Устройство передачи и приема шумоподобных сигналов Советский патент 1991 года по МПК H04B7/02 

Изобретение относится к технике связи и может использоваться для передачи и приема дискретной информации в многолучевых каналах связи с переменными параметрами.

Целью изобретения является повышение пропускной способности канала связи путем обеспечения передачи дополнительного информационного потока.

На фиг.1 представлена структурная электрическая схема устройства передачи и приема шумоподобных сигналов; на фиг.2 - временные диаграммы, поясняющие работу устройства для случая передачи информации тремя шумоподобными сигналами и наличия трех разделимых лучей; на фиг.З - пример реализации блока управления; на фиг. 4 - вариант реализации генератора псевдослучайных последовательностей (ПСП), формирователя информационных импульсов и формирователя тактирующих им-п пульсов.

Устройство передачи и приема шумоподобных сигналов содержит на передающей стороне генератор 1 тактовых импульсов (ТИ), генератор ПСП 2, формирователь 3 управляющих импульсов (УИ), генератор 4 несущей частоты, фазовращатель 5 на IT/2, первый и

О

со j

00

1

второй перемножители 6 и 7, фазовый манипулятор 8, сумматор 9, формирователь 10 информационных импульсов, первую и вторую линии задержки 11 и 12 и переключатель 13, а на приемной стороне - согласованные фильтры 14,- 14, первые и вторые линии задержки 15.-15и, 16,-16п, первые и вторые фазовые детекторы , 18(-18, первые и вторые накопители , 20,-20Л, первые и вторые ключи 21,- 21-, , первые, вторые и третьи решающие блоки ,, 24, , первые и вторые блоки снятия манипуляции , 27/(-27и, блоки вычитания , инверторы , блок управления 30, выходной сумматор 31 и дополнительный сумма- - тор 32, причем в состав блока управ- ления 30 входят согласованный фильтр 33, амплитудный детектор 34, блок вычитания 35, одновибратор 36, блок дифференцирования 37 и линии задержки , в состав генератора 2 псев- дослучайных последовательностей входя распределитель 39, блоки совпадения 40j-40j, и генераторы ПСП , в состав формирователя 31 УИ входят ключ 42, источник питания 43, инвер- тор 44, одновибратор 45 и диоды 46 и 47, а в состав формирователя 10 входят ключ 48, диоды 49 и 50, линии задержки 51 и 52, одновибраторы 53, 54, 55 и 56 и диоды 57 и 58.

Устройство передачи и приема ШПС работает следующим образом.

От источника информации на формирователь 10 информационных импульсов поступают одновременно две последовательности коротких информационных импульсов 1 и -Т (например, после преобразования последовательного кода в параллельный, фиг.2 а, б). Импульсы первой последовательности поступают одновременно на формирователь 3 УИ, которьй вместе с генератором 1 обеспечивает синхронную работу и формирует из двуполярных входных сигналов импульсы, запускающие через ключ 48 формирователь 10, причем если входные .импульсы второй информационной последовательности U л (фиг.2б), положительные, то выходные импульсы формирователя 10 задерживаются линией задержки 52 на время At ( (фиг.2е), при отрицательных входных импульсах II выходные импульсы задерживаются линией задержки 51 на время /Lt г

o

5

0

0

(фиг.2е). Информационные импульсы на выходе формирователя 10 формируются из первой входной информационной последовательности U с помощью диодов 57 и 58 и одновибраторов 55 и 56 (фиг.2д).

Информационные импульсы, поступающие с выхода формирователя 10, в фазовом манипуляторе 8 манипулируют несущую частоту от генератора 4. Информационные импульсы с другого выхода формирователя 10 управляют работой переключателя 13, подключая к первому перемножителю 6 либо линию задержки на &t t 11 (если иг положительный импульс), либо линию задержки на ut 12 (если U Ј отрицательный импульс),

В генераторе IICII 2 с помощью распределителя 39, блоков совпадения и генераторов ПСП под действием тактовых импульсов (фиг.2в) от генератора 1 ТИ и тактирующих импульсов с выхода одновибра- тора 45 (фиг.2г) формирователя 3 УИ формируются различных ПСП (фиг.2ж), которые поступают на второй перемножитель 7, на выходе которого окончательно формируется информационная ШПС с внутриимпульсной фазовой манипуляцией. Начальная фаза каждой посылки этого сигнала манипу- лируется на 0 или п рад. в зависимости от знака входных импульсов U,.

На входы первого перемножителя 6 помимо задержанных ПСП на t, или At поступает также гармоническое колебание несущей частоты от генератора 4, сдвинутое по фазе на /2 в фазовращателе 5, на выходе перемножителя 6 формируется пилотный ШПС, сдвинутый по времени относительно информационного ШПС на время u.t . или A.t в зависимости от знака входных импульсов U. Объединенные в сумматоре 7 информационные и пилотные сигналы через передающую антенну поступают в линию

связи.

I

Времена задержек &t, и A.t2 выбираются таким образом, чтобы не нарушалась корреляция фаз информационного и пилотного сигналов на выходе многолучевого канала, а также из условия разделимости сигналов на выходе согласованного фильтра. Для этого необходимо выполнить условия: At.ftt,.

Afc

1

л

ЛЧ -At,ff-,

де Ktp - интервал корреляции флуктуации фазы сигнала на выходе многолучевого канала, Atc - ширина спектра сигнала.

Кроме этого значения Дtt, A.t2 выираются существенно меньше TC.

На приемной стороне принимаемый Ю ноголучевой сигнал поступает на бъединенные входы п согласованных ильтров и блока управления З0.;

Каждый из согласованных фильтров 14 согласован с соответствующим ШПС, 15 сформированным с помощью ПСИ. Таким образом, принимаемый сигнал разделяется по форме для- обработки в п параллельных каналах, каждый из которых обрабатывает сигналы, передавае- 20 ые определенной IICII, причем каждый з п каналов состоит из двух поданалов обработки. Сигнал с выхода каждого согласованного фильтра 14 оступает на входы фазовых детекто- 5 ров 17 и 18 непосредственно и через соответствующие линии задержки 15 и 16. Напряжения на выходах фазовых етекторов 17 и 18 будут пропорциональны косинусу разности фаз между 30 информационным и пилотным сигналами. В линиях задержки 15 и 16 компенсируются как временные сдвиги между сигналами Atj и Ut2, так и фазовый сдвиг на 90°, введенные на передаче. 35

Так как сигнал одной и той же формы передается только.один раз за время многолучевости, то на выходах фазовых детекторов 17 и 18 сигналы от соседних посылок разнесены во ДО времени не менее чем на длительность времени многолучевости. Поэтому в каналах обработки сигналов межсимвольная, интерференция практически отсутствует. Это позволяет осуществлять дд накопление энергии всех принятых на интервале многолучевости лучей в накопителях 19 и 20, которые могут быть выполнены в виде интеграторов со сбросом. В моменты окончания накопле- 50 ния решающие блоки 23 и 24 производят отсчеты сигналов на выходах накопителей 19 и 20 и выносят решение об информационных символах первого информационного потока по знакам этих отсчетов. Решения с выходов всех решающих блоков 23 и 24 объединяются выходным сумматором 31 и являются принятыми символами по первому информаци

уде

Юх 0.;

, 15 о- 20 530 . уиг35

ДО ь аддкое- 50 ят риционному потоку. Блок управления 30 вырабатывает сигналы, необходимые для работы накопителей 19 и 20 и решающих блоков 23 и 24. Одновременно с процессом обработки сигналов и принятием решений о символах первого информационного потока происходит обработка сигналов с целью принятия решений о символах второго информационного потока. В каждом из п каналов обработки сигналы с выходов накопителей 19 и 20 поступают на блоки снятия манипуляции 26 и 27, представляющие собой двухполупериодные выпрямители, после чего решающий блок 25 по знаку напряжения на выходе блока вычитания 28 определяет, на выходе какого из накопителей 19 или 20 уровень сигнала по модулю больше.

При большем по модулю уровне сигнала на выходе накопителя 19 при включенной на передаче линии задержки 11 на выходе вычитающего блока 28 будет положительное напряжение, которое после взятия отсчета в решающем блоке 25 даст положительный выходной импульс. Этот импульс свидетельствует о приеме решения 1 по символу вто- рого информационного потока, открывает ключ 21, а через инвертор 29 поддерживает закрытое состояние ключа 22. Через открытый ключ 21 напряжение с выхода накопителя 19 поступает на вход решающего блока 23, который по знаку напряжения в момент отсчета при- принимает решение 1 (в случае положительного напряжения) или -1 (в случае отрицательного напряжения) в первом информационном потоке. При передаче символа втором информационном потоке уровень сигнала по модулю на выходе накопителя 20 будет больше, чем на выходе накопителя 19, при этом напряжение на выходе блока вычитания 28 будет отрицательным и на выходе решающего блока 25 будет в момент отсчета отрицательный импульс, соответствующий информационному символу -} во втором информационном потоке, который закрывает (или поддерживает в закрытом состоянии) ключ 21, а через инвертор 29 открывает ключ 22, через который напряжение с выхода накопителя 20 поступает на вход решающего блока 24,. который по знаку напряжения в момент отсчета принимает решение о наличии

1 (в случае положительного напряжения) в первом информационном потоке.

В дополнительном сумматоре 32 объединяются все решения по символам второго информационного потока.

Для управления работой накопителей 19 и 20, а также решающих блоков 23, 24 и 23 всех ц каналов обработки необходимо определить момент времени начала и окончания накопления и принятия решений о принимаемых символах в обоих информационных потоках. Эти сигналы синхронизации вырабатывает блок управления JU. При используе- мом методе передачи сигналов задача обеспечения синхронизации упрощается, во-первых, из-за того, что одновременно с информационным сигналом подается опорный (пилотный) сигнал, во- во-вторых, из-за того, что последовательность используемых ШПС постоянная и известна на приеме. Если определены моменты времени для одного канала обработки, например, для первого, то с учетом второго отмеченного обстоятельства синхросигналы для остальных (п-1) каналов обработки могут быть получены путем задержки соответствующих импульсов на длительности, крат- ные длительности информационных посылок Тс .

Блок управления работает следующим образом.

Поступающие с выхода линии связи сигналы из п. форм ШПС выделяются согласованным фильтром 33, В детекторе 34 устраняется манипуляция по фазовому параметру. На сигнальный вход блока вычитания 35 поступают на интервале времени многолучевости L все принимаемые лучи (модуль напряжения на фиг.2д), а на опорный вход вычитания 35 - пороговый уровень, равный UMa(cc/2, где имакс - максимальное напряжение на интервале многолучевости L. В случае превышения сигналом порогового уровня Uwa(c/2, являющегося оптимальным при отношении сигнал/шум , в одновибраторе 36 формируется импульс длительностью L, который после дифференцирования в дифференцирующем блоке 37 преобразуется в короткие положительные и отрицательные импульсы, соответствующие переднему и зад- нему фронтам сформированных в одновибраторе 3b импульсов.

Биполярные управляющие импульсы с выхода блока дифференцирования 37

0

5

5 0

5 0 5 Q 5

поступают на первый и второй накопителя 19 и 20,, первый, второй и третий решающие блоки 23, 24, , 25 первого канала обработки. Положительные импульсы (соответствующие переднему фронту сформированного импульса) включают первый и второй накопители 194 и а отрицательные импульсы (соответствующие заднему фронту сформированного импульса) стробируют решающие блоки 23 , 24 ,(, 25 { и осуществляют сброс первого и второго накопителей 19,| и 20( . Аналогичные управляющие импульсы поступают на накопители 19 и 20 и решающие блоки 23-25 второго канала обработки с выхода линии задержки 38 блока управления 30, а на накопители 19 и 20 и решающие блоки 23-25 n-го канала обработки с выхода линии задержки 38 блока управления .

Формула изобретения

Устройство передачи и приема шумо- подоЬных сигналов, содержащее на передающей стороне последовательно соединенные генератор несущей частоты, фазовращатель на 1Гц первый перемножитель и сумматор к другому входу которого подключен выход генератора несущей через последовательно соединенные фазовый манипулятор и второй перемножитель, а также последовательно соединенные формирователь управляющих импульсов и генератор псевдослучайных последовательностей (ПСП), выход которого подключен к входу первой линии задержки и к другому входу второго перемножителя, а на приемной стороне - п каналов обработки сигнала, каждый из которых содержит последовательно соединенные согласованный фильтр, линию задержки, фазовый детектор, к другому входу которого подключен выход согласованного фильтра, и накопитель, а также решающий блок, причем входы согласованных фильтров п каналов обряботки сигнала соединены между собой и подключены к входу блока управления, каждый выход которого подключен к управляющим входам накопителя и решающего блока соответствующего канала обработки сигнала, а выходы решающих блоков п каналов обработки сигнала подключены к соответствующим входам выходного сумматора, отличающ е е с я тем, что, с целью повышения пропускной способности канала связи путем обеспечения передачи дополнительного информационного потока, на передающей стороне введены формирователь информационных импульсов, переключатель и вторая линия задержки, при этом дополнительный выход формирователя управляющих импульсов подключен к тактовому входу формирователя информационных импульсов, первый выход которого подключен к другому входу фазового манипулятора, а второй выход - к управляющему входу переключателя, к информационным входам которого подключены соответственно выход первой линии задержки и выход второй линии задержки, к входу которой подключен выход генератора ПСИ, а выход переключателя подключен к другому входу первого перемножителя, причем первый информационный вход формирователя информационных импульсов соединен с входом формирователя управляющих импульсов и является входом сигнала первого информационного потока, входом сигнала второго информационного потока является второй информационный вход формировате- ля информационных импульсов, а на приемной стороне введены дополнительный сумматор и в каждый из п каналов обработки сигнала - последовательно

соединенные дополнительные линия задержки, фазовый детектор, накопитель, первый ключ и первый дополнительный решающий блок, а также второй ключ, первый и второй блоки снятия манипуляции и последовательно соединенные блок вычитания, второй дополнительный решающий блок и инвертор, при этом в каждом из п каналов обработки сигнала выход накопителя подключен к информационному входу решающего блока через второй ключ, а через первый блок снятия манипуляции - к первому входу,блока вычитания, к второму входу которого подключен выход дополнительного накопителя через второй блок снятия манипуляции, выход второго дополнительного решающего блока подключен к управляющему входу второго ключа, а к управляющему входу первого ключа подключен выхоц инвертора, выход согласованного фильтра подключен к входу дополнительной линии задержки и к другому входу дополнительного фазового детектора, причем управляющие, входы дополнительного накопителя и первого и второго дополнительных решающих блоков соединены с управляющим входом решающего блока, а выходы вторых дополнительных решающих блоков п каналов обработки сигнала подключены к соответствующим входа дополнительного сумматора.

Изобретение относится к технике связи и может использоваться для передачи и приема дискретной информации в многолучевых каналах связи с переменными параметрами. Цель изобретения - повышение пропускной способности канала связи. Устройство содержит на передающей стороне г-р 1 тактовых импульсов, г-р 2 псевдослучайных последовательностей, формирователь 3 управляющих импульсов, г-р 4 несущей частоты, фазовращатель 5 на 1Г/2, перемножители 6 и 7, фазовый манипулятор 8, сумматор 9, формирователь 10 информационных импульсов, линии задержки 11 и 12 и переключатель 13, а на приемной стороне согласованные фильтры 14, линии задержки 15 и 16, фазовые детекторы 17 и 18, накопители 19 и 20, ключи 21 и 22, решающие блоки 23-25, олоки 26 и 27 снятия манипуляции, блоки 28 вычитания, инверторы 29, Ьлок 30 управления и сумматоры а 31 и 32. Цель достигается путем обеспечения передачи дополнительного информационного потока. 4 ил. « (Л

а Lл„

S Tc+at

Г-|

4fLr

-Kf- #нН$4

и

,4