УСТРОЙСТВО ПОИСКА ШУМОПОДОБНОГО СИГНАЛА Советский патент 2008 года по МПК H04B1/10 

Предлагаемое устройство относится к области широкополосных систем радиосвязи, в которых используются шумоподобные сигналы. Оно может быть преимущественно использовано в системах спутниковой связи и является усовершенствованием устройства, описанного в авторском свидетельстве №1840712, класс МКИ H04В 1/10.

Блок-схема "устройства поиска шумоподобного сигнала", описанного в а.с. №1840712 представлена на фиг.1, для которой введены следующие обозначения:

1 - регистр сдвига,

2 - коррелятор,

3Л, 3Ц, 3П - схемы выбора максимального сигнала,

4 - ключи,

5 - формирователь порога,

6 - схема сравнения,

7 - сумматор,

8 - генератор синхронизирующей псевдослучайной последовательности (ГСП),

9 - опорный генератор,

10 - устройство управления фазой,

11 - генератор информационной псевдослучайной последовательности (ГИП),

14 - дополнительная схема сравнения,

15 - генератор,

16 - смеситель,

17а, 17б - коммутатор радиочастоты,

18а, 18б - коммутатор видеочастоты,

19 - пороговое устройство,

20 - генератор дополнительной синхронизирующей псевдослучайной последовательности (ГДСП),

21 - управляющее фазирующее устройство,

22 - решающая схема.

Для облегчения понимания физической сути "Устройства поиска шумоподобного сигнала" и, учитывая, что ряд узлов основного устройства, взятых со своими функциональными связями, выполняют одну и ту же задачу, авторы укрупнили некоторые узлы.

1. Схема выбора максимальных значений 3Л, 3Ц, 3П, ключи 4, формирователь порога 5, схема сравнения 6, сумматор 7, дополнительная схема сравнения 14, пороговое устройство 19 и решающая схема 22, выполняющие в целом функции обнаружения сигналов синхронизирующей, информационной и дополнительной синхронизирующей псевдослучайных последовательностей и выработки команд управления, объединены в блок принятия решений.

2. Последовательно соединенные генератор 15 и смеситель 16 объединены в один узел - преобразователь частоты.

3. Опорный генератор 9, устройство управления фазой 10 и управляющее фазирующее устройство, выполняющие в целом функцию фазирования генераторов ГСП-8, ГИП-11 и ГДСП-20, объединены в блок фазирования.

Укрупненная блок-схема основного устройства представлена на фиг.2, для которой введены следующие обозначения:

1 - регистр сдвига,

2 - коррелятор,

8 - генератор синхронизирующей псевдослучайной последовательности (ГСП),

11 - генератор информационной псевдослучайной последовательности (ГИП),

17а, 17б - коммутатор радиочастоты,

18а, 18б - коммутатор видеочастоты,

20 - генератор дополнительной синхронизирующей псевдослучайной последовательности (ГДСП),

23 - преобразователь частоты,

24 - блок принятия решений,

25 - блок фазирования.

Устройство имеет следующие функциональные связи:

управляющие входы первых коммутаторов радиочастоты и видеочастоты (17а, 18а) соединены с первым, а управляющие входы вторых коммутаторов радиочастоты и видеочастоты (17б, 18б) соединены со вторым выходами блока принятия решений (24), первый вход которого соединен с выходом первого коммутатора радиочастоты, первым коммутируемым входом второго коммутатора радиочастоты и радиочастотными входами корреляторов (2), кроме первого коррелятора и коррелятора ИП, второй вход блока принятия решений (24) соединен с первым выходом блока фазирования (25), а остальные входы блока принятия решений подключены к выходам корреляторов, третий выход блока принятия решений подключен к первому входу блока фазирования, два других входа которого соединены с выходами крайних корреляторов центральной группы, второй, третий и четвертый выходы блока фазирования (25) соединены с первыми входами соответственно генераторов ГСП (8), ГИП-(11)и ГДСП (20), пятый выход блока фазирования соединен со вторыми входами регистра сдвига (1) и генераторов ГСП (8), ГДСП (20) и ГИП (11), выход последнего соединен с видеочастотным входом коррелятора ИП, а выход ГСП (8) и первый выход ГДСП (20) подключены к коммутируемым входам первого коммутатора видеочастоты 18а, выход которого соединен с первым коммутируемым входом второго коммутатора видеочастоты, другой коммутируемый вход которого соединен со вторым выходом генератора ГДСП-20, и первым входом регистра сдвига (1), выходы которого соединены с видеочастотными входами корреляторов, кроме первого коррелятора и коррелятора ИП, радиочастотный вход первого коррелятора соединен с выходом второго коммутатора радиочастоты (17б), второй коммутируемый вход которого подключен к радиочастотному входу коррелятора ИП, выходу преобразователя частоты (23) и первому коммутируемому входу первого коммутатора радиочастоты (17а), другой вход которого соединен со входом преобразователя частоты (23) и входом "устройства поиска шумоподобного сигнала".

Работает устройство по а.с. 1840712 следующим образом. Входной шумоподобный сигнал, представляющий собой сумму трех сигналов: сигнала синхронизирующей псевдослучайной последовательности (СП), переданного на частоте f₁, и сигналов информационной (ИП) и дополнительной синхронизирующей (ДСП) псевдослучайных последовательностей, переданных на частоте f₂, через коммутаторы радиочастоты (17а, 17б) поступает на радиочастотные входы корреляторов левой, центральной и правой групп. На видеочастотные входы корреляторов, кроме первого коррелятора и коррелятора ИП, поступают сигналы опорных последовательностей с регистра сдвига (1), сдвинутые относительно друг друга на длительность элементарного импульса последовательности τ_о, причем сигналы опорной синхронизирующей псевдослучайной последовательности, подаваемые на видеочастотные входы корреляторов 2 центральной группы, сдвинуты относительно друг друга на половину длительности элементарного импульса (τ_о/2).

В каждом корреляционном канале вычисляется взаимокорреляционная функция между входным шумоподобным сигналом и сигналами опорных СП.

Выходы корреляторов соединены со входами блока принятия решений 24, в котором происходит сравнение вычисленных взаимокорреляционных функций с порогом, который формируется из входного шумоподобного сигнала. В том случае, если сигналы с выходов корреляторов 2 не превосходят порога, блок принятия решений (24) вырабатывает команду "продолжение поиска", по которой блок фазирования (25) изменяет фазу опорных генераторов ГСП (8), ГИП (11) и ГДСП (20) на величину 2 (n+1)τ_о, где n - число корреляторов в левой или правой группе.

Если сигнал с выхода какого-либо коррелятора превосходит порог, то блок принятия решений (24) прекращает выдачу команды "продолжение поиска" и вырабатывает команды грубой подстройки фазы генератора ГСП (8), причем, если сигнал обнаружен в левой или правой группе корреляторов, то по командам соответственно ЛГ или ПГ блок фазирования (25) уменьшает или увеличивает период СП на величину τ_о до тех пор, пока сигнал не будет обнаружен в центральной группе корреляторов. В последнем случае блок фазирования (25) по сигналам В и С с крайних корреляторов центральной группы осуществляет точную подстройку фазы генератора СП (8) на величину ±τ_о/L,

где L - любое число, определяемое заданной точностью удержания фазы обнаруженного сигнала в центральном канале.

Таким образом, на первом этапе осуществляется параллельно-последовательный поиск сигнала СП. На втором этапе осуществляется последовательный поиск информационной псевдослучайной последовательности. На радиочастотный вход коррелятора ИП поступает входной сигнал, перенесенный на частоту f₂, а на видеочастотный вход его поступает ИП с генератора ГИП-11. До тех пор, пока сигнал с выхода коррелятора ИП не превысит порога, блок принятия решений 24 вырабатывает команду "поиск ИП", по которой блок фазирования (25) изменяет фазу опорной ИП на величину периода СП (Тсп). Всего устройство анализирует Кβ₁ возможных временных положений сигнала ИП, где К=Тип/Тсп, а β₁ - число циклов поиска сигнала ИП на временном интервале, равном периоду следования информационной псевдослучайной последовательности (Тип).

В случае необнаружения сигнала ИП на β₁К временных позициях блок принятия решений вырабатывает команду ″продолжение поиска″, по которой возобновляется поиск сигнала СП. Если сигнал ИП обнаружен, то блок принятия решений (24) прекращает команду "поиск ИП" и вырабатывает команду "поиск ДСП", по которой коммутатор видеочастоты 18б подключает к видеочастотному входу первого коррелятора опорную ДСП со второго выхода генератора ГДСП (20) (сигналы на первом и втором выходах ГДСП-20 имеют одинаковую структуру и отличаются только сдвигом, равным (n+1/2)τ_о), а коммутатор радиочастоты 17б подключает к радиочастотному входу первого коррелятора входной шумоподобный сигнал на частоте f₂. Устройство анализирует Мβ₂ возможных временных положений сигнала ДСП, где а β₂ - любое целое число, определяющее число циклов поиска сигнала ДСП на временном интервале, равном периоду следования дополнительной синхронизирующей псевдослучайной последовательности (ТДПС).

Если сигнал ДСП на Мβ₂ временных положениях не обнаружен, то блок принятия решений (24) вырабатывает команду "продолжение поиска". Если же сигнал ДСП обнаружен, то блок принятия решений (24) прекращает команду "поиск ДСП" и осуществляет проверку наличия сигнала ДСП в течение r интервалов анализа по критерию К и r. Если за r анализов число обнаружений сигнала ДСП не менее числа К, блок принятия решений (24) вырабатывает команду "обнаружение сигнала ДСП", по которой коммутатор видеочастоты 18а и коммутатор радиочастоты 17а переводят устройство поиска шумоподобного сигнала на синхронизацию по сигналу ДСП, имеющему значительно большую базу, чем база СП.

С целью получения большого числа ансамблей совместно работающих синхронизирующей, информационной и дополнительной синхронизирующей псевдослучайных последовательностей импульсов, на передающем устройстве может быть введен дополнительный сдвиг между ними, кратный длительности элементарного импульса структуры τ_о.

В приемном устройстве этот сдвиг может быть учтен в блоке фазирования (25).

Устройство по а.с. №1840712 обладает существенным недостатком: не обеспечивает высокой помехозащищенности канала синхронизации при воздействии на него имитационной помехи, имеющей структуру опорной ДСП. Устройство лишь уменьшает вероятность пересинхронизации за помеху за счет увеличения интервала времени между совпадениями фаз входного полезного сигнала и имитационной помехи. Однако в случае такого совпадения пересинхронизация за помеху может произойти даже при малом соотношении помеха/сигнал, при этом устройство выйдет из режима синхронизма и приема информации, что приведет к потере информации.

Целью настоящего изобретения является повышение помехозащищенности канала синхронизации при воздействии имитационных помех.

Эта цель достигается тем, что в устройство поиска шумоподобного сигнала, содержащее регистр сдвига, корреляторы, коммутаторы видеочастоты, коммутаторы радиочастоты, генераторы синхронизирующей информационной и дополнительной синхронизирующей псевдослучайных последовательностей, преобразователь частоты, блок принятия решений, блок фазирования, дополнительно введены: регистр сдвига, коммутатор видеочастоты и решающая схема.

Блок-схема предлагаемого устройства представлена на фиг.3, для которой введены следующие обозначения:

1 - регистр сдвига,

2 - коррелятор,

8 - генератор синхронизирующей псевдослучайной последовательности (ГСП),

11 - генератор информационной псевдослучайной последовательности (ГИП),

17а, 17б - коммутатор радиочастоты,

18а, 18б - коммутатор видеочастоты,

20 - генератор дополнительной синхронизирующей псевдослучайной последовательности (ГДСП),

23 - преобразователь частоты,

24 - блок принятия решений,

25 - блок фазирования,

26 - дополнительный регистр сдвига,

27 - дополнительный коммутатор видеочастоты,

28 - дополнительная решающая схема.

Устройство имеет следующие функциональные связи.

Видеочастотные входы корреляторов (2) центральной группы соединены с выходами введенного регистра сдвига, 2-й вход которого соединен c 2-м входом регистра сдвига, a 1-й вход - с выходом дополнительного коммутатора видеочастоты, два коммутируемых входа которого соединены с выходом генератора ГСП (8) и выходом первого коммутатора видеочастоты (18а), а вход управления дополнительного коммутатора видеочастоты подключен к выходу введенной решающей схемы, один вход которой соединен с первым входом блока фазирования, а остальные подключены к выходам корреляторов левой и правой групп. Остальные функциональные связи остаются теми же, что и в основном устройстве.

Предлагаемое устройство работает следующим образом. Алгоритм поиска сигналов синхронизирующей, информационной и дополнительной синхронизирующей последовательностей остается таким же, как и в устройстве по а.с. №1840712.

До тех пор, пока с блока принятия решений (24) не поступит команда "обнаружение входного сигнала", дополнительная решающая схема на вырабатывает команду "пересинхронизация", при этом на дополнительный регистр сдвига через дополнительный коммутатор (27) поступает опорный видеосигнал с выхода коммутатора видеочастоты (18a). В дополнительном регистре сдвига (26) формируются опорные видеосигналы, имеющие задержки (n-1/2)τ_о, nτ_о и (n+1/2)τ_о. Таким образом, видеосигналы, поступающие на корреляторы 2 центральной группы, имеют ту же задержку, что и в устройстве по а.с. 1840712. В случае обнаружения входного сигнала включается дополнительная решающая схема (28). На ее входы поступают сигналы с выходов корреляторов левой и правой групп.

В том случае, если на вход приемного устройства поступает имитационная помеха, имеющая структуру кода дополнительной синхронизирующей псевдослучайной последовательности и отличающаяся от входного сигнала тактовой частотой на некоторую величину Δf, она будет последовательно обнаружена на выходах корреляторов, начиная с первого и кончая последним, или наоборот (в зависимости от знака величины Δf). Алгоритм работы дополнительной решающей схемы следующий. До тех пор, пока сигналы с выходов корреляторов левой и правой групп не будут обнаружены, дополнительная схема не выдает команду "пересинхронизация". Если же на выходах корреляторов левой или правой групп будут обнаружены сигналы имитационной помехи, то дополнительная решающая схема вырабатывает команду "пересинхронизации" в течение интервала времени, когда начальная фаза структуры помехи совпадает с начальной фазой видеосигналов, поступающих на центральную группу корреляторов. То есть команда "пересинхронизации" начинается с обнаружения помехи в n-ом и кончая обнаружением ее в n+4-ом корреляторе, либо наоборот, что соответствует большей или меньшей тактовой частоте, по сравнению с тактовой частотой помехи. По команде "пересинхронизации" дополнительный коммутатор подключает к дополнительному регистру сдвига выход генератора СП.

Таким образом, в течение времени, когда фаза структуры имитационной помехи совпадает с фазой опорных видеосигналов центральной группы корреляторов, т.е. в то время, когда возможна пересинхронизация устройства за помеху, канал синхронизации переводится на опорный сигнал синхронизирующей псевдослучайной последовательности. При этом не возникает потери информации. После прохождения помехи канал синхронизации переключается на сигнал ДСП.

Предлагаемое устройство поиска шумоподобного сигнала имеет повышенную помехозащищенность канала синхронизации в условиях воздействия имитационных помех, имеющих ту же структуру, что и у сигнала.

Это является следствием того, что в предлагаемом устройстве во время прохождения имитационной помехи в корреляторах центральной группы вычисляется ее взаимокорреляционная функция с опорным сигналом СП, и, следовательно, устройство реализует максимальную (потенциальную) помехозащищенность. В отличие от этого в основном устройстве вычисляется автокорреляционная функция помехи, и поэтому канал синхронизации имеет низкую помехозащищенность против имитационной помехи, а само устройство становится малоэффективным при условии постановки противником имитационной помехи.

Предположение о том, что тактовые частоты сигнала и имитационной помехи отличаются на некоторую величину Δf вполне оправдано, поскольку в реальном случае такая разность всегда возникает из-за нестабильностей тактовых генераторов и разных путей распространения сигнала и помехи, и, следовательно, из-за эффекта Допплера.

Изобретение относится к области широкополосных систем радиосвязи, в которых используются шумоподобные сигналы. Технический результат заключается в повышении помехозащищенности канала синхронизации при воздействии имитационных помех. Для этого в устройство дополнительно введены регистр сдвига, коммутатор видеочастоты и решающая схема. 3 ил.

Устройство поиска шумоподобного сигнала по авторскому свидетельству №1840712, отличающееся тем, что, с целью повышения помехозащищенности канала синхронизации при воздействий имитационных помех, в него дополнительно введены регистр сдвига, коммутатор видеочастоты и решающая схема, причем один вход решающей схемы соединен с первым входом блока фазирования, другие входы - с выходами корреляторов левой и правой групп, а выход подключен к управляющему входу введенного коммутатора видеочастоты, два коммутируемых входа которого соединены соответственно с выходом генератора синхронизирующей псевдослучайной последовательности и с выходом первого коммутатора видеочастоты, а выход - с первым входом введенного регистра сдвига, второй вход которого соединен со вторым входом регистра сдвига, а выходы соединены с видеочастотными входами корреляторов центральной группы.