственно на первый и второй информационные входа вычитателя 15. В вычитателе 15 обеспечивается вычитание отрицательного импульса напряжением 2^k-1 поступающего на его второй информационный вход из положительного импульса напряжением 2^k-1, поступающего на его первый информационный вход. Следовательно, на информационном выходе вычитателя 15 будет формироваться импульс с напряжением в 2^k раз больше амплитуды элемента принимаемой четверично-кодированной последовательности. В результат, осуществляется свертка четверично-кодированной последовательности (D-кодов, Е-кодов или кодов Велти) отличающейся тем, что она не имеет боковых выбросов в апериодической АКФ. Эпюра АКФ четверично-кодированного радиосигнала, сформированного на информационном выходе вычитателя 15 представлена на фиг. 5к.

Сформированные дополнительные последовательности (фиг. 5 д, ж) так же соответственно поступают на первый и второй информационные входа блока формирования взаимокорреляционной функции 16. В блоке формирования взаимокорреляционной функции 16 сформированные дополнительные последовательности (фиг. 5 д, ж или фиг. 6 а, б) поступают на соответствующие первый и второй информационные входа первого 14₁ и второго 14₂ двуканального согласованного фильтра.

При этом первый 14₁ и второй 14₂ двуканальные согласованные фильтры настроен на прием (обработку) строго определенной четверично-кодированной последовательности. Номер кодовой последовательности, на которую настроен для приема (обработку) двухканальный согласованный фильтр 14 связан с номерами кодовых последовательности, на которые настроены для приема (обработку) первый 14₁ и второй 14₂ двухканальные согласованные фильтры следующими соотношениями:

Таким образом, при номере кодовой последовательности d₁₄=0 при N=8 на которую настроен для приема (обработку) двухканальный согласованный фильтр 14, первый 14₁ двухканальный согласованный фильтр будет настроен для приема (обработку) на следующую кодовую последовательность а второй 14₁ двухканальный согласованный фильтр будет настроен для приема (обработку) на следующую кодовую последовательность

Эпюры свернутых четверично-кодированных последовательностей на первом и втором выходах первого 14₁ двухканального согласованного фильтра представлены на фиг. 6 в, г, а эпюры свернутых четверично-кодированных последовательностей на первом и втором выходе второго 14₂ двухканального согласованного фильтра представлены на фиг. 6 д, ж, соответственно.

С первого и второго информационных выходов первого 14₁ двуканального согласованного фильтра свернутые четверично-кодированные последовательности (фиг. 6 в, г) соответственно поступает на первый и второй информационные входа первого 15₁ вычитателя, а с первого и второго информационных выходов второго 14₂ двуканального согласованного фильтра свернутые четверично-кодированные последовательности (фиг. 6 д, ж) соответственно поступает на первый и второй информационные входа второго 15₂ вычитателя. Эпюры сформированной взаимокорреляционной функции четверично-кодированной последовательности на информационных выходах первого 15₁ и второго 15₂ вычителя представлены на фиг. 6 з, и, соответственно.

Взаимокорреляционные функции четверично-кодированной последовательности (фиг. 6 з и фиг. 6 и) с информационных выходов первого 15₁ и второго 15₂ вычитателя соответственно поступают на информационный вход первого и второго знакозадающего блока 16₁-16₂.

До приема четверично-кодированной последовательности по установочным входам знакозадающие блоки 16₁-16₂ включаются в режим инвертирования или неинвертирования, поступающего на их вход напряжения взаимокорреляционных функций четверично-кодированной последовательности последовательности по следующему правилу:

режим инвертирования;

режим неинвертирования.

Таким образом, при номере кодовой последовательности d₁₄=0 при N=8 как ранее описывалось номера кодовых последовательностей соответственно равны и следовательно, Из этого следует, что знакозадающие блоки 16₁-16₂ включаются в режим неинвертирования взаимокорреляционных функций четверично-кодированной последовательности.

Эпюры сформированных на выходе первого 16₁ знакозадающиго блока представлены на фиг. 7 а (фиг. 6 з), а эпюры сформированных на выходе второго 16₂ знакозадающего блока представлены на фиг. 7 б (фиг. 6 и), соответственно.

Инвертированные взаимокорреляционные функции четверично-кодированной последовательности (фиг. 7 а и фиг. 7 б) с информационных выходов первого и второго знакозадающих блоков 16₁-16₂ соответственно поступают на первые и вторые информационные входа вычитателя 17₁ блока свертки взаимокрреляционных функций 17. На выходе вычитала 17₁ формируется «вторая» АКФ четверично-кодированной последовательности.

Следовательно, на выходе вычитател 17₁ будет формироваться импульс с напряжением в 2^k раз больше амплитуды элемента принимаемой четверично-кодированной последовательности. В результат, осуществляется «вторая» свертка четверично-кодированной последовательности. Эпюра сформированной на выходе вычитателя 17₁ «второй» АКФ четверично-кодированной последовательности представлена на фиг. 7 в.

Сформированная «вторая» АКФ четверично-кодированной последовательности (фиг. 7 в) поступает на информационный вход линии задержки 17₂. Линия задержки 17₂ задерживает сформированную «вторую» АКФ четверично-кодированной последовательности (фиг. 7 в) на (где τ_з - длительность задержки «второй» АКФ четверично-кодированной последовательности). Эпюра задержанной на τ_з=4T при N=8 на выходе линии задержки 17₂ «вторая» АКФ четверично-кодированной последовательности представлена на фиг. 7г.

Задержанная на τ_з=3 при N=8 в линии задержки 17₂ «вторая» АКФ четверично-кодированной последовательности (фиг. 7 г) поступает на второй информационный вход сумматора автокорреляционных функций 18, а на первый информационный вход сумматора автокорреляционных функций 18 поступает «первая» АКФ четверично-кодированной последовательности (фиг. 5 к) последовательно сформированная в двуканальном согласованном фильтре 14 и вычитателе 15.

На выходе сумматора автокорреляционных функций 18 формируется импульс с напряжением в 2^k+1 раз больше амплитуды элемента принимаемой четверично-кодированной последовательности. В результат, осуществляется свертка четверично-кодированной последовательности, отличающейся тем, что она не имеет боковых выбросов в апериодической АКФ. Эпюра сформированной АФК четверично-кодированной последовательности на выходе сумматора автокорреляционных функций 18 представлена на фиг. 7 д.

Сформированная АКФ четверично-кодированной последовательности (фиг. 7 д) поступает на информационный вход решающего блока 19. В решающем блоке 19 принимается решение о передаче четверично-кодированной последовательности.

Таким образом, предлагаемое устройство передачи четверично-кодированных радиосигналов обеспечивает расширение области применения благодаря повышению помехозащищенности и достоверности при воздействии взаимных и преднамеренных импульсных помех в виде последовательности дискретных импульсов в каналах связи с случайными параметрами сигнала (фазой, амплитудой и поляризацией) метрового и декаметрового диапазонов волн с ППРЧ за счет применения блока формирования взаимокорреляционных функций, блока свертки взаиморреляционных функций и сумматора автокорреляционных функций обеспечивается увеличение помехозащищенность от взаимных и преднамеренной импульсной помехи за счет выполнения условия ортогональности по кодовой структуре четверично-кодированных последовательностей с ППРЧ для систем с кодовым уплотнением сигналов и систем с множественным доступом.

Изобретение относится к технике связи и может быть использовано в синхронных и асинхронных системах связи в качестве системы передачи дискретной информации при воздействии преднамеренных помех. Технический результат - повышение помехозащищенности при воздействии преднамеренных помех путем их компенсации за счет выполнения условия ортогональности по кодовой структуре четверично-кодированных последовательностей. Система содержит в передающей части генератор тактовых импульсов 1, формирователь D-кода 2, формирователь сигналов двукратной частотной манипуляции 3, модулятор 4, синтезатор частот 5, генератор псевдослучайных чисел 6, в приемной части - демодулятор 8, синтезатор частот 9, генератор псевдослучайных чисел 10, селектор сигналов 11, генератор тактовых импульсов 12, блок выделения дополнительных последовательностей 13, двухканальный согласованный фильтр 14, вычитатель 15, блок формирования взаимокорреляционных функций 16, блок свертки взаимокорреляционных функций 17, сумматор автокорреляционных функций 18, решающий блок 19. 2 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Устройство передачи четверично-кодированных радиосигналов, содержащее в передающей части генератор тактовых импульсов, выход которого подключен к тактовому входу формирователя D-кодов, к тактовым входам синтезатора частот и генератора псевдослучайных чисел, первый формирователь сигналов двукратной частотной манипуляции, тактовый и информационный входы которого соответственно подключены к выходам генератора тактовых импульсов и формирователя D-кодов, n-управляющих выходов генератора псевдослучайных чисел, где n≥2 - целое число, подключены к соответствующим n-управляющим входам синтезатора частот, выход которого подключен к модулирующему входу модулятора, выход модулятора является выходом передающей части системы и подключен через тракт распространения к входу приемной части системы, приемная часть системы включает демодулятор, информационный вход которого является входом приемной части системы, а выход демодулятора подключен к входу селектора сигналов, генератор тактовых импульсов, выход которого подключен к тактовым входам синтезатора частот и генератора псевдослучайных чисел, n-управляющих выходов которого подключены к соответствующим n-управляющим входам синтезатора частот, выход которого подключен к модулирующему входу демодулятора, первый, второй, третий и четвертый информационные выходы селектора сигналов соответственно подключены к первому, второму, третьему и четвертому информационным входам блока выделения дополнительных последовательностей, первый и второй информационные выходы которого подключены соответственно к первому и второму информационным входам двухканального согласованного фильтра, первый и второй информационные выходы которого подключены соответственно к первому и второму информационным входам вычитателя, выход решающего блока является выходом приемной части системы, отличающееся тем, что в приемную часть системы дополнительно введены блок формирования взаимокорреляционных функций, блок свертки взаимокорреляционных функций и сумматор автокорреляционных функций, первый и второй информационные выходы блока выделения дополнительных последовательностей соответственно подключены к первому и второму информационным входам блока формирования взаимокорреляционных функций, первые и вторые информационные выходы которого подключены соответственно к первым и вторым информационным входам блока свертки взаимокорреляционных функций, информационный выход которого соответственно подключен ко второму информационному входу сумматора автокорреляционных функций, первый информационный вход сумматор автокорреляционных функций подключен к информационному выходу вычитателя, а информационный выход сумматора автокорреляционных функций подключен к информационному входу решающего блока.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что блок формирования взаимокорреляционных функций состоит из первого и второго двухканальных согласованных фильтров, первого и второго вычитателей, первого и второго знакозадающих блоков, первые и вторые информационные входы первого и второго двухканальных согласованных фильтров соответственно подключены к первому и второму информационным выходам блока выделения дополнительных последовательностей, а первые и вторые информационные выходы первого и второго двухканальных согласованных фильтров соответственно подключены к первым и вторым информационным входам первого и второго вычитателей, информационные выходы первого и второго вычитателей соответственно подключены к информационным входам первого и второго знакозадающих блоков, информационные выходы первого и второго знакозадающих блоков соответственно являются первым и вторым информационными выходами блока формирования взаимокорреляционных функций, а установочный вход первого и второго знакозадающих блоков соответственно является установочным входом блока формирования взаимокорреляционных функций.

3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что блок свертки взаимокорреляционных функций состоит из вычитателя и линии задержки, первые и вторые информационные входы вычитателя подключены к первому и второму информационным выходам блока формирования взаимокорреляционных функций, а информационный выход вычитателя подключен к информационному входу линии задержки, информационный выход линии задержки соответственно является информационным выходом блока свертки взаимокорреляционных функций.