Устройство тактовой синхронизации псевдослучайных последовательностей Советский патент 1984 года по МПК H04L7/02 

матора по модулю два, второй вход элемента И и второй вход счетчика.

4. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что блок управления поиском содержит последовательно соединенные первый счетчик и элемент ИЛИ, выход которого подключен к первому входу первого счетчика и первому входу второго счетчика, первый выход которого подключен к второму входу элемента ИЛИ и первому входу первого триггера, второй вхбд

которого объединен с вторьм входом первого счетчика и является первым входом блока управления поиском, первым выходом которого является выход первого триггера, при этом выходы первого и второго счетчиков подключены соответственно к первому и второму входам второго триггера, выход которого является вторым выходом блока управления поиском, вторым входом которого является второй вход второго счетчика.

1. УСТРОЙСТВО ТАКТОВОЙ СИНХРОНИЗАЦИИ ПСЕВДОСЛУЧАЙНЫХ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЕЙ, содержащее последовательно соединенные к.оррелятор, первый вход которого является первым входом устройства, пороговый блок, блок управления поиском и генератор псевдошумовых сигналов (ПШС), первый выход которого подключен к второму входу коррелятора, а также коммутатор и последовательно соединенные дискриминатор и управляемый генератор тактовых импульсов, отличающееся тем, что, с целью сокращения времени вхождения в синхронизм по тактовой частоте и повышения точности слежения за задержкой псевдослучайных последовательностей, в него введены формирователь управляющих импульсов и делитель частоты, первый вход которого является вторым входом устройства, а выход делителя частоты подключен к первому входу коммутатора, к второму и третьему . входам которого подключены соответственно второй вход блока управления поиском и выход управляемого генера- . тора тактовых импульсов, при этом выход коммутатора подключен к второму входу делителя частоты и первому входу формирователя управляющих импульсов, к второму входу которого подключен второй выход генератора ПШС, причем второй выход коррелятора подключен к первому входу дискриминатора, а первый, второй, третий, четвертый, пятый и шестой выходы формирователя управляющих импульсов подключены соответственно к второму входу генератора ПШС, второму входу блока управления поиском, второму и третьему входам дискриминатора, третьему входу коррелятора и к четвертому входу коррелятОра, объединенному с вторым R ш входом порогового блока. 2; Устройство по п. 1, отличающееся тем, что дискриминатор содержит последовательно соединенные элемент задержки, логический блок и блок интегрирования с суммированием, выход которого является выходом дискриминатора, первым входом которого является вход элесо ю - 4 мента задержки, объединенный с вторым входом логического блока, третий и четвертый входы которого являются .BTOpbJM и третьим входами дискриминатора. 3, Устройство по п. 1, отличающееся тем, что коррелятор содержит последовательно соединенные сумматор по модулю два, элемент И и счетчик, выход которого является первым вькодом коррелятора, вторым выходом которого является выход сумматора по модулю два, а первьм, вторым, третьим и четвертым входами коррелятора являются соответственно первый и второй входы гум

Изобретение относится к области радиосвязи и может найти применение в корреляционных следящих приемниках цифровой информации, относящихся к системам дискретной связи, телеметрии, телевидения, управления и т.д., использующих псевдослучайную, модуляцию сигналов, передаваемых через многолучевой тракт с переменными параметрами.

Известно устройство тактовой синхронизации псевдослучайных последовательностей, содержащее последовательно соединенные перемножитель, интегратор, пороговый блок, коммутатор, следящий корректор, управляемый генератор тактовых импульсов и псевдошумовой генератор, к второму входу которого через блок управления поиска подключен выход порогового блока, а выходы псевдощумового генератора подключены к опорным входам перемножителя и следящего коррелятора tl .

Однако известное устройство имеет большое время вхождения в синхронизм по тактовой частоте.

Наиболее близким техническим решением к предложенному является устройство тактовой синхронизации псевдослучайных последовательностей, содержащее последовательно соединенные коррелятор, первый вход которого является первым входом устройства, пороговый блок, блок управления поиском и генератор псевдогаумовых сигналов (() , первый вход которого подключен к второму входу коррелятора, а также коммутатор и последовательно соединенные дискриминатор и управляемый генератор тактовых импульсов, последовательно соединенные

первый интегратор и перемножитель, к второму входу которого подключен выход второго интегратора, вход которого объединен с первым входом коррелятора и вторым входом коммутатора, к третьему входу которого подютючен выход перемножителя, причем первый вход коммутатора объединен с входом блока управления поиском, а второй и третий выходы генератора

ПШС подключены к второму и третьему входам дискриминатора 2.

Однако известное устройство отличается большим временем вхождения в синхронизм по тактовой частоте и низкой

точностью слежения за задержкой псевдослучайных последовательностей.

Цель изобретения - сокращение времени вхождения в синхронизм по тактовой частоте и повьш1ение точности

слежения за вьщержкой псевдослучайных последовательностей.

Цель достигается тем, что в устройство тактовой синхронизации псевдослучайных последовательностей,

содержащее последовательно соединенные коррелятор, первый вход которого является первым входом устройства, пороговьш блок, блок управления поиском и генератор псовдогаумрвык

сигнало (ПШС), первый выход которого подключен к второму Г1ходу коррелятора, а также коммутатор и последовательно соед(исг)1Ч-11; дискриминатор и у1травляюи(ии генератор тактовых импульсов, введены формирователь управляющих импульсов и делитель частоты, первый вход которого является вторым входом устройства, а выход делителя частоты подключен к первому входу коммутатора, к второму к третьему входам которого подключены соответственно второй выход блока управления поиском и выход управляемого генератора тактовых импульсов, при этом выход коммутатора подключен к второму входу делителя частоты и первому входу формирователя управляющих импульсов к второму входу которого подключен второй выход генератора ПШС,причем второй выход коррелятора подключен к первому входу дискриминатора, а первый, второй, третий, четвертый, пятый и шестой выходы формирователя управляющих импульсов подключены соответственно к второму входу генератора ПШС, второму входу блока управления поиском, второму и третье- му входам дискриминатора, третьему входу коррелятора и к четвертому входу коррелятора, объединенному с вторым входом порогового блока.

Дискриминатор содержит последовательно соединенные элемент задержки логический блок и блок интегрирования с суммированием, выход которого является выходом дискриминатора, певым входом которого является вход элемента задержки, объединенный с вторым входом логического блока, тртий и четвертьй входы которого являются вторым и Третьим входами дисриминатора.

Коррелятор содержит последовательно соединенные сумматор по модул два, элемент И и счетчик, выход которого является первым выходом коррелятора, вторым выходом которого является выход сумматора по модулю два, а первым, вторым, третьим и четвертым входами коррелятора являются соответственно первый и второй входы сумматора по модулю два, второй вход элемента И и вход счетчика.

Блок управления поиском содержит последовательно соединенные первьй счетчик и элемент ИЛИ, выход которого подключен к первому входу пер вого счетчика, первому входу второго счетчика, первый выход которого

подключен к второму входу элемента ИЛИ и первому входу первого триггера, второй вход которого объединен с вторым входом первого счетчика и является первым входом блока управления поиском, первым выходом которого является выход первого триггера, при этом выходы первого и второго счетчиков подключены соответственно к первому и второму входам второго триггера, выход которого является вторым вьгкодом блока управления поиском, вторым входом которого является второй вход второго счетчика.

На фиг, 1 представлена структурная электрическая схема устройства тактовой синхронизации псевдослучайных последовательностей; на фиг, 2 временные диаграммы, поясняющие его работу.

Устройство тактовой синхронизации псевдослучайных последовательностей содержит коммутатор 1, дискриминатор 2, содержащий элемент 3 задержки, логический блок 4, блок 5 интегрирования с суммированием, управляемьй генератор 6 тактовых импульсов, коррелятор 7, содержащий сумматор 8 по модулю два, элемент И 9, счетчик 10, пороговьм блок 11, блок 12 управления поиском, содержащий первый и второй счетчики 13, 14, элемент ИЛИ 15, первый и второй триггеры 16, 17, генератор 18 псевдошумовых сигналов (ПШС), делитель 19 частоты, формирователь 20 управляющих импульсов,

Устройство тактовой синхронизации псевдослучайных последовательностей работает cлeдyющliм образом. IВьщеляемая из радиосигнала-переносника информации информационная последовательность противоположных псевдослучайных сигналов в виде двойной видеопоследовательности и синусоидальное опорное колебание подаются на входы устройства: соответственно на первый вход коррелятора 7 и на первьй вход делителя 19 частоты,

В исходном состоянии пороговый блок 11 не оказывает никакого воздействия на соединенные с его выходом первьй вход блока 12 управления поиском (вторые входы первого счетчика 13 и первого триггера 16), что свидетельствует о необнаружении псоплослучайного сигнала в точках рнте -51вала поиска. В этом случае на второ выходе блока 12 управления поиском (на выходе второго триггера 17) появляется сигнал установки коммутатора 1 в состояние, при котором вых управляемого генератора тактовых им пульсов оказывается подключенным к первому входу формирователя 20 уп равляющих импульсов, выполненного в виде блока, содержащего счетчик импульсов, входы которого (счетньш вход и вход установки) в нулевое со стояние) являются входами синхронизатора, и дешифратор, и к второму входу делителя 19 частоты, а выход делителя 19 частоты отключенным от первого входа формирователя 20 управ ляющих импульсов и от второго входа делителя 19 частоты. Воздействие тактовых импульсов управляемого генератора 6 тактовых импульсов на первый вход формирователя 20 управляющих импульсов приводит к вьфаботке на первом выходе фор

миро.вателя 20 управляющих импульсов тактовой синхронизации генератора 18 псевдошумовьк сигналов (ПШС), под воздействием которых генератор 18 ПШС формирует на первом вьжоде псев дослучайную последовательность имf (x XpXsXy) X X2XsX4yXiX X3X4VXriXaX3X4VX-1X2X3X4 и fj2 (к Х1ХзХ4) .XjX,4VX X2X X VX X2XjX VX X2X35

-; . 35 I где х-, i -1j2,3,4 - переменная, принимающая значение О и 1 и отображающая произвольное значение двоичного сигнала, воздействующего на i-вход логического блока 4, содержащего логические элементы ИЛИ, И, НЕ необходимьй набор и связи между которыми устанавливаются по известной методике синтеза конечных автоматов реализации заданных логических фуйкций, и вход элемента задержки 3, выполненного в виде инвертора, вход и выход которого соединены через дифференцирующие цепи и ограничители сверху(сннзу) с нулевым порогом, с последовательно соединенными одновибраторами и триггером со счетным входом. Примерный вид сигналов, воздействующих на первый и второй входы коррелятора 7, представлен соответствен но на фиг. 2с1 и 25, а примерный вид сигналов, подаваемых на второй вход

вый и второй вход коррелятора 7, которое выполняется в сумматоре 8 по модулю два, вьщеляется псевдослучайная последовательность, подаваемая на второй вход логического блока 4, ре ализз ощего две логические функции 4 пульсов прямоугольной формы, последующую на второй вход коррелятора 7, а на втором выходе - импульс фиксации определенного состояния генератора 18 ПШС, поступающего на второй вход формирователя 20 управляющих импульсов, Воздействие тактовых импульсов управляемого генератора 6 тактовых импульсов на второй вход делителя 19 частоты приводит к коррекции состояния делителя 19 частоты, обеспечивающей совмещение фаз двух последовательностей импульсов тактовой синхронизации, одна из которых вьщеляется на выходе делителя 19 частоты в результате реализации пересчета поступающих на его первый вход синусоидальных импульсов опорного колебания, а другая - на выходе управляемого генератора 6 тактовых импульсов. На втором выходе коррелятора 7 в результате суммирования по модулю ддд сигналов, воздействующих на перлогического блока 4 и вход элемента задержки 3 - на фиг. 2В. На третий вход логического блока 4 подается формируемая на третьем выходе формирователя 20 управляющих импульсов последовательность импульсов прямоугольной формы, временное положение фронтов которых (фиг.2Э) определяется положением временных точек, лежавдх на границах и в средней части интервалов генерации генератором 18 ПШС элементов псевдослучайной последовательности. На четвертый вход логического блока 4 подается формируемая на четвертом выходе формирователя 20 управляюлщх импульсов последовательность импульсов прямоугольной формы, временное положение фронтов которых (фиг. 2е) определяется положением фронтов опережающего на четверть периода колебания последовательности импульсов прямоугольной формы, выделяемого на третьем выходе формирователя 20 управляюгцих импульсов/ На первый вход логического блока 4 подается задержанная с помощью элемента задержки 3 последовательнос импульсов прямоугольной формы воздействующая на второй вход логического блока 4. Примерный вид последовательности импульсов, воздействующих на первый вход логического блока 4 при оптимальном времени задержки элемента задержки 3, равном четвертой части интервала генерации элемента псевдослучайной последовательности, формируемой на первом выходе генератора 18 ПШС, представлен на фиг. 2г. Воздействия, оказываемые на входы логического блока 4, построенного, например, по указанным уравнениям, порождают на его выходах два потока двоичных импульсов прямоугольной формы, примерный вид которых представлен на фиг. 2 Ж и 2з. Формируемые на выходах логическо го блока 4 потоки двоичных импульсов подаются на соответствующие входы блока 4 интегрирования с суммированием входных величин, выполненного в виде блока, содержащего три входные цепи активного сопротив ления, выходы которых объединены с входом операционного усилителя, в цепь обратной связи которого включе конденсатор, и источник постоянного напряжения, знак полярности которог противоположен знаку полярности напряжений входных сигналов, при этом выход указанного источника напряжен подключен к входу третьей входной цепи активного сопротивления блока 5 интегрирования с суммированием. В результате на выходе собственного сумматора блока 5 интегрирован с суммированием входных величин вы рабатывается напряжение, примерный вид которого представлен на фиг. 2м а на выходе собственного интеграо-ора блока 5 интегрирования с суммированием входных величин вырабатывается управляющее напряжение (фиг. 2к), воздействующее на управляющий элемент управляемого генераг тора 6 тактовых импульсов. Смысл рассмотренной передачи воздействий на замкнутой в кольцо ц пи регулирования частоты управляемо го генератора 6 тактовых импульсов заключается в принудительном изменении темпа работы формирователя 20 управляющих импульсов в направлении, ведущем к совмещению временных границ элемента опорной псевдослУчайной последовательности, генерируемой на первом выходе генератора 18 ГШС, с временными границами элемента псевдослучайной последовательности, подаваемой на первьш вход 1 ррелятора 7. При этом введенные элементы и связи обеспечивают повышение коэффициента преобразования дискриминатора 2, что является фактором сокращения времени совмещения временных границ элементов опорной, вырабатываемой генератором.18 ПШС, и принимаемой (входной) псевдослучайных последовательностей. Вслед за установкой коммутатора 1 в первое, указанное состояние по команде, следующей с первого выхода блока 12 управления поиском (с выхода первого триггера 16) на первый вход генератора 18 ПШС, осуществляется изменение задержки псевдослучайной последовательности генератора 18 ПШС на определенную величину, повторяющееся по истечению заданного интервала времени. При этом многократное измерение задержки кодовой последовательности генератора 18 ПШС ведет к совмещению временных границ псевдослучайностей, поступающих на первый и второй входы коррелятора 7, при котором псевдослучайные последовательности коррелируют и отклик на первом выходе коррелятора 7, достигая порогового значения,- вызывают формирование на выходе порогового блока 11 сигнала запрещения поиска временных границ псевдослучайного сигнала, после которого изменение задержки псевдослучайной последовательности генератора 18 ПШС прекращается и устройство тактовой синхронизации переходит в режим синхронного слежения за параметрами сигнала. В предлагаемом устройстве тактовой синхронизации псевдослучайных последовательностей решение о наличии или отсутствии псевдослучайного сигнала в точке интервала поиска выносится по результату сравнения содержимого счетчика 10 с порогами е, и е на интервале воздействия импульса. 1 поступающего на вторые входы счетчика 10 и порогового блока 11 с шестого выхода формирователя 20 управляющих импульсов. Содержимое счетчика Ш в момент принятия решения определяется числом коротких по длительности импульсов, поступающих на интервале времени генерации генератором 18 ПШС периода псевдослучайной последовательности с пятого выхода формирователя 20 управляющих импульсов на второй вход логического элемента И 9 и пропускаемых логическим элементом И 8 на первый вход счетчика 10.. При этом логический элемент И 9 в соответствии с выполняемой им логи ческой функцией совпадения пропускает на выход из воздействующих на его второй вход только те импульсы, временное положение которых совпадает с временным положением двоичных импульсов, находящихся в единичном состоянии, поступающих на первьй вход логического элемента И 9 с выхода су матора 8 по модулю два. Оптимальная частота следования формируемых на пятом выходе формирователя 20 управляющих импульсов соответствует частоте следования элементов кода псевдослучайной последовательности, генерируемого генератором 18 ПШС. Сигналом сброса счетчика 10 в нулевое состояние и формирования на выходе порогового блока 11 вторичного импульса, отображающего принятие той или иной гипотезы, служит перепа напряжения заднего фронта импульса, оказывающего воздействие на вторые входы счетчика 10 и порогового бло. ка 11. Блок 12 управления поиском работа ет следующим образом. На второй вход второго счетчика 14, являющийся вторым входом блока 12 управления поиском, подается посл довательность импульсов, формируемых на втором выходе формирователя управляющих импульсов, вызывающих рост показания второго счетчика 14. Если число импульсов, поступивших на вход счетчика 14 достигает числа где г - число двоичных разрядов вто рого счетчика 14, то на первом выход второго счетчика 14 (на выходе триггера старшего разряда второго счетчика 14) появляется сигнал обратной 410 связи, подаваемый через логический элемент ИЛИ 15 на входы установки второго.счетчика 14 и первого счетчика 13. в нулевое состояние, под действием которого счетчики 13 и 14 переходят в нулевое состояние, и непосредственно на первый вход первого триггера 16, переходящего при этом в состояние выработки на выходе напряжения установки генератора 18 ПШС .в режим измерения задержки генерируемой кодовой последовательности. Подача импульсных сигналов на вторые входы первого счетчика 13 и первого триггера 16, отображающих принятое решение о наличии совмещения во времени псевдослучайных последовательностей, поступающих на первый и второй входы коррелятора 7, вызывает смену состояния первого триггера 16, ведущую к выработке на его выходе напряжения установки генератора 18 ПШС в режим генерации псевдослучайной последовательности и фиксированной задержке и рост показания первого счетчика 13. Если число импульсов, поступивших на второй вход счетчика 13 достигает числа N2 2 . . где Z - число двоичных разрядов первого счетчика 13, то на выходе первого счетчика 13 (на выходе триггера старшего разряда первого счетчика 13) появляется сигнал обратной связи, подаваемьй через логический элемент ИЛИ 15 на входы установки счетчиков 13 и 14 в нулевое состояние, под действием которого счетчики 13 и 14 переходят в нулевое состояние, и непосредственно на первый вход второго триггера 17, переходящего при этом в состояние вьфаботки на выходе напряжения установки коммутатора 1 в состояние, при котором выход делителя 19 частоты оказывается подключенным к первому входу делителя 19 частоты, а выход управляемого генератора 6 тактовых импульсов - отключенньм от первого входа формирователя 20 делителя частоты и от второго входа делителя 19 частоты. Если число импульсов, поступивших на второй вход счетчика 14 превышает число Nj 2 ,то на втором .выходе второго счетчика 14 (на выхр|де одного из триггеров счетчика 14 или на выходе собственного дешифратора счетчика 14) появляется сигнал установки второго триггера 17 в со стояние, при котором управляемый вторым триггером 17 коммутатор 1 коммутирует цепь, связывающую выход управляемого генератора 6 тактовых импульсов с первым входом формирователя 20 управляющих импульсов и с вторым входом делителя 19 частоты. Выбором частоты, следования импуль сов, формируемых на втором выходе формирователя 20 управляющих импульсов, и выбором числа разрядов первого счетчика 13 и числа разрядов второго счетчика 14 обеспечивается требуемая вероятность ложного перехода устройства тактовой синхронизации псевдослучайных последовательностей в режим повторного поиска положения во времени принимаемого псевдослучайного сигнала. Переключение первого входа формирователя 20 управляющих импульсов с выхода управляемого генератора 6 тактовых импульсов на выходы делителя 19 частоты ведет к формированию импульсов тактовой синхронизации из синусоидального опорного колебания, выделяемого из радиосигнала схемой Формирования опорного напряжения (на фиг, 1 не показана). С этого момента подстройка по тактовой частоте псевдослучайных последовательностей и по частоте несущего колебания происходит от одного напряжения собственного дискриминатора схемы формирования опорного напряжения, что обеспечивает высокую точность слежения за временной задержкой принимаемого псевдослучайного сигнала. Переключение первого входа формирователя 20 управляющих импульсов с выхода делителя 19 частоты на выход управляемого генератора 6 тактовых импульсов свидетельствует о снижении отношения сигнал/шум на входе приемника ниже значения, определяемого выбором порогового значения показания второго счетчика 14 1 Na, отображаемого соответствующим сигналом, формируемым на втором выходе второго счетчика 14, или о неудовлетворительной точности слежения за задержкой псевдослучайного сигнала. С этого момента подстройка 10 12 по тактовой частоте псевдослучайных последовательностей и по частоте несущего колебания производится от разных напряжений независимо работающих дискриминаторов. При этом вьшолняется подача вьфабатываемых управляемым генератором 6 тактовых импульсов тактовой синхронизации навторой вход делителя 19 частоты, воздействие которых приводит к коррекции фазы последовательности импульсов тактовой синхронизации, вырабатываемой на выходе делителя 19 частоты и коррекции, (или проверке) задержки псевдослучайной последовательности, генерируемой генератором 18 ПШС. Таким образом, в предлагаемом техническом решении обеспечение снижения времени поиска фазы псевдослу чайной последовательности фазовой манипуляции сигнала при низком отношении сигнал/шум и многолучевом характере распространения радиоволн достигается тем, что выполнение ввода следящей системы в режим синхронного слежения за параметрами сигнала и тактовой синхронизации псевдослучайных последовательностей осуществляется в одно и то же время и (в отличие от прототипа) при увели.чении помехоустойчивости тактовой .синхронизации псевдослучайных последовательностей. Увеличение помехоустойчивости тактовой синхронизации обусловлено повышением (по сравнению с прототипом вдвое) коэффициента преобразования дискриминатора в том спучае, когда временньй сдвиг между фазой опорной псевдослучайной последовательности и фазой псевдослучайной последовательности внутриимпульсной модуляции (фазовой манипуляции) принимаемого сигнала превьшшет длительность элемента псевдослучайной последовательности. В предлагаемом техническом решении, кроме того, достигается эффект увеличения точности слежония за параметрами сигнала, который обусловлен вьшолнением перехода от подстройки по частоте несущего колебания и тактовой частоте псевдослучайной последовательности от напряжений двух дискриминаторов к подстройке от одного напряжения собственного 13 дискриминатора схемы формирования опорного напряжения. Технический эффект от внедрения предлагаемого устройства заключается в сокращении времени вхождения в синхронизм по тактовой частоте за счет повышения коэффициента преобра4зования дискриминатора и 11ояьшгени1г точности слежения за временной задержкой информационного потока псевдослучайных сигналов за счет подстройки по тактовой частоте и частоте несущего колебания от одного напряжения дискриминатора схемы формирования опорного напряжения. К

и

U и

п

п

п

U

U

1Г

11

U

V4r

п

U jaJLTLJUnLTL J

Фиг.I