СИСТЕМА СВЯЗИ С ШИРОКОПОЛОСНЫМИ СИГНАЛАМИ Советский патент 2006 года по МПК H04B7/165 

Предлагаемое изобретение относится к области радиотехники и может найти применение в системах связи с широкополосными сигналами.

Известны системы связи, с широкополосными сигналами, описанные в авт. св. №1840112 недостатком которых является низкая устойчивость к преднамеренным помехам.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство по авт. св. №300946.

Структурная схема прототипа представлена на фиг.1, где обозначено:

1 - генератор несущих и тактовых частот (ГНТЧ),

2 - генератор синхропоследовательности (ГСП),

3 - генератор информационной последовательности (ГИП),

4 -устройство фазирования,

5, 6 - перемножители,

7 - фазовый манипулятор,

8 - сумматор,

9 - фазовращатель на 90°,

10, 11 - перемножители,

12 - формирователь опорной псевдослучайной последовательности (ФОПП),

13 - генератор опорной псевдослучайной последовательности (ГОПП)

14 - устройство фазирования,

15 - устройство синхронизации,

16, 17 - фильтр,

18 - фазовый детектор.

Передающая часть системы содержит ГНТЧ 1, выход которого через ГСП2 и перемножитель 5 соединен с первым входом сумматора 8, а через ГИПЗ и перемножитель 6 соединен со вторым входом сумматора 8. Второй выход ГНТЧ 1 соединен через фазовращатель 9 со вторым входом перемножителя 5, а через фазовый манипулятор 7 со вторым входом перемножителя 6. Второй вход фазового манипулятора 7 является информационным входом устройства. В состав передающей части системы входит также устройство фазирования 4, соединенное своими выходами со вторыми входами ГСП 2 и ГИП 3.

Приемная часть системы содержит: вход устройства через перемножитель 10 и фильтр 16 соединен с первым входом фазового детектора 18, второй вход которого соединен с входом устройства через перемножитель 11 и фильтр 17. Вход устройства соединен также с входом устройства синхронизации 15, выход которого через ФОПП 12 соединен со вторым входом перемножителя 10, а через ГОПП 13 со вторым входом перемножителя 11. Вторые входы ФОПП 12 и ГОПП13 соединены с выходами устройства фазирования 14. Выход фазового детектора 18 является выходом устройства.

В передающей части системы осуществляется формирование четырехфазного сигнала, в одной из квадратурных составляющих которого излучается синхропоследовательность (СП), а в другой - информационная последовательность (ИП).

В приемной части системы в устройстве синхронизации 15 осуществляется синхронизация опорных СП и ИП с принимаемыми СП и ИП. После установления синхронизма устройство синхронизма 15 осуществляет установку ФОПП 12 и ГОПП 13, начальные фазы которых привязаны за счет использования устройства фазирования 14.

Недостатком прототипа является низкая устойчивость его к преднамеренным помехам противника.

Целью предлагаемого изобретения является повышение помехоустойчивости к ретранслированным помехам.

Эта цель достигается за счет введения в передающую часть системы датчика случайных чисел, датчика времени, регистра, формирователя сигналов времени, дополнительного перемножителя, аппаратуры уплотнения, элемента задержки, а в приемную часть - демодулятора сигналов времени, датчика времени, датчика случайных чисел, перемножителя, фильтра, элемента задержки, сумматора.

При дополнительном поиске, проведенном авторами согласно п.52 Э3-1-74, не обнаружены объекты со сходными признаками отличительной части. Учитывая это, авторы считают, что предлагаемое решение отвечает критерию "существенные отличия".

Структурная схема заявляемой системы связи приведена на фиг.2, где обозначено:

1 - ГНТЧ,

2 - ГСП,

3 - ГИП,

4 - устройство фазирования,

5, 6 - перемножители,

7 - фазовый манипулятор,

8 - дополнительный перемножитель,

10, 11 - перемножители,

12 - ФОПП,

13 - ГОПП,

14 - формирователь сигнала времени (ФСВ),

15 - устройство синхронизации,

16, 17 - фильтры,

18 - фазовый детектор,

19 - датчик случайных чисел (ДСЧ),

20 - датчик времени,

21 - регистр,

22 - элемент задержки,

23 - аппаратура мажоритарного уплотнения,

24 - дешифратор сигналов времени (ДСВ),

25 - датчик времени,

26 - датчик случайных чисел (ДСЧ),

27 - сумматор

28 - перемножитель,

29 - фильтр,

30 - элемент задержки.

Передающая часть системы содержит ГНТЧ 1, выходы которого через ГСП2 и перемножитель 5, а также через ГИПЗ, элемент задержки 22 и перемножитель 6 соединены входами аппаратуры уплотнения 23. Третий вход АУ23 соединен с выходом ГИПЗ через фазовый манипулятор 7. Объединенные входы перемножителя 6 и фазового манипулятора 7 соединены с информационным входом устройства. Устройство фазирования 4 одним выходом соединено со вторым входом ГСП2, входом ФСВ 14 и регистром 21. Другим входом устройство фазирования 4 соединено со вторым входом ГИП 3 и ДСЧ19, выход которого соединен с входом ГИПЗ. Выход ГНТЧ 1 соединен также с входами ФСВ 14 и регистра 21, выход которого соединен с третьим входом ФСВ 14. Второй выход ГКТЧ 1 соединен со вторым входом ФСВ 14 и со вторым входом регистра 21. Датчик времени 20 соединен с входом регистра 21 и входом ДСЧ 19.

В приемной части системы вход приемника через перемножитель 10, фильтр 16 соединен с входом ДСВ 24, выход которого соединен с ДСЧ 26 непосредственно и через ДВ25. Вход приемника соединен также через перемножитель 11 и фильтр 17 с первым входом сумматора 27, а через перемножитель 28 и фильтр 29 со вторым входом сумматора 27, выход которого соединен с входом фазового детектора 18, выход которого является выходом всего устройства. Вход приемной части через устройство синхронизации 15 соединен с входами ГОПП 13 и ФОПП 12, вторые входы которых соединены с выходом ДСВ 24, этот же выход ДСВ 24 соединен с входом ДВ 25.

Третий вход ГОПП 13 соединен с выходом ДСЧ 26. Выход ГОПП 13 соединен с входом перемножителя 11 и через элемент задержки 30 с входом перемножителя 28. Выход ФОПП 12 соединен со вторым входом перемножителя 10.

Работает система связи следующим образом.

В передающей части системы формируются СП и ИП. На ГИПЗ по импульсам синхронизации, поступающим с устройства фазирования 4, периодически подаются случайные импульсы начальной установки.

Эти импульсы формируются последовательно соединенными ДВ20 и ДСЧ19. За счет использования периодически подаваемых на ГИПЗ случайных импульсов начальной установки, неповторяющиеся за сеанс ведения связи, период ИП также не повторяется за сеанс ведения связи, поэтому ИП можно считать непериодической.

Для обеспечения синхронности изменения структуры ИП и СП в приемнике и передатчике обеспечивается передача сигналов времени. Это делается для того, чтобы обеспечить привязку времени, формируемого в датчике времени 25 приемника к времени передатчика.

Для обеспечения передачи времени текущее значение времени с выхода датчика времени 20 в параллельном коде записывается в регистр 21 по тактам, поступающим с ГНТЧ1, с выхода которого в последовательном коде оно подается на формирователь сигналов времени 14. В ФСВ 14 формируются сигналы времени, представляющие собой следующие друг за другом сигнал метки времени (СМВ) и текущее значение времени (текущее время ТВ).

Сигнал метки времени (сигнал синхронизации) используется для привязки приемника и передатчика к одной точке отсчета. Сформированный сигнал времени манипулирует по фазе на 0, 180° в перемножителе 5 синхропоследовательность, формируемую ГСП2, а затем подается на аппаратуру уплотнения 23.

Чтобы обеспечить режим вхождения в синхронизм в начальный момент времени в течение заданного интервала времени излучается неманипулированная СП, после чего в течение следующего интервала времени излучается сигнал метки времени и далее текущее значение времени. Указанная последовательность сигналов формируется в ФСВ 14, напряжение на выходе которого в течение первого интервала времени равно нулю, в течение второго интервала времени соответствует коду метки времени в течение третьего интервала - коду текущего времени.

ИП формируемая ГИПЗ манипулируется по фазе информацией в фазовом манипуляторе 7 (перемножителе) и подается на другой вход АУ23. Одновременно ИП, задержанная на величину задержки τ в элементе задержки 22, также манипулируется информацией в перемножителе 6 и подается на третий вход АУ23. Сигнал с выхода АУ23 манипулирует по фазе в перемножителе 8 высокочастотную несущую, поступающую с выхода ГНТЧ 1.

В приемной части системы в УС 15 осуществляется синхронизация СП, после чего сигнал синхронизации подается на ФОПП12 и ГОПП13. В перемножителе 10 происходит снятие ШПС, после чего сигнал фильтруется в фильтре 16 и демодулируется в дешифраторе сигналов времени ДСВ 24, на выходе которого формируется импульс метки времени (начала-отсчета) и сигнал текущего времени. Импульс метки времени (MB) используется для привязки к единой точке отсчета ФОПП12, ГОПП13, ДСЧ 26 и датчика времени 25. Сигнал текущего времени подается на установочные входы ДВ 25, обеспечивая его принудительную установку.

За счет этого осуществляется привязка текущего времени датчика времени приемника ко времени передатчика. Код времени по импульсу MB периодически подается на вход ДСЧ 26, где с использованием кода времени формируется случайное число, синхронное и полностью идентичное случайному числу, формируемому в передающей части системы. Код случайного числа периодически по импульсу МБ подается на установочные входы ГОПП 13, периодически изменяя его начальную установку.

Таким образом формируется опорная непериодическая ИП, синхронная с непериодической ИП передающей части системы.

Входной сигнал поступает на перемножители 11 и 28, куда подаются опорная ИП и опорная ИП, задержанная в элементе задержки 30 на τ, аналогично тому, как это делается при передаче. После снятия ШПС сигнал с выхода перемножителя 11 фильтруется в фильтре 17 и поступает на сумматор 27, где когерентно суммируется с сигналом, поступающим с выхода фильтра 29. Сигнал с выхода сумматора 27 демодулируется в фазовом демодуляторе 18.

На фиг.3 представлена аппаратурная реализация блока ФСВ 14, где обозначено:

31 - счетчик,

32 - генератор псевдослучайной последовательности (ГПСП),

33 - дешифратор,

34 - коммутатор.

Работает ФСВ 14 следующим образом. Сигнал синхронизации с устройства фазирования 4 поступает на счетчик 31, который при его поступлении начинает подсчет тактов, поступающих с выхода ГНТЧ 1. После подсчета заданного числа К тактов, счетчик вырабатывает короткий импульс, после чего сбрасывается. Короткий импульс запускает ГПСП 32, формирующий сигнал МФ в виде ПСП, который через коммутатор 34 подается на выход ФСВ. Выходной сигнал с ГПСП 32 подается на дешифратор 33, после срабатывания которого от выхода ФСВ 14 отключается вход 1 и подключается вход 2, при этом на выход ФСВ 14 поступает код ТВ. Коммутатор возвращается в исходное состояние по импульсу сброса счетчика 31. Таким образом до момента срабатывания счетчика 31 сигнал на выход ФСВ никакой не поступает, после срабатывания счетчика поступает сигнал MB в виде ПСП, формируемой ГПСП 32, за меткой времени следует сигнал ТВ.

Структурная схема дешифратора сигналов времени 24 приведена на фиг.4, где обозначено:

241 - фазовый демодулятор,

242 - согласованный фильтр метки времени (СФМВ),

243 - ключ,

244 - регистр,

245 - счетчик,

246 - генератор тактовых импульсов.

Фазовый демодулятор 241 может быть выполнен, например, по схеме Костаса (см. И.М.Тепляков и др. "Радиосистемы передачи информации" М., Радио и связь, 1982 г.)

Работает дешифратор 24 следующим образом. Сигнал после снятия ШПС и фильтрации в блоке 16 поступает на фазовый детектор 241, где демодулируется. Двоичные символы с выхода ФД 241 передаются одновременно на СФМВ 242 и ключ 243. В исходном состоянии ключ 243 закрыт, поэтому сигнал MB не поступает на его выход. После выделения импульса MB ключ 243 открывается, пропуская на вход регистра 244 код времени, который в виде параллельного кода поступает на выход блока. В счетчике 245 осуществляется подсчет числа бит кода времени. После окончания сигнала текущего времени, счетчик 245 вырабатывает импульс, запирающий ключ 243, после чего сбрасывается.

Датчики времени 20 и 25 могут быть выполнены в виде последовательно соединенных генератора тактовых импульсов и счетчика.

Датчики случайных чисел 19 и 26 могут быть выполнены как ГПСП, на установочные входы которого подается код текущего времени, который используется как код начальной установки,

Фазовый детектор 18 может быть выполнен по схеме Костаса. Аппаратура уплотнения 23 может быть выполнена так, как показано в монографии И.М.Теплякова и др. "Радиосистемы передачи информации", М.: Радио и связь, 1982, стр. 146 рис. 95.

ГИП 3 - генератор ПСП, на установочные входы которого подается код начальной установки с датчика случайных чисел.

Сумматор 27 объединяет выходы двух фильтров на один общий вход фазового детектора 18 и может быть выполнен в виде двух резисторов.

Остальные блоки являются общеизвестными, возможность их аппаратурной реализации не вызывает сомнения.

Докажем достижение поставленной цели. В прототипе используются периодические СП и ИП, что обуславливает его низкую устойчивость к преднамеренным помехам противника, в частности, к ретранслированным помехам. Действительно, при создании ретранслированных помех противник записывает целое число периодов СП (ИП) с последующим их переизлучением. При воздействии ретранслированных помех приемник с вероятностью 0,5 может захватиться как за ретранслированную помеху, так и за полезный сигнал. При этом, при захвате за ретранслированную помеху в приемнике будет сохраняться режим синхронизации за ретранслированную помеху и приемник будет выделять ложную информацию. Обнаружить ретранслированную помеху сможет только оконечная аппаратура (получатель информации) после принятия достаточно большого блока сообщения. В заявляемой системе связи используется непериодическая ИП, структура которой не повторяется за сеанс ведения связи. Это исключает возможность синхронизации по ИП за ретранслированную помеху.

Для обеспечения режима вхождения в синхронизм в заявляемой системе связи используется периодическая СП. 0днако она уплотняется мажоритарно с двумя структурами непериодической ИП, поэтому излучаемый сигнал является непериодическим. Использование непериодического сигнала исключает возможность расшифровки сигнала, определение его периода.

Таким образом, создание ретранслированных помех по СП в заявляемой системе связи также невозможно, чем и достигается выполнение поставленной цели - повышение помехоустойчивости к ретранслированным помехам.

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано в системах связи с широкополосными сигналами. Техническим результатом является повышение помехоустойчивости к ретранслированным помехам. Технический результат достигается тем, что система, содержащая генератор несущих и тактовых частот, генератор синхропоследовательности, генератор информационной последовательности, блок фазирования, два перемножителя, фазовый детектор, блок синхронизации, формирователь опорной псевдослучайной последовательности, фильтры и блок синхронизации, на передающей стороне снабжена формирователем сигнала времени, датчиком случайных чисел, регистром, датчиком времени, блоком уплотнения, третьим перемножителем и блоком задержки. На приемной стороне система снабжена последовательно соединенными дешифратором сигналов времени, датчиком времени, датчиком случайных чисел, блоком задержки, третьим перемножителем, третьим фильтром, сумматором и фазовым детектором. 6 ил.

Система связи с широкополосными сигналами, содержащая на передающей стороне генератор несущей и тактовой частот, выход которого подключен к входам генератора синхропоследовательности и генератора импульсной последовательности, вторые входы генераторов синхропоследовательности и импульсной последовательности соединены с соответствующими выходами блока фазирования, а также два перемножителя, вход первого перемножителя соединен с выходом генератора синхропоследовательности, на приемной стороне - фазовый детектор, блок синхронизации, выход которого подключен к первым входам формирователя опорной псевдослучайной последовательности (ОПСП) и генератора ОПСП, выходы формирователя и генератора ОПСП подключены к вторым входам соответствующих перемножителей, выходы которых подключены к входам соответствующих фильтров, а входы объединены с входом блока синхронизации и являются входом приемной стороны, отличающаяся тем, что, с целью повышения помехоустойчивости к ретранслированным помехам, на передающей стороне введены формирователь сигнала времени, выход которого подключен к второму входу первого перемножителя, датчик случайных чисел, выход которого подключен к второму входу генератора импульсной последовательности, регистр, датчик времени, выход которого подключен к входу датчика случайных чисел и входу регистра, выход которого подключен к входу формирователя сигналов времени, а также блок уплотнения и третий перемножитель, первый и второй входы которого соединены соответственно с выходом блока уплотнения и выходом генератора несущей и тактовой частот, первый, второй и третий входы блока уплотнения соединены с выходами соответственно первого и второго перемножителей и выходом фазового манипулятора, вход которого объединен с входом блока задержки и соединен с выходом генератора импульсной последовательности, а второй вход объединен с первым входом второго перемножителя, второй вход которого соединен с выходом блока задержки, и является информационным входом системы, выход генератора несущей и тактовой частот подключен к тактовым входам регистра и формирователя сигналов времени, выход блока фазирования подключен к управляющим входам формирователя сигналов времени, выход блока фазирования подключен к входу "считывание" датчика случайных чисел, а на приемной стороне введены последовательно соединенные дешифратор сигналов времени, вход которого соединен с выходом первого фильтра, датчик времени, датчик случайных чисел, выход которого подключен к установочному входу генератора ОПСП, второй выход дешифратора сигналов времени подключен к объединенным тактовым входам формирователя и генератора ОПСП, датчика случайных чисел и датчика времени, а также введены последовательно-соединенные блок задержки, третий перемножитель, второй вход которого объединен с входом блока синхронизации, третий фильтр, сумматор, второй вход которого соединен с выходом второго фильтра, и фазовый детектор, выход которого является информационным выходом системы.