УСТРОЙСТВО ПОИСКА ШУМОПОДОБНОГО СИГНАЛА Советский патент 2006 года по МПК H04B1/10 H04L7/02 

Предлагаемое устройство поиска шумоподобного сигнала относится к области широкополосных систем радиосвязи, в которых используются шумоподобные сигналы.

Известны устройства поиска шумоподобных сигналов, описанные в книгах: "Шумоподобные сигналы в системах передачи информации". Издательство "Советское радио", Москва, 1973 г. Под редакцией В.Б.Пестрекова; "Статистическая теория приема сложных сигналов". Тузов Г.И. Издательство ″Советское радио″, Москва, 1977 г.; в авторских свидетельствах:

"Устройство для циклического поиска широкополосных шумоподобных сигналов по задержке". (Авторское свидетельство №311415, МКИ Н 04 7/04,

"Устройство для обеспечения случайного поиска псевдослучайных сигналов по задержке".

Авторское свидетельство №264489 класс 21а⁴, 60 МПК Н 0,Ч в,

"Устройство поиска шумоподобных сигналов".

Авторское свидетельство №495773 МКИ Н 0,Ч в /1/10,

"Устройство поиска широкополосных сигналов"

Авторское свидетельство №425361 МКИ Н 0,Ч L 1/10,

"Устройство поиска шумоподобных сигналов"

Авторское свидетельство №331430 МКИ Н 0,Ч в 1/10.

Общим недостатком указанных устройств является то, что они не всегда обнаруживают максимальный сигнал, при наличии на временной оси нескольких шумоподобных сигналов с одной и той же структурой, но с разными нестационарными уровнями. То есть не всегда реализуется максимальная помехозащищенность при приеме информации.

Данные ситуации возникают, например:

1. Из-за наличия блока защиты от воздействия сосредоточенных по спектру помех, в приемных устройствах, который искажает функцию автокорреляции, при этом возможна синхронизация за боковой лепесток, что приведет к снижению помехозащищенности.

2. В KB каналах шумоподобных систем связи за счет отражений и поэтому также возможна синхронизация за отраженный луч, что приведет к снижению помехозащищенности.

5. В системах связи с передачей циркулярного сигнала от нескольких передающих устройств. В этом случае на входе приемного устройства существует несколько шумоподобных сигналов с одинаковой структурой, но с разными уровнями и поэтому возможно обнаружение шумоподобного сигнала с малой амплитудой, что также приводит к снижению помехозащищенности.

Из известных устройств поиска шумоподобного сигнала наиболее близким по технической сущности (прототипом) является "Устройство поиска шумоподобного сигнала".

Блок-схема устройства поиска шумоподобного сигнала (прототипа) приведена на фиг.1. Для облегчения понимания физической сути устройства поиска, авторы укрупнили некоторые функциональные узлы и ввели следующие обозначения:

1 - Управляемый генератор псевдослучайных последовательностей;

2 - Левая группа корреляционных каналов;

5 - Центральная группа корреляционных каналов;

4 - Правая группа корреляционных каналов;

5 - Схема выбора максимального сигнала центральной группы корреляционных каналов;

6 - Формирователь порога;

7 - Схема сравнения и выбора максимального сигнала;

8 - Схема принятия решения;

Устройство (прототип) работает следующим образом: входной шумоподобный сигнал поступает на радиочастотные входы перемножителей всех трех групп корреляционных каналов, а на видеочастотные входы подаются опорные ПСП, сдвинутые относительно друг друга по времени на длительность элементного импульса τ₀. ПСП, подаваемые на видеочастотные входы корреляционных каналов центральной группы, сдвинуты на τ₀/2.

Сигнал с выхода каждого корреляционного канала левой и правой групп подается на вход схемы 7, а сигнал с выхода каждого корреляционного канала центральной группы подается на схему выбора максимального сигнала 5. Схема 5 выбирает максимальные выходные сигналы корреляционных каналов центральной группы.

Схема 7 сравнивает сигналы корреляционных каналов левой и правой групп 2 и 4 с максимальным сигналом центральной группы схемы 5 и выбирает максимальный сигнал, который затем сравнивает с пороговым сигналом, сформированным схемой 6.

При этом возможны следующие случаи:

а) максимальные сигналы с корреляционных каналов меньше порогового. В этом случае сигналы Л, Ц, П и О на выходе схемы 7 отсутствуют.

Устройство 1 по команде 0 схемы 7 осуществляет перестройку ПСП по задержке на величину 2(n+1)τ₀

(n - число корреляционных каналов в левой или правой группах), таким образом, чтобы в начале осуществлялся поиск в i-м интервале длительностью 2(n+1)τ₀, а затем, если сигнал не обнаружен ни в одном из корреляторов в i-м интервале, то в следующий момент осуществляется поиск в (i+1)-м интервале и т.д. То есть система находится в состоянии непрерывного поиска.

б) максимальные сигналы левой и правой групп корреляционных каналов больше порогового и сигнал появится на выходах Л или П и О схемы 7.

Устройство 1 по команде 0 схемы 7 прекращает перестройку по задержке ПСП. По сигналам Л или П устройство 1 осуществляет грубую подстройку генератора ПСП по задержке на величину τ₀ в сторону опережения или запаздывания. Грубая подстройка УГПСП осуществляется до тех пор, пока не появится сигнал на выходе Ц схемы 7, а на выходах Л или П сигнал пропадет. При появлении сигнала на выходе Ц схемы 7, по сигналам В и С левого и правого корреляционных каналов центральной группы осуществляется точная подстройка генератора ПСП таким образом, чтобы в центральном корреляционном канале выделялось максимальное значение сигнала. Кроме того, сигнал Ц включает схему принятия решения 8, на другой вход которой поступают стробирующие импульсы СИ с выхода схемы 1.

При условии совпадения подряд r стробирующих импульсов (r - любое целое число) с сигналом Ц схемы 7, схемой 8 принимается решение об обнаружении шумоподобного сигнала и выдается команда на запрет по перестройке управляемого генератора по командам Л и П схемы 7.

Если число совпадений стробирующих импульсов с сигналом Ц схемы 7 меньше r и равно Р и после р-го совпадения не произойдет подряд j совпадений (j - целое число), схема 8 принимает решение на возобновление поиска шумоподобного сигнала.

Устройство поиска шумоподобного сигнала (прототип) имеет существенный недостаток - не всегда будет обнаружен максимальный шумоподобный сигнал, при наличии на временной оси нескольких шумоподобных сигналов с одной и той же структурой, но с разными нестационарными уровнями, т.е. не всегда обеспечивается максимальная помехозащищенность принимаемых сигналов.

Предлагаемое устройство поиска шумоподобного сигнала позволяет обеспечить поиск максимального шумоподобного сигнала на данной временной оси, при наличии нескольких шумоподобных сигналов с одной и той же структурой, но с разными нестационарными уровнями.

То есть, предлагаемое устройство повышает помехозащищенность приема шумоподобного сигнала.

Эта цель достигается тем, что в устройство поиска шумоподобного сигнала (в прототип), содержащее управляемый генератор псевдослучайных последовательностей, три группы корреляционных каналов, формирователь порога, схему сравнения и выбора максимального сигнала, схему принятия решения, схему выбора максимального сигнала центральной группы корреляционных, каналов дополнительно введены центральная группа корреляционных каналов, управляемый генератор псевдослучайных последовательностей, схема выбора максимального сигнала центральной группы корреляционных каналов и коммутаторы: выходных сигналов схемы сравнения и выбора максимального сигнала, левой и правой групп корреляционных каналов, максимального сигнала центральных групп корреляционных каналов, выходного сигнала устройства поиска и сигналов для формирователя порога.

Блок-схема предлагаемого устройства поиска шумоподобного сигнала приведена на фиг.2, в которой приняты следующие обозначения:

1 - Первый управляемый генератор псевдослучайных последовательностей;

2 - Левая группа корреляционных каналов;

3 - Первая центральная группа корреляционных каналов;

4 - Правая группа корреляционных каналов;

5 - Схема выбора максимального сигнала первой центральной группы корреляционных каналов;

6 - Формирователь порога;

7 - Схема сравнения и выбора максимального сигнала;

8 - Схема принятия решения;

9 - Коммутатор максимального сигнала центральных групп корреляционных каналов;

10 - Второй управляемый генератор псевдослучайных последовательностей;

11 - Вторая центральная группа корреляционных каналов;

12 - Коммутатор выходных сигналов схемы сравнения и выбора максимального сигнала;

13 - Коммутатор выходного сигнала;

14 - Коммутатор левой и правой групп корреляционных каналов;

15 - Коммутатор сигналов для формирователя порога;

16 - Схема выбора максимального сигнала второй центральной группы корреляционных каналов.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

Входной шумоподобный сигнал поступает на радиочастотные входы левой, правой и двух центральных групп корреляционных каналов 2, 3, 4 и 11. На видеочастотные входы центральных групп корреляционных каналов 3 и 11 поступают опорные ПСП с управляемых генераторов 1 и 10 со сдвигом на τ₀/2. На видеочастотные входы левой и правой групп корреляционных каналов 2 и 4 поступают опорные ПСП с управляемых генераторов 1 или 10 через коммутатор 14, сдвинутые на τ₀, при этой обеспечивается сдвиг на τ₀ между левой и центральной, центральной и правой группами.

Входной шумоподобный сигнал также подается на вход формирователя порога 6 через коммутатор 15 по команде ПОИСК схемы 8, которая одновременно отменяет команду К, подаваемую на второй вход этого коммутатора.

Предположим, что по команде К схемы 8 видеочастотные входы левой и правой групп корреляционных каналов 2 и 4 подключены к управляемому генератору псевдослучайных последовательностей 1, а выход схемы 5 подсоединен к входу схемы 7, через коммутатор 9, выходы Л, О и П схемы 7 через коммутатор 12 подсоединяется к входам Л₂, О₂, и П₂ устройства 1.

Схема 7 сравнивает сигналы корреляционных каналов левой к правой групп 2 и 4 с максимальным сигналом центральной группы схемы 5 и выбирает максимальный сигнал, который затем сравнивает с пороговым сигналом, сформированным схемой 6.

При этом возможны следующие случаи:

а) максимальные сигналы с корреляционных каналов трех групп 2, 3 и 4 меньше порогового.

В этом случае сигналы Л, Ц, П и О на выходе схемы 7 отсутствуют, следовательно, сигналы Л₂, O₂ и П₂ отсутствуют на выходе коммутатора 12.

Устройство 1 по команде О₂ осуществляет перестройку ПСП по задержке на величину 2(n+1)·τ₀ (n - число корреляционных каналов в левой или правой группах), таким образом, чтобы в начале осуществлялся поиск в i-м интервале длительностью 2(n+1)·τ₀, а затем если сигнал не обнаружен ни в одном из корреляторов в i-м интервале, то в следующий момент осуществлялся поиск в (i+1)-м интервале и т.д.

В это же время устройством 10 по сигналам В₂ и С₂ схемы 11 и команде К₂ схемы 8 осуществляется точная подстройка ПСП.

б) Максимальные сигналы левой и правой групп корреляционных каналов 2, 3 и 4 больше порогового и сигнал появится на выходах Л или П и О схемы 7, следовательно, появятся сигналы Л₂ или П₂ и О₂ на выходе коммутатора 12.

В этом случае устройство 1 по команде О₂ прекращает перестройку по задержке ПСП, а по сигналам Л₂ или П₂ осуществляет грубую подстройку ПСП по задержке на величину τ₀ в сторону опережения или запаздывания. Грубая подстройка ПСП осуществляется до тех пор, пока не появится сигнал на выходе Ц схемы 7, а на выходах Л₂ или П₂ сигнал пропадет. При появлении сигнала на выходе Ц схемы 7 по сигналам B₁ и C₁ схемы 3 корреляционных каналов центральной группы осуществляется точная подстройка ПСП таким образом, чтобы в центральном корреляционном канале выделялось максимальное значение сигнала. Кроме того, сигнал Ц включает схему принятия решения 8, на другой вход которой поступают стробирующие импульсы СИ₁ с выхода схемы 1.

При условии совпадения подряд r стробирующих импульсов (r - любое целое число) с сигналом Ц схемы 7, схемой 8 принимается решение об обнаружении шумоподобного сигнала и командой К₁ запрещается перестройка ПСП по командам Л₂ и П₂ схемы 12 на τ₀.

Если число совпадений стробирующих импульсов с сигналом Ц схемы 7 меньше r и равно Р и после р-го совпадения не произойдет подряд j совпадений (j - целое число), схема 8 принимает решение на возобновление поиска шумоподобного сигнала.

Если схемой 8 принято решение об обнаружении шумоподобного сигнала, то отменяется команда ПОИСК в схеме 8 и по команде К схемы 8 производится следящая перекоммутация: видеочастотные входы левой и правой групп корреляционных каналов 2 и 4 подключаются и соответствующим выходам устройства 10 коммутатором 14, а выходы Л, П и О схемы 7 подключаются ко входам Л₁, П₁, и О₁ устройства 10 коммутатором 12.

Формирователь порога 6 подключается к выходу схемы 5 коммутатором 15, а выход схемы 16 подсоединяется к входу схемы 7 коммутатором 9.

В этом случае в устройство 10 подаются команды К₂ со схемы 8 и О₁ с коммутатора 12 на перестройку управляемого генератора псевдослучайных последовательностей по задержке на величину 2(n+1)τ₀ таким образом, чтобы в начале осуществлялся поиск в i-м интервале длительности 2(n+1)·τ₀, а если сигнал не обнаружен в одном из корреляторов в i-м интервале, то в следующий момент осуществлялся поиск в (i+1)-м интервале и т.д.

Со схемы 8 в устройство 1 подается команда K₁, по которой осуществляется только точная подстройка ПСП по сигналам В₁ и С₁ схемы 3.

Выходной сигнал центрального корреляционного канала первой центральной группы 3 через коммутатор 13 поступает в оконечное устройство для выделения информации.

Таким образом, с помощью устройства 1 осуществляется отслеживание за обнаруженным сигналом по сигналам В₁ и С₁ схемы 3, а устройство 10 совместно с устройствами 2, 4, 6, 7, 8, 11 и 16 осуществляет поиск нового шумоподобного сигнала на данной временной оси.

Устройствами 2, 4, 7, 8, 10, 11 и 16 будет обнаружен только тот сигнал, который превышает по своему уровню пороговое значение сигнала на схеме 7, сформированное с максимального сигнала первой центральной группы 5 формирователем порога 6, взвешенный таким образом, чтобы не был обнаружен сигнал, отслеживаемый устройствами 1 и 3.

Если же теперь будет обнаружен шумоподобный сигнал устройствами 2, 4, 6, 7, 10, 11 и 16, то по командам схемы 8 K, K₁ и К₂ осуществляется перекоммутация таким образом, чтобы устройствами 10 и 11 осуществлялось точное отслеживание обнаруженного шумоподобного сигнала, а устройствами 1, 2, 3, 4, 5, 7, 8 осуществлялся поиск нового шумоподобного сигнала и т.д.

Таким образом, предлагаемым устройством обеспечивается постоянный поиск максимального шумоподобного сигнала на данной временной оси, при наличии нескольких шумоподобных сигналов с разными, причем нестационарными уровнями, т.е. будет обеспечиваться максимальная помехозащищенность принимаемой информации.

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано в области широкополосных систем радиосвязи. Техническим результатом является повышение помехоустойчивости приема шумоподобных сигналов. Устройство содержит три группы корреляционных каналов, генератор псевдослучайных последовательностей (ПСП), дополнительный ПСП, дополнительная группа КК, формирователь порога, блок сравнения, блок принятия решений, блок выбора максимального сигнала первой группы КК, дополнительный блок выбора максимального сигнала и коммутаторы. Устройство может быть снабжено двухчастотным синтезатором поиска и слежения по частоте. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Устройство поиска шумоподобного сигнала, содержащее три группы корреляционных каналов, генератор псевдослучайных последовательностей (ПСП), формирователь порога, блок сравнения, блок принятия решения, блок выбора максимального сигнала первой группы корреляционных каналов, отличающееся тем, что, с целью повышения помехоустойчивости приема шумоподобного сигнала, введены дополнительный генератор ПСП, дополнительная группа корреляционных каналов, дополнительный блок выбора максимального сигнала и коммутаторы, при этом одна группа выходов генератора ПСП и дополнительного генератора ПСП подключена к входам первой и дополнительной групп корреляционных каналов, выходы которых непосредственно и через соответствующие блоки выбора максимального сигнала подключены к входам первого коммутатора, выходы которого непосредственно и через формирователь порога подключены к входам блока сравнения, выходы которого через второй коммутатор подключены к управляющим входам генератора ПСП и дополнительного генератора ПСП, другая группа выходов которых через третий коммутатор подключена к входам второй и третьей групп корреляционных каналов, выходы которых подключены к соответствующим входам блока сравнения, соответствующий выход которого подключен к соответствующему входу блока принятия решения, к другим входам которых подключены синхронизирующие выходы генератора ПСП и дополнительного генератора ПСП, к соответствующим управляющим входам которых и к управляющим входам первого, второго и третьего коммутаторов подключены соответствующие выходы блока вынесения решения, причем соответствующие выходы первой и дополнительной групп корреляционных каналов подключены к соответствующим управляющим входам генератора ПСП и дополнительного генератора ПСП, а объединенный сигнальный вход всех групп корреляционных каналов подключен к соответствующему входу первого коммутатора.2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что введен двухчастотный синтезатор поиска и слежения по частоте, включенный между дополнительными и синхронизирующими выходами генератора ПСП и дополнительного генератора ПСП и выходами блока сравнения и блока принятия решения, а выходы двухчастотного синтезатора поиска и слежения по частоте подключены к дополнительным входам первой и дополнительной групп корреляционных каналов и к общему дополнительному входу второй и третьей групп корреляционных каналов, причем один из выходов первой группы корреляционных каналов и один из выходов дополнительной группы корреляционных каналов подключены к соответствующим входам двухчастотного синтезатора поиска и слежения по частоте.