Генератор системы дискретных ортогональных сигналов Советский патент 1992 года по МПК G06F1/02 

ю

|Ю

ю

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в устройствах спектрального анализа и связи для генерирования ортогональных сигналов.

Известен генератор сигналов Хаара, содержащий тактовый генератор, счетчик, 2т - 2 умножителей, m - 1 кольцевых регистров сдвига.

Однако сигналы, формируемые этим генератором, описываются функциями Хаара и их система имеет сравнительно большую эффективную ширину спектра, что приводит к низкой эффективности использования заданного диапазона частот.

Наиболее близким к изобретению является генератор системы дискретных ортогональных сигналов, содержащий тактовый генератор, счетчик, m -1 циклических 2 -разрядных регистров сдвига (2т-размерность системы сигналов, i 1, m - 2 - номер циклического регистра сдвига), 2Ш - 2 первых умножителей, два ограничителя уровня сигналов и 2m 1 пар вторых умножителей, причем i-й разрядный выход счетчика (нумерация со стороны старшего разряда) соединен со сдвигающим входом 1-го циклического регистра сдвига, (Н-1)-й разрядный выход счетчика соединен с первыми входами с (2-1)-го по (2 - 2)-й первых умножителей, вторые входы которых соединены с соответствующими разрядными выходами i-ro циклического регистра сдвига, первый разрядный выход счетчика и выходы первых умножителей являются выходами системы функций Хаара генератора, первый разрядный выход счетчика соединен с первыми входами первой пары вторых умножителей, выход j-го (j 1, 2m -2) первого умножителя соединен с первыми входами 0+1)й пары вторых умножителей, (т+1)-й разрядный выход счетчика соединен с входами первого и второго ограничителей уровня сигналов, выходы первого и второго ограничителей уровня сигналов соединены соответственно с вторыми входами первого и второго умножителей каждой пары вторых умножителей, выходы всех пар вторых умножителей являются выходами системы сигналов генератора.

Однако сигналы, формируемые этим генератором, обладают плохими корреляционными свойствами, поскольку амплитуды боковых пиков автокорреляционных функций этих сигналов велики, что приводит к низкой помехоустойчивости генератора.

Цель изобретения - повышение помехоустойчивости генератора.

Поставленная цель достигается тем, что в известный генератор системы дискретных

ортогональных сигналов, содержащий тактовый генератор, счетчик, m -1 циклических 2-разрядных регистров сдвига (2т - размерность системы сигналов Хаара, формируемый на первом разрядном выходе счетчика и выходах умножителей первой группы, i 1, m - 2 - номер циклического регистра сдвига), 2т - 2 умножителей первой группы, два ограничителя уровня сигналов

0 и2т-1 пар умножителей второй группы, причем 1-й разрядный выход счетчика (нумерация со стороны старшего разряда) соединен с сдвигающим входом 1-го циклического регистра сдвига, (1+1)-й разрядный выход счет5 чика соединен с первыми входами с (2 - 1)-го по (2 - 2)-й умножителей первой группы, вторые аходы которых соединены с соответствующими разрядными выходами i-ro циклического регистра сдвига, первый раз0 рядный выход счетчика соединен с первыми входами первой пары умножителей второй группы, выход j-ro (, 2Ш - 2) умножителя первой группы соединен с первыми входами (|+1 )-й пары умножителей второй группы,

5 (т+1)-й разрядный выход счетчика соединен с входами первого и второго ограничителей уровня сигналов, выходы первого и второго ограничителей уровня сигналов соединены соответственно с вторыми входами первого

0 и второго умножителей каждой пары умножителей второй группы, введены третья группа умножителей, элемент НЕ, третий и четвертый ограничители уровня сигналов и умножитель, причем выходы умножителей

5 второй группы соединены с первыми входами соответствующих умножителей третьей группы, первый разрядный выход счетчика (со стороны старших разрядов) через элемент НЕ соединен с входом третьего огра0 ничителя уровня сигналов, m-й разрядный выход счетчика (2т -размерность системы сигналов) соединен с входом четвертого ограничителя уровня сигналов, выходы третьего и четвертого ограничителей уровня

5 сигналов соединены с входами умножителя, выход умножителя соединен с вторыми входами умножителей третьей группы, выходы умножителей третьей группы являются выходами генератора.

0 Нафиг.1 представлена структурная схема генератора системы дискретных ортогональных сигналов; на фиг,2 - временные диаграммы, иллюстрирующие процесс формирования сигналов Ко (6& и Lo (Q) предмирования5 лагаемым

0- с/) предлагаемым генератором; на фиг.З - вид сигналов, формируемых прототипом; на фиг.4 - вид автокорреляционных функций сигналов, формируемых прот. типом; на фиг,5 - вид сигналов, формируемых предлагаемым генератором; на фиг.6 - вид автокорреляционных функций сигналов, формируемых предлагаемым генератором.

Генератор системы дискретных ортогональных сигналов содержит тактовый генератор 1, счетчик 2, циклические регистры 3 сдвига, умножители 4 первой группы, первый и второй ограничители 5.1 и 5.2 уровня сигналов, умножители 6 второй группы, умножители 7 третьей группы, элемент НЕ 8, третий и четвертый ограничители 9.1 и 9.2 уровня сигналов, умножитель 10.

Генератор работает следующим образом.

В исходном состоянии счетчик 2 обнулен, а в циклических регистрах 3 сдвига записаны коды вида 1000...0. Под действием тактовых импульсов, поступающих с выхода генератора 1 на выходах m старших разрядов (т+1)-разрядного счетчика 2 формируется система сигналов Радемахера, представленных уровнями ± 1. Формирование подмножеств сигналов Хаара их соответствующих сигналов Радемахера осуществляется при помощи регистров 3 сдвига и связанных с ними подгрупп умножителей 4 первой группы. Разрядность регистра 3 сдвига и число умножителей 4 в подгруппе равны числу сигналов Хаара в подмножестве (21, где i - номер подмножества). В регистрах 3 циклически сдвигается код вида 1000...О, разряды которого задают интервалы существования соответствующих сигналов Хаара. Сдвиг на один разряд вызывается каждым изменением знака сигнала Радемахера на сдвигающем входе регистра 3. В результате перемножения сигналов Радемахера с интервалами существования на выходах умножителей 4 первой группы формируется система сигналов Хаара.

Сформированные таким образом сигналы Хаара поступают на первые входы соответствующих пар умножителей б второй группы. Сигнал Радемахера с выхода (т+1)- го разряда счетчика 2 поступает на входы первого и второго ограничителей 5.1 и 5.2 уровня сигналов. Ограничители 5 могут быть реализованы в виде диодов таким образом, что на выходе ограничителя 5.1 появляется положительная часть сигнала Радемахера, а на выходе ограничителя 5,2 -отрицательная часть сигнала Радемахера.

Сигналы Ar

(k),

Вг

.(К),

получаются в результате перемножения сигнала Хаара %г (©) с выходными сигналами ограничителей 5 на соответствующей паре умножителей 6 второй группы,

Однако, сигналы, формируемые на выходах умножителей 6 второй группы, обладают плохими корреляционными свойствами, поскольку амплитуды боковых пиков автокорреляционных функций этих сигналов велики, что приводит к низкой помехоустойчивости системы сигналов, формируемых прототипом.

Для повышения помехоустойчивости

системы сигналов необходимо улучшить корреляционные свойства сигналов посредством уменьшения амплитуды боковых пиков автокорреляционных функций этих сигналов. Поэтому необходимо изменить

форму сигналов таким образом, чтобы система сигналов осталась ортогональной и при этом система сигналов имела такую же эффективную ширину спектра, что и система сигналов, формируемых прототипом.

fit (li

Сигналы Arl (0J , Brv; (®) с выходов

соответствующих умножителей 6 второй группы поступают на первые входы соответствующих умножителей 7 третьей группы. В течение периода формирования сигналов Ar(k) (0J, Br(k) (6$ сигнал Хаара#(1) (0j, формируемый на первом разрядном выходе счетчика 2, поступает на вход элемента НЕ 8. Инвертированный сигнал ХаараXQ (В) с его выхода поступает на вход третьего ограничителя 9.1 уровня сигналов, Одновременно на вход четвертого ограничителя 9,2 уровня сигналов поступает сигнал Радемахера с т-го разрядного выхода счетчика 2. Ограничители 9 реализованы в виде диодов

таким образом, что на выходе третьего ограничителя 9.1 появляется положительная часть инвертированного сигнала Хаара

Хо (в), а на выходе четвертого ограничителя 9.2 появляется отрицательная часть сигнала Радемахера, поступающего с т-го разрядного выхода счетчика 2. Поскольку ча первый вход умножителя 10 поступает сигнал с выхода третьего ограничителя 9.1, а на

второй вход - сигнал с выхода четвертого ограничителя 9. 2, то на выходе умножителя 10 формируется последовательность отрицательных импульсов, расположенная на втором полупериоде формирования сигналов Аг (в) , B/k (0J . Эта последовательность отрицательных импульсов поступает на вторые входы всех умножителей 7 третьей группы, на первые входы которых поступают сигналы (0J , Вг (0). В результате перемножения на выходах умно- жителей 7 третьей группы формируются сигналы Кг (0) , L/ (0J, форма которых обеспечивает уменьшение амплитуды боковых пиков автокорреляционных функций,

что существенно повышает помехоустойчивость формируемых сигналов.

На фиг.2 приведены временные диаграммы, иллюстрирующие процесс формирования предлагаемым генератором сигналов (в) , Lr{1) (®). На диаграммах показано временное состояние выходов:

а - тактового генератора 1;

б - (т+1)-го разряда счетчика 2;

в - первого ограничителя 5.1 уровня сигналов;

г - второго ограничителя 5.2 уровня сигналов;

д - первого разряда счетчика 2, на котором формируется сигнал Хаара х° (®j, поступающий на первые входы соответствующих умножителей 6 второй группы;

е - первого умножителя 6 второй групJ1JV.

пы, на котором формируется сигнал АО ж - второго умножителя 6 второй группы, на котором формируется сигнал

B(1) fics. О V.-vi

з - первого разряда счетчика 2, на котором формируется сигнал Хаара # (®) поступающий на вход элемента НЕ 8;

и - инвертора 8, на котором формируется

инвертированный сигнал Хаара ь (0);

и - третьего ограничителя 9.1 уровня сигналов;

к - m-ro разряда счетчика 2;

л - четвертого ограничителя 9.2 уровня сигналов;

м - умножителя 10;

н - первого умножителя 7 третьей группы, на котором формируется сигнал К0(1) (0);

о - второго умножителя 7 третьей группы, на котором формируется сигнал UC1) (в).

На фиг.З приведены сигналы, формируемые прототипом; на фиг.4 - актокорреля- ционные функции сигналов, формируемых прототипом; на фиг.5 - сигналы, формируемые предлагаемым генератором; на фиг.6 - автокорреляционные функции сигналов, формируемых предлагаемым генератором.

При этом длительность импульсов сигналов A/k) (0), Вг (0) и сигналов Кг (0), (0) одинакова и равна At.

Для сигналов, формируемых прототипом, и сигналов, формируемых предлагаемым генератором, были рассчитаны актокорреляционные функции и показатели

5

различимости. Результаты расчетов представлены в таблице.

Предлагаемый генератор формирует сигналы, у которых показатель различимости больше, чем у сигналов, формируемых прототипом, на 25% для любого числа сигналов на выходах устройств (таблицу, а также фиг.4, 6), что существенно повышает помехоустойчивость генератора.

В силу симметрии графиков автокорреляционных функций сигналов относительно оси ординат на фиг.4 и 6 представлены правые части графиков.

В ортогональности системы сигналов легко убедиться путем пеКГ«

Р Lr(k)

ремножения любых сигналов системы,

Эффективная ширина спектра любого сигнала, генерируемого предлагаемым генератором, как и сигналов, генерируемых прототипом равна эффективной ширине спектра прямоугольного импульса длительностью At.

Исгользование изобретения позволяет создавать генераторное оборудование, которое можно применять в устройствах спектрального анализа, в многоканальных системах связи, формирующее системы сигналов, имеющих улучшенные корреляционные свойства, повышающие помехоустойчивость генераторов.

Формула изобретения Генератор системы дискретных ортогональных сигналов по авт.св. № 1423997, о тличающийся тем, что, с целью повышения помехоустойчивости генератора, он содержит третью группу умножителей, элемент НЕ, третий и четвертый ограничители уровня сигналов и умножитель, причем

выходы умножителей второй группы соединены с первыми входами соответствующих умножителей третьей группы, первый разрядный выход счетчика (со стороны старших разрядов) через элемент НЕ соединен с входом третьего ограничителя уровня сигналов, m-й разрядный выход счетчика (2П - размерность системы сигналов) соединен с входом четвертого ограничителя уровня сигналов, выходы третьего и четвертого ограничителей уровня сигналов соединены с входами умножителя, выход умножителя соединен с вторыми входами умножителей третьей группы, выходы умножителей третьей группы являются выходами генератора.

Фиъ.З

Фиг-. 6

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может использоваться в устройствах спектрального анализа и связи для генерирования ортогональных сигналов. Цель изобретения - повышение помехоустойчивости генератора. Генератор содержит тактовый генератор 1, счетчик 2, регистры сдвига 3, умножители 4, 6, 7, 10, элемент НЕ 8, ограничители 5, 9 уровня сигналов. Введение в состав генератора дополнительных умножителей, элемента НЕ и ограничителей уровня сигналов позволяет формировать сигналы с высокой помехоустойчивостью 6 ил., 1 табл.