Способ передачи и приема широкополосного сигнала Советский патент 1985 года по МПК H04B7/17 H04L7/04 

а информационные ПСП на передающей стороне и опорные информационные ПСП при корреляционной обработке ШПС на приемной стороне - путем многократного повторения базовой информационной ПСП через различные временные интервалы, кратные длительности бита информационной ПСП.

СПОСОБ ПЕРЕДАЧИ И ОБНАРУЖЕНИЯ ШИРОКОПОЛОСНОГО СИГНАЛА (ШПС), заключающийся в формировании на передающей стороне ШПС путем циклического повторения информационной . и синхронизирующей псевдослучайных последовательностей (ПСП), каждую из которых формируют соответственно из базовой информационной и базовой синхронизирующей ПСП, и передаче сформированного ШПС, а на приемной стороне - в поцикловой корреляционной обработке принятого -ШПС путем перемножения принятого ШПС с опорной ПСП, которую формируют путем циклического повторения информационной, и синхронизирующей ПСП, каждую из которых формируют соответственно из базовой информационной и базовой синхронизирующей ПСП, вьщелении сигнала, накоплении при смещении во времени опорной ПСП относительно принятого ШПС, сравнении с заданным для информационной ПСП порогом и в случае превышения вьщеленным сигналом заданного порога, запомяна1яии.временного положения опорной ПСП относительно принятого 1ШС и приема ШПС, отличающийс я тем, что, с целью сокращения времени приема ШПС, на приемной стороне перед поцикловой корреляционной , обработкой принятого ШПС осуществляют дополнительную поцикловую коррелящюнную обработку принятого ШПС, при которой опорную ПСП формируют в виде непрерывной последовательности многократно повторяемой базовой синхронизирующей ПСП, которую на каждом последующем цикле дополнительной корреляционной обработки ШПС сдвигают на временной интервал , кратный длительности бита синхронизирующей ПСП, а выделенные (Л сигналы одновременно накапливают в течение п временных .интервалов, длительность каждого из которых равна длительности синхронизирующей ПСП и которые смещены друг относительно друга на временной интервал, кратный длительности базовой синхро;:ь низирующей ПСП, выбирают из накопо д СП ел ленных выделенных сигналов максимальный по амплитуде вьщеленный сигнал, который сравнивают с зад-анным для синхронизирующей ПСП порогом и при превьпиении максимальным вьщеленным сигналом заданного порога осуществляют поцикловую корреляционную об работку принятого ШПС, при которой опорную ПСП на каждом последующем цикле корреляционной обработки ШПС сдвигают на временной интервал, кратньш длительности базовой синхронизирующей ПСП, причем на передающей стороне синхронизирующую ПСП формируют путем многократного повторения базовой синхронизирующей ПСП,

1

Изобретение относится к технике радиосвязи и может быть использовано в системах связи широкополосными (шумоподобными) сигналами (ШПС), в том числе в системах связи с кодовым разделением сигналов.

Известен способ передачи и приема ШПС, заключающийся в формировани на передающей стороне псевдослучайной последовательности (ПСП) заданной длины, передаче по каналу связи соответствующего ШПС и обнаружении этого ШПС путем его поцикловой корреляционной обработки при смещении во времени опорной ПСП относительно принимаемого ШПС, состоящей в перемножении принимаемого ШПС с опорны.миПСП, вьщелении сигнала, выборе максимального по амплитуде из вьщеленных сигналов, сравнении максимального сигнала с порогом и приеме ШПС 1J .

Однако этот способ характеризуется большим временем приема ШПС.

Наиболее близким к предлагаемому является способ передачи и приема ШПС, заключающийся в формировании на передающей стороне ШПС путем циклического повторения информационной и синхронизирующей псевдослучайных последовательностей .(ПСП), каждую из которых формируют соответственно из базовой информационной и базовой синхронизирующей ПСП, и передаче сформированного ШПС, а на приемной стороне - в поцикловой корреляционной обработке принятого ШПС путем -перемножения принятого ШПС с опорно ПСП, которую формируют путем циклического повторения информационной и синхронизирующей ПСП, каждую из которых формируют соответственно из базовой информационной и базовой синхронизирующей ПСП, вьщелении сигнала, накоплении при смещении во времени опорной ПСП относительно

принятого ШПС, сравнении с заданным для информационной ПСП порогом и в случае превышения выделенным сигналом заданного порога запоминания временного положения опорной ПСП относительно принятого ШПС и приеме ШПС 12,

Недостатком известного способа является необходимость фиксации моментов совпадения по задержке каждой из базовых ПСП по частичному приращению величины корреляции, что- не позволяет сократить время приема сигнала при наличии в канале связи

5 шумов, предельно допустимых в режиме приема информации.

Цель изобретения - сокращение времени приема ШПС.

Поставленная цель достигается

0 тем, что согласно способу передачи и приема Ш1С, заключающемуся в формировании на передающей стороне ШПС путем циклического повторения информационной и синхронизирующей

5 псевдослучайных последовательностей ° (ПСП), каждую из которых формируют соответственно из базовой информационной и базовой синхронизирующей ПСП, и передаче сформированного

0 ШПС, а на приемной стороне - в поцикловой корреляционной обработке принятого ШПС путем перемножения принятого ШПС с опорной ПСП, которую формируют путем циклического повторения информационной и синхронизи5рукнцей ПСП, каждую из которых формируют соответственно из базовой информационной и базовой синхронизирующей ПСП, выдапении сигнала, накоплении при смещении во времени опорной ПСП относительно принятого liinc, сравнении с заданным для информационной ПСП порогом и в случае превышения вьщеленнымсигналом заданного порога запоминании временного положения опорной ПСП относительно принятого ШПС и приеме ШПС, на 3 приемной стороне перед поцикловой к реляционной обработкой принятого ШПС осуществляют дополнительную поцикловую корреляционную обработку принятого ШПС, при которой опорную ПСП формируют в виде непрерывной последовательности многократно повторяемой базовой синхронизирующей ПСП, кЬторую на каждом последуг ющем цикле дополнительной корреляционной обработки ШПС сдвигают на временной интервал, кратный длител ности бита синхронизирующей ПСП, а вьщеленные сигналы одновременно накапливают в течение h временных интервалов, длительность каждого из которых равна длительности синхронизирующей ПСП и которые смещены друг относительно друга на временн интервал, длительности базовой синхронизирующей ПСП, выбира из накопленных вьщеленных сигналов максимальный по амплитуде вьщеленны сигнал, который сравнивают с задан ным для синхронизирующей ПСП nopor и при превышении максимальным выде ленным сигналом заданного порога осуществляют поцикловую корреляцио ную обработку принятого ШПС, при к торой опорную ПСП на каждом последующем цикле корреляционной обрабо ки ШПС сдвигают на временной интер 1ззл, кратный длительности базовой синхронизирующей ПСП, причем на передающей стороне синхронизирующу ПСП формируют путем многократного повторения базовой синхронизирующей ПСП а информационные ПСП на передающей стороне-и опорные инфор мационные ПСП при корреляционной обработке ШПС на приемной стороне путем многократного повторения базовой информационной ПСП через раз личные временные интервалы, кратны длительности бита информационной ПСП. На фиг. 1 показана структурная электрическая схема устройства, с помощью которого может быть реализован предлагаемый способ на фиг. 2 - структура базовьгх синхрон зирующей и информационной ПСП (фиг. 2 а), структура цикла передаваемого ШПС (фиг. 2S } и времен ные диаграммы работы группы параллельно включенных накопителей (фиг .26). 5 В предлагаемом способе используются комбинированные синхронизир5гющая и информационная ПСП, образованные путем многократного повторения более коротких соответственно базовой синхронизирующей и базовой информационной ПСП, как показано на фиг. 2 о . Каждая пара синхронизирующей и информационной ПСП составляет цикл передачи, синхронизирукнцая ПСП (слева на фиг. 2 а ) остается неизменной в к аждом цикле, а информационная ПСП (справа на фиг. 2 о ) изменяет свою кодовую структуру в зависимости от передаваемой информации. В оОщем случае для m -го канала необходимы одна синхронизирукщая и m информационных ПСП. Синхронизирующую ПСП формируют в виде непрерывной последовательности, размещая базовые синхронизирующие ПСП .впритык друг к другу, что в процессе поиска сигнала обеспечивает возможность образования частичной свертки синхросигнала при неполном с.овпадении по задержке принимаемого ШПС с опорной ПСП. Так, например, если синхронизирующая ПСП состоит из ( базовых синхронизирующих ПСП (на фиг. 2S (8), то при совпадении о -1 базовых ПСП относительная амплитуда св.ертки снизится на 1/CJ часть, при совпадении ( -2 базовых ПСП на 2/о части и т.д. Информационную ПСП формируют в виде разрывной последовательности, размещая базовые информационные ПСП чер1ез различные временные интервалы, кратные длительности элементарного бита ПСП так, чтобы исключить BOSMOJUHOCTB частичной свертки информационного сигнала при неполном совпадении по задержке принимаемого ШПС с опорной информационной ПСП. На приемной стороне обнаружение ШПС производится путем его паргшлельной корреляционной обработки, состоящей п перемножении тфинимаемого сигнала с йестными опорнь О€ ПСП, выделении результатов перемножения путем фильтрации и детектирования сигналов и их последетекторном накоплении. На каждом цикле обработки из накопленных сигналов выбирается максимапьньй по амплитуде и сравнивается с порогом. Процедура обнаружения начинается с генерирования в качестве опорной S ПСП непрерывной последовательности базовых синхронизирующих ПСП. Для ускорения поиска сигнала эта опорная ПСП со взаимными временными сдвигами в один элементарный бит используется во всех имеющихся каналах параллельной корреляционной обработки сигнала; Периодически, через интервалы времени, равные циклу передаваемого сигнала, опорны ПСП сдвигаются на число элементарных бит, равное числу каналов параллельной корреляционной обработки При совпадении по задержке некоторого числа базовьпс синхронизирующих ПСП в принимаемом ШПС и опорной синхронизирующей ДСП в одном из каналов корреляционной обработки си налов образуется свертка, которая превысит установленный для синхросигнала порог и сформирует команду о переходе к следующему этапу поиск Для эффективного обнаружения ШПС в условиях воздействия интенсивных шумов амплитуда свертки должна прибл жаться к максимально возможной вели чине, что соответствует образованию свертки в результате совпадения по задержке достаточно большого чис ла базовых синхронизирующих ПСП, близкого к максимальному числу о. Это достигается одновременным накоп лением продетектированных сигналов в каждом канале корреляционной обработки в течение и взаимно сдвин тых временных интервалов. Длительность каждого из этих интервалов накопления равна длине синхронизиру щей ПСП, а взаимньй временной сдвиг кратен длине базовой синхронизирующей ПСП, что для С| 8, П 2 величины сдвига в половину длины синхронизирующей ПСП проиллюстриров но временными диаграммами (фиг. 2 / На этих диаграммах представлены все возможные случаи взаимного расположения интервалов накопления . относительно синхрогруппы принимаемого ШПС. Цифрами в кружочках обозначено максимальное из двух накопленных количество базовых ПСП Остановка поиска произойдет по результатам накопления не менее шести базовых ПСП (6, 7 или 8 с вероятностью 0,25, 0,5 и 0,25, соответственно) . I Окончательное решение о временном положении цикла сигнала выносит 55 ся на втором этапе поиска. После превышения синхросигналом порогового уровня в качестве опорной ПСП начинает формироваться полный сигсодержащий циклически повторяющиеся синхронизирующую п информационную ПСП. Периодически через интервалы времени, равные циклу передаваемого сигнала, опорные ПСП сдвигаются на длительность базовой ПСП до полного совпадения циклов принимаемого и опорного сигналов. Такое совпадение фиксируется по превышению порога, установленного для информационного сигнала, сверткой информационной ПСП. Наличие временных промежутков различной длительности между базовыми информационньми ПСП исключают возможность , свертки сигнала при частичном совпадении по задержке принимаемой и опорной информационных ПСП, и поэтому максимум напряжения на выходе коррелятора, превышающий пороговыйуровень, может сформироваться только в момент полного совпадения циклов принимаемого и опорного сигналов. Поскольку на втором этапе поиска требуется пр.оизвести небольшое число шагов, общее время поиска практически определяется временем поиска базовой ПСП и, таким, образом, оказывается в о раз меньше времени, необходимого для обнаружения полной синхронизирующей ПСП. Устройство для передачи и приема широкополосного сигнала (фиг. 1) содержит У) каналов корреляционной обработки, каждый, из которых состоит из перемножителя 1, полосового фильтра 2, синхронного детектора 3, интеграторов к и сдвиговый регистр 5, а также генератор ПСП 6, блок управления 7, блок памяти 8, блок выбора максимума 9 и пороговый элемент 10. Устройство работает следующим образом. Под действием управляющих сигналов, вырабатываемых блоком управения 7, генератор ПСП 6 формирует непрерывные последовательности базовой синхронизирующей ПСП, которые подводятся к перемножителям 1 г) каналов корреляционной обработки со взаимным смещением во времени на длительность элементарного бита СП. Поиск ШПС производится путем периодического изменения временного положения (задержки) этих последова тельностей на ffl элементарных бит через интервалы времени, равные циклу ,принимаемого сигнала. При совпадении по задержке некоторого числа базовых синхронизирующих ПСП в принимаемом ШПС и опорной последовательности одного из кана-лов блока корреляции, с принимаемого ШПС в результате синхронного перемножения сигналов снимается фазовая манипуляция и после отфильтро вывания шумов на выходе полосового фильтра 2 вьщеляется гармоническое колебание промежуточной частоты, длительность которого равна числу совпавших по задержке базовых ПСП. При надлежащем фазировании обоих входов синхронный детектор 3 выделяет напряжение, пропорциональное амплитуде гармонического колебания, которое накапливается далее группой из и параллельно включенных интегра торов 4;, т4 |( со взаимно смещенными интервалами накопления. Число интеграторов и величина взйимн го смещения интервалов накопления выбираются таким образом, чтобы при любом положении принимаемого синхро сигнала относительно интервалов накопления на.одном из интеграторов 4 накапливалось напряжение, близкое к максимально возможному. Для возможности сравнения накопленных сигналов они запоминаются в блоке памяти 8. По команде считывания, вырабатываемой блоком управления 7, блок выбора Максимума 9 производит сравнение этих сигналов по уровню, пропуская на только максимальный. Одновременно в блоке выбора максимума 9 вырабатываются для блока управления 7 данные о номере канала корреляционной обработки и номере интегратора )- , с выхода которого был выбран максимальный сигнал. С выхода блока выбора максимума 9 сигнал поступает на пороговый элемент 10, где сравнивается с установленным пороговым уровнем. В.случае превышения порога на блок управления 7 от порогового элемента 10 поступает команда на остановку поиска синхронизирующего сигнала и переход к поиску цикла. По этой команде генератор ПСП 6 под действием управляющих Сигналов от блока управления 7 начинает генерировать полный сигнал, содержащий циклически повторяющиеся синхронизирующую и информационную ПСП. Интервал интегрирования в интеграторах 4д т4 И; устанавливается равным длительности информационной ПСП, а в пороговом .элементе 10 по команде от блока управления 7 устанавливается новый пороговый уровень, соответствуюш 1й условию оптимального приема информационного сигнала. На этом этапе поиск ведется шагами, равными длительности базовой синхронизирующей ПСП. Истинное положение цикла фиксируется по превышению порога информационным сигналом, и с этого момента начинается прием информации. При наличии интенсивных шумов в канале связи предлагаемый способ по сравнению с прототипом существенно сокращает время обнаружения сигнала, которое практически оказывается равным времени обнаружения сравнительно короткой базовой ПСП.

ФигА