Система для передачи и приема дискретных частотно-манипулированных сигналов Советский патент 1992 года по МПК H04L27/10 

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в радиолиниях связи, передачи данных и управления с широкополосными дискретными частотно-ма- нипулированными сигналами.

Известен способ передачи цифрового сигнала по радиоканалу, а также предназначенные для этой цели передатчик и приемник, которые осуществляют расширение спектра передаваемого сигнала в радиоканале с определенной шириной полосы путем деления первичного сигнала на заданное число вторичных цифровых сигналов пропорционально меньшего уровня с модуляцией поднесущими частотами с условием попадания результирующего сигнала в отведенную полосу. Способ и устройства передачи и приема реализуют передачу простых сигналов или сигналов с малой базой, определяемой числом поднесущих Это обстоятельство ограничивает использование подобных систем 8 радиолиниях с высокими требованиями по помехоустойчивости, особенно в случае действия импульсных и узкополосных помех.

Наиболее близкой к предлагаемой является система для передачи и приема дискретных частотно-манипулированных сигналов, передающая сторона которой состоит из генератора тактовых импульсов (ГТИ), формирователя временной последовательности импульсов (ФВПИ), генератора сетки частот (ГСЧ), формирователя манипулирующей последовательности (ФМП), электронного коммутатора (ЭК) и усилителя. ГТИ вырабатывает периодическую последовательность синхронизирующих импульсов, поступающих на ФВПИ, вырабатывающий последовательность импульсов с периодом, равным длительности элементарной посылки Г0 к ГСЧ, вырабатывающему гармонические колебания с симметричным сдвигом относительно несущей частоты, кратным полосе элементарной посылки сигнала Дйъ и на ФМП, определяющий структуру манипулирующей последовательности с периодом Т. Формирование структуры дискретного частотного сигнала осуществляется ЭК путем последовательной коммутации колебаний ГСЧ в соответствии с числами{ 5чк } манипулирующей последовательности.

Приемная сторона состоит из смесителя, гетеродина, полосовых фильтров, узкополосных линий задержки, сумматора и стробирующего устройства (СУ). Частотные составляющие получают соответствующий закону формирования дискретного частотного сигнала временной сдвиг при прохож- дении через последовательно соединенные с фильтрами линии задержки. После сумматора результирующий сигнал ограничивается по длительности СУ.

Недостатком устройств является сниже- ние помехоустойчивости при задействовании импульсных и хаотических импульсных помех, попадающих в полосу, и временной интервал сигнала вследствие увеличения вероятности переименования варианта сиг- нала в точке приема. В наибольшей степени этот недостаток проявляется при нахождении временных параметров импульсной помехи области между элементами сигнала, что вероятно вследствие флюктуации вре- менных параметров сигнала и помех при распространении в среде.

Целью изобретения является повышение помехоустойчивости при воздействии

импульсных помех.

Поставленная цель достигается тем, что в систему для передачи и приема дискретных частотно-манипулированных сигналов, содержащую на передающей стороне генератор тактовых импульсов, первый выход которого соединен с тактовым входом формирователя временной последовательности импульсов, выходы которого соединены с соответствующими первыми входами электронного коммутатора, вторые входы которого подключены к соответствующим выходам генератора сетки частот, тактовый вход которого подключен к второму выходу генератора тактовых импульсов, третий выход которого соединен с тактовым входом формирователя манипулирующей последовательности, усилитель, вход которого подключен к выходу электронного коммутатора, а на приемной стороне - опорный генератор, выход которого подключен к входу преобразователя частоты, выход которого соединен с входами полосовых фильтров, линии задержки, выходы которых включены к соответствующим первым входам сумматора, выход которого соединен с входом стробирующего блока, введены на передающей стороне формирователь элементов временной группы сигнала, выходы которого соединены с третьими входами электронного коммутатора, четвертый вы- ход генератора тактовых импульсов соединен с тактовым входом формирователя элементов временной группы сигнала, сигнальный вход которого подключен к выходу формирователя манипулирующей последо

0 5 0

5

0 5 0 5 0 5

вательности, а на приемной стороне - временный селектор, первый выход которого соединен с вторым входом сумматора, выходы полосовых фильтров соединены с входа; ми временного селектора, вторые выходы которого соединены с входами соответствующих линий задержки.

На фиг.1 представлена структурная схема передающей стороны системы дискретных частотно-манипулированных сигналов; на фиг.2 -структурная схема приемной стороны системы дискретных частотно-манипулированных сигналов; на фиг.З - базисный прямоугольник с частотно-временной областью сигнала, формируемого устройством, являющимся прототипом, и возможное положение импульсной помехи в этой области; на фиг.4 - базисный прямоугольник с частотно-временной областью варианта сигнала, формируемого предлагаемым устройством; на фиг.5 - вариант схемного решения формирователя элементов временной группы, выполненного на RS- триггерах; на фиг.б - вариант схемного решения временного селектора, выполненного на регистрах сдвига, линиях задержки и схемах И.

Передающая сторона системы содержит генератор тактовых импульсов 1, формирователь временной последовательности импульсов 2, генератор сетки частот 3, элек: тронный коммутатор 4, формирователь модулирующей последовательности 5, формирователь элементов временной группы 6 и усилитель 7, причем выходы ГТЙ 1 соединены соответственно с входами ФВПИ 2, ГСЧ 3, ФМП 5 и первым входом ФЭВГ 6, выходы ГСЧ 3 и ФВПИ 2 соединены с входами ЭК 4, выход ФМП 5 соединен с вторым входом ФЭВГ 6, выходы которого соединены с входами ЭК 4, выход ЭК 4 соединен с входом усилителя, с выхода которого снимается -сформированный сигнал. Устройство демодуляции дискретных частотно-манипулированных сигналов содержит опорный генератор 8, преобразователь частоты 9, полосовые фильтры 10, временной селектор (ВС) 11. линии задержки 12, сумматор 13 и стробирующее устройство (СУ) 14, причем принимаемый сигнал поступает на первый вход преобразователя частоты 9, а выход ОГ 8 соединен с вторым входом преобразователя частоты 9. выход которого соединен с входами полосовых фильтров 10, выходы которых соединены с входами ВС 11, первый выход которого соединен с вторым входом сумматора 13, вторые выходы ВС 11 соединены с входами линии задержки 12, выходы которых соединены с первыми входами сумматора 13, выход которого соединен с входом СУ 14, с выхода которого снимается сигнал заданного периоды.

Передающая сторона системы работает следующим образом.

ФЭВГ 6 подключается к выходу ФМП 5 и осуществляет формирование дополнительных элементов в каждый тактовый интервал таким образом, что к основному элементу тк, соответствующему частотной посылке Ичк , определяемой последовательностью , добавляются передаваемые на ближайших в сторону начала и конца периода посылки гк-1 итк-И с длительностью, равной длительности тактового интервала тъ . Так, при трехкратном увеличении длительности формируется посылка гк на частоте йХи- Унес + (5чк -д0} Aft и дополнительные посылки tK-1 и Гк+1 . При нахождении основного элемента на крайних временных позициях на длительности периоды сигнала в частотно-временной области (ЧВО), что в рассматриваемом примере соответствует г0 и 5 Т0 , дополнительный элемент временной группы, не попадающий в частотно-временную область, переносится на временную позицию с противоположной стороны временной области, что обеспечивает однозначное определение соответствующего основного элемента на приемной стороне и постоянство числа временных посылок в период сигнала. Для данного вида сигнала фиг.4 с А,к-1 (2,5), 2 (1,3), 3 (2,4), 4 (3,5), 5 (4,1), где в скобках указаны порядковые номера дополнительных элементов временных групп, формирователь может быть выполнен с использованием временного распределителя и Я5-триггеров(фиг.5). При последовательность импульсов, поступающая из регистра формирователя модулирующей последовательности 5, поступает на вход формирователя 6 элементов временной группы, три из пяти выходов которого коммутируются с временными шинами электронного коммутатора 4, формирующего структуру дискретного частотно-манипулированного сигнала, возможный вариант которого представлен на фиг.4.

Приемная сторона системы содержит подключенный к выходам полосовых фильт- 5 ров 10 ВС 11, реализующий процедуру сборки сигналов временных позиций с последовательной коммутацией линий задержки в соответствии с законом формирования последовательности .

0 Для данного варианта сигнала, структура которого приведена на фиг.-С схемное решение ВС 11 представлено на фиг.б. Процедура сборки временных групп, соответствующих последовательности ) осуществляется с

5 помощью последовательных регистров сдвига, линий задержки и схем И.

Помехоустойчивость предлагаемой системы для передачи и приема дискретных частотно-манипулированных сигналов вы0 ше чем у прототипа. Это объясняется повышением отношения сигнал - помеха вследствие увеличения эквивалентной базы элемента сигнала в число раз, равное кратности расширения длительности элемента

5 сигнала (в приведенном примере в три ра за). С другой стороны из сравнения базисных прямоугольников фиг.З и фиг.4 видно, что ослабляющее действие помехи, определяемое распределением энергии помехи

0 вне элементов сигнала, в обоих случаях одинаково, а усиливающее действие, определяемое числом совпадений с посылками сигнала, во втором случае в 2 и более раз выше. Данное преимущество усиливается с

5 увеличением общей базы дискретного час- тотно-манипулированного сигнала и ности расширения длительности посылки на каждой частотной позиции. Для рассмотренного случая выигрыш в соотношении

0 сигнал - помеха равен 3. При этом вероятность ошибки для предлагаемого устройства в сравнении с прототипом рассчитываемая по известной формуле ,5х xexp(-h2/2), при действии идентичной импуль5 сной помехи, уменьшается в 7 раз, что свидетельствует о достижении существенного положительного эффекта в предлагаемом устройстве по сравнению с прототипом.

Формула изобретения

Система для передачи и приема дискретных частотно-манипулированкых сигналов, содержащая на передающей стороне генератор тактовых импульсов, первый выход которого соединен с тактовым входом формирователя временной последовательности импульсов, выходы которого соединены с соответствующими первыми входами электронного коммутатора, вторые входы которого подключены к соответствующим выходам генератора сетки частот, тактовый вход которого подключен к второму выходу генератора тактовых импульсов, третий выход которого соединен с тактовым входом формирователя манипулирующей последовательности, усилитель, вход которого подключен к выходу электронного коммутатора, а на приемной стороне - опорный генератор, выход которого подключен к входу преобразователя частоты, выход которого соединен с входами полосовых фильтров, линии задержки, выходы которых подключены к соответствующим первым входам сумматора, выход которого соединен с входом стробирующего блока, о т л и. ч а ющ а я с я тем, что, с целью повышения помехоустойчивости при воздействии импульсных помех, введены на передающей стороне формирователь элементов времен ной группы сигнала, выходы которого соединены с третьими входами электронного коммутатора, четвертый выход генератора тайтовых импульсов соединен с тактовым входом формирователя элементом временной группы сигнала, сигнальный вход которого подключен к выходу формирователя манипулирующей последовательности, а на приемной стороне - временной селектор, первый выход которого соединен с вторым входом сумматора, выходы полосовых фильтров соединены с входами временного селектора, вторые выходы которого соединены с входами соответствующих линий задержки.

Sti, 4ш0 Зй)0

foo

&

Сущность изобретения: система содержит на передающей стороне генератор тактовых импульсов, формирователь временной последовательности импульсов, генератор сетки частот, электронный коммутатор, формирователь модулирующей последовательности, формирователь элементов временной группы сигнала, усилитель, а на приемной стороне - опорный генератор, преобразователь частоты, полосовые фильтры, 1 временной селектор, линии задержки, сумматор, 1 стро- бирующий блок. 6 ил.

rff гтв 3$ 4%, srff

t# Фиг.З

Г0 гГ Jr0 4Гв ST0 iff Ф&&4